抵抗溶接を初めて使用する場合、または抵抗溶接についてより明確に理解したい場合は、必ずこの記事を注意深く読む必要があります。この記事では、抵抗溶接の世界を深く掘り下げていきます。初心者であっても、知識を広げたいと考えている人であっても、この記事は貴重な洞察を提供します。
抵抗溶接とは何ですか？
抵抗溶接は高速かつ経済的な金属接合方法です。厚さ6mm以下の薄板構造物の重ね継手、突合せ継手、気密性を必要としない継手などに適した溶接技術です。もちろん、より厚く大きな金属ワークを溶接することもできますが、全体的なパフォーマンスは他の特定の溶接方法ほど良くない可能性があります。
定義と基本
抵抗溶接2つの電極の間にワークを挟んで接合する方法です。ワークと接点に電流を流すと抵抗加熱が発生し、ワークの接合部で熱が発生します。この局所的な加熱により、その領域が溶けたり柔軟になったりする一方で、2 つの電極からの圧力によって金属が結合されます。
導体に電流が流れると、抵抗により熱が発生します。電流が一定のときの抵抗が大きいほど、より多くの熱が発生します。金属が接触している点では、抵抗は金属自体の内部よりもはるかに大きくなります。したがって、金属と電極との接触部に大電流が流れると、莫大な熱により金属が急速に加熱されます。この時点で、金属の延性は非常に高くなり、圧力を加えると 2 つの金属がしっかりと結合します。
抵抗溶接の動作原理
抵抗スポット溶接の原理と接合部の形成を図 1-1 に示します。金属 A と金属 B を 2 つの電極の間に配置し、電極に圧力を加えます。抵抗溶接機のトランスにより、2つの電極間に強力な電流が流れます。ワークピースの接触面は物理的な接触点を形成し、電流によって加熱されると徐々に膨張します。塑性変形と熱により接触点の原子が継続的に活性化され、溶融コアが形成されます。溶融コアは柱状結晶の形で成長し、より高い合金濃度の成分を互いに押し出します。溶接機の電極が金属表面から離れ、金属が冷えると、ワークピースが溶接され、強力な金属結合が形成されます。接合面が消失し、溶接ナゲットが残ります。
1-1
抵抗溶接に影響を与える要因
抵抗溶接電流を使用して熱を発生させ、金属部品を接合する溶接方法です。前述したように、抵抗溶接の原理は主にジュール加熱の法則に基づいており、溶接熱の発生は主に電流、抵抗、溶接時間などのパラメータによって決まります。それは次の式で表すことができます。
Q = I²Rt
各溶接パラメータの意味:
Q — 熱 (J)
I — 溶接電流 (A)
R — 抵抗 (Ω)
t — 溶接時間 (秒)
溶接電流
電流は式に示すように溶接時の発熱に大きく影響します。電流の二乗値は熱に影響します。つまり、電流が大きいほど、熱はより速く増加します。したがって、溶接前に溶接パラメータを調整する場合は、適切な電流を設定することが重要です。溶接電流が小さすぎると、溶接部が溶けず、溶融コアが形成されません。電流が大きすぎると、フュージョンコアが急速に成長し、溶接時に過剰なスパッタが発生し、電極を損傷する可能性があります。
溶接電流は下図のように主に交流（AC）と直流（DC）に分けられます。のスポット溶接機弊社で使用する溶接機も直流スポット溶接機と交流スポット溶接機に分かれます。直流スポット溶接機は三相電源を使用するため、バランスの取れた配電が可能であり、溶接周波数も1000Hzを超えるため、高い溶接精度が得られます。また、送電網からの電力需要が低いという利点もあり、これらの省エネ溶接機は製造業のメーカーの間で人気が高まっています。交流スポット溶接機は、単相 50Hz 出力、高い連続負荷容量、および電力網に対する高い要件を備えています。さらに、溶接出力が低いため、溶接時間が長くなります。
接触抵抗
この式から、抵抗が発生する熱に正比例することが簡単にわかります。抵抗が大きいほど、溶接中に発生する熱も大きくなります。抵抗は電極とワークピースのさまざまな部分全体に分布します。溶接中、ワークピースの接触点で最大の抵抗が発生し、発熱が最大になります。次にワークと電極の接触点の抵抗です。ただし、電極は水冷で冷えやすいため、温度が急激に下がります。一方で、ワーク間の接触抵抗は無くなりますが、放熱性が悪く高温になります。したがって、ワークピース間の狭い領域のみが、フュージョンコアを形成して溶接するのに必要な温度に達することができます。
さらに、温度と電極圧力も抵抗に影響します。温度が上昇すると、金属の降伏強度が低下し、ワークピース間およびワークピースと電極間の接触面積が増加し、結果として抵抗が減少します。電極圧力を高めるとワーク表面が滑らかになり、接触面積が大きくなり抵抗が減少します。そのため、一般的な材料の溶接では、電源投入後すぐに抵抗が増加し、電源が切れてフュージョンコアが形成されると抵抗が減少し始めるという現象が発生します。
溶接時間
溶接時間が長いほど、発生する熱は高くなります。この式では、電流と時間は相互に補完することができます。強力に溶接したい場合は、短時間に大電流を設定して素早く発熱し、溶融コアを形成して溶接を完了します。あるいは、低い電流を長時間設定することもできますが、このアプローチには限界があります。時間を長くしすぎるとスパッタが多くなり、電極の固着の原因となる場合があります。現在であっても、時間であっても、限界はあります。パラメータを設定するときは、ワークの材質や厚さ、溶接機のパワーなどを考慮する必要があります。
材料特性
ワークの材質は抵抗率に大きく影響し、溶接発熱に重要な役割を果たします。抵抗率が高く熱伝導率が悪いステンレス鋼を溶接する場合、熱は発生しやすいものの放熱しにくいため、小さな電流が必要になります。抵抗率が低く熱伝導率の良いアルミニウム合金を溶接する場合、熱は発生しにくいですが放熱しやすいため、より大きな電流が必要になります。銀や銅などの金属は熱伝導率が高く、抵抗率が低いため、大電流が流れてもあまり熱を発生せず、熱を伝導して逃がします。したがって、これらの金属は抵抗溶接には適していませんが、電極材料として使用できます。
電極の設計と形状
電極の形状や材質も発熱に影響します。電極とワーク間の接触面積は電流密度に影響します。電極を頻繁に使用すると摩耗や変形が起こり、接触面積が増加して溶接強度が低下することがあります。したがって、電極チップの修理と交換を速やかに行う必要があります。電極の熱伝導率と抵抗は熱伝達に影響します。したがって、熱伝導率が高く、抵抗が低い材料を選択する必要があります。
表面処理
電極の形状や材質も発熱に影響します。電極とワーク間の接触面積は電流密度に影響します。当社の電極は使用頻度が高く消耗すると接触面積が増加し、溶接強度が低下します。したがって、電極チップの修理と交換を迅速に行う必要があります。電極の熱伝導率と抵抗率は熱伝達に影響します。したがって、熱伝導率が高く、抵抗率が低い材料を選択する必要があります。
解像度の種類iスタンス溶接
製品の仕様と溶接の要件が異なるため、タスクを完了するにはさまざまな抵抗溶接プロセスが使用されます。抵抗溶接は溶接工程によりスポット溶接、プロジェクション溶接、シーム溶接、突合せ溶接に分けられます。
スポット溶接
スポット溶接上下の電極で金属を押し付け、電流を流して溶接する溶接方法です。これは抵抗溶接の伝統的な形式であり、操作が簡単で、作業者に必要なスキルレベルは比較的低いです。スポット溶接は、その独自の溶接プロセスにより、航空宇宙工学における金属部品の溶接に主に選択されており、自動車の車体やその他の部品の溶接に広く使用されています。通常、厚さ約 3 ミリメートルの低炭素鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、その他の薄板の溶接に使用されます。
シーム溶接
シーム溶接通常、2 つの金属コンポーネントの端を接合することが含まれます。2 つの金属ワークピースは 2 つのローラー電極の間に配置されます。1つの電極が回転して圧力を加えると、連続または断続的な放電が発生します。電極の回転点で発生する熱によりワークピースが溶けて接合され、連続した溶接シームが形成されます。この方法は、密閉された接合部が必要な金属部品の溶接に広く使用されています。溶接範囲が比較的長いため、位置ずれを防ぐため、通常はシーム溶接前の位置決めにスポット溶接を使用します。
プロジェクション溶接
プロジェクション溶接これはスポット溶接のバリエーションであり、溶接点の形成はスポット溶接と似ていますが、プロジェクション溶接は通常、点が盛り上がったワークピースに使用されます。これらの隆起点の存在により、電流が通過する領域が制限され、溶接領域の電流密度が増加します。この集中的な加熱により、接合部の接続が容易になります。この溶接方法はプロジェクション溶接として知られています。プロジェクション溶接では、接合部に 1 つ以上のフュージョン コアを一度に形成できます。溶接の際、同じ溶接点でのプロジェクション溶接に必要な電流はスポット溶接に比べて少なくなります。ただし、各突起が押しつぶされる前に、電流によって突起が溶ける必要があります。そうしないと、大量のスパッタが発生する可能性があります。プロジェクション溶接は、隆起点を持つナット、ボルト、またはプレートの溶接に使用でき、電子部品や自動車部品の製造で広く使用されています。
突合せ溶接
突合せ溶接2枚の金属ワークの端面を合わせて電極で挟み込み、2枚のワークをしっかりと固定し、大電流を流すことで発熱し、ワークの接触面を溶かして接合します。突合せ溶接はさらにフラッシュバット溶接と抵抗突合せ溶接に分けられます。
フラッシュバット溶接は、高電流を使用してワークピースを素早く溶かし、圧力を加えて固相接続を形成する急速溶接プロセスです。金属棒、シート、パイプの大きな断面積を溶接するのに一般的に使用され、最大面積は 20,000mm² 以上に達します。放電溶接プロセス中に、接触点で火花が生成されるため、フラッシュバット溶接と呼ばれます。高炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金の溶接が可能で、銅とアルミニウムなどの異種金属の溶接も可能です。
抵抗突合せ溶接では、抵抗熱を利用してワークの接合部を高温で塑性状態にし、鍛造力による溶接プロセスを完了します。断面積が 250mm² 以内の溶接継手に適しており、小さな断面の金属ワイヤ、ロッド、ストリップの溶接によく使用されます。
ものづくりにおける重要性
- 抵抗溶接では溶接プロセス中に金属を追加する必要がないため、溶接効率が高く、汚染も最小限に抑えられます。
- 抵抗溶接はその一貫性と安定性により自動化が容易で、自動化とシームレスに統合することで生産効率をさらに高め、省力化を実現します。
- 他の溶接方法と比較して、抵抗溶接はコスト効率が高くなります。第一に、抵抗溶接の設備コストが比較的低く、第二に、抵抗溶接プロセス中の材料の無駄が最小限に抑えられます。これにより、製造業の製造コストが大幅に削減されます。
- 抵抗溶接はさまざまな業界で広く使用されており、特に航空宇宙、自動車製造などの分野では不可欠です。
- 抵抗溶接は、製造業におけるステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅などのさまざまな種類の金属の溶接に適しており、その用途は多岐にわたります。
アプリケーション
抵抗溶接は、主に自動車部品、航空宇宙、エレクトロニクス、重工業などの業界で広く使用されています。さまざまな業界で溶接金属部品の需要が高まるにつれ、溶接技術に対するより高い基準が設定され、抵抗溶接の進歩と発展が促進されています。
自動車産業のアプリケーション
安全性と安定性が最優先される自動車製造において、抵抗溶接は一般的に使用される溶接方法です。屋根、ドア、金属板、金属ナットなど、車体のさまざまな金属部品の接合によく使用されます。抵抗溶接は高能率で安定した溶接品質が得られ、自動化も容易なため、自動車製造業界では欠かせない工程となっています。
航空宇宙産業のアプリケーション
抵抗溶接は、航空機の翼や胴体の接合など、航空機やロケットの金属部品やさまざまな小さな金属部品を接続するために頻繁に使用されます。これらの部品は高い強度と耐久性を備えている必要があり、接合部の品質には厳しい要求があり、この点で抵抗溶接が優れています。抵抗溶接は航空宇宙産業において重要な役割を果たしており、この分野の進歩は航空宇宙部門によっても促進されています。
エレクトロニクス産業への応用
抵抗溶接は、電子部品や電子機器の特定の金属部品に一般的に使用されます。溶接精度が高く、電子チップやワイヤーなどの小型部品の接続に適しています。今日の急速に進化する電子機器の時代では、抵抗器の溶接により電子部品の組み立てが加速され、業界の進歩が促進されます。
重工業用途
抵抗溶接は、橋底フランジや鉄筋など、橋や建物の大型金属部品の溶接によく使用されます。大型機械の製造においても金属部品の接続などに利用されています。抵抗溶接は効率的かつ安定した溶接技術により、重工業における重要な加工法の一つとなっています。重機や構造物の安全を確保します。
機器とコンポーネント
溶接機
抵抗溶接機工程の違いにより、スポット溶接機、プロジェクション溶接機、シーム溶接機、突合せ溶接機の4つに大きく分類されます。材質や形状の特性に応じて適切な溶接装置を選択してください。
電極
の電極溶接品質を確保するための重要な部品です。溶接電極の主な材質は、クロムジルコニウム銅、酸化アルミニウム銅、ベリリウムコバルト銅、タングステン、モリブデン、グラファイトなどです。溶接されるさまざまなワークピースに応じて、電極は平板電極、球形電極、ナット電極、ボルト電極に分けられます。通常、電極の固定にはテーパーフィッティングが含まれ、そのテーパー比は主に 1:10 および 1:5 です。
冷却システム
抵抗溶接機は動作中、電極や変圧器などのコンポーネントを冷却するために循環水を必要とします。そのため、当社では抵抗溶接機の冷却装置を設置しております。冷却水温度は30℃以下にしてください。温度が高すぎると、溶接機が保護的に停止する可能性があります。水汚れや配管詰まりを防ぐために、循環する冷却水は不純物を含まないものを使用するのが最善です。
適切な溶接プロセスを選択するには?
溶接方法の選択は、多くの要因によって決まります。
ワークの厚さと形状: 異なる溶接方法さまざまな厚さや形状のワークピースに適しています。たとえば、抵抗溶接は一般に薄い金属シートの溶接にのみ適していますが、異形で厚いワークピースの溶接には通常アーク溶接が使用されます。
溶接品質の要件: 望ましい溶接品質によっても、溶接方法の選択が決まります。高いシール性や接合強度が要求されるワークの場合には、これらの要求を満たす溶接方法を選択する必要があります。
生産効率とコスト：高い年間生産量が必要な場合には、効率の高い溶接方法を選択する必要があります。コストも考慮する必要があります。
環境要因: 一部の溶接方法では廃棄物や排出物が発生し、環境汚染を引き起こします。したがって、溶接方法を選択する際には、環境への配慮を考慮する必要があります。
よくある質問：
抵抗溶接の限界は何ですか?
抵抗溶接は、大きな金属部品の溶接には適していません。
抵抗溶接の安全性はどのように確保されていますか?
抵抗溶接を行う場合は、安全帽と安全メガネを着用してください。
抵抗溶接のトレーニングを受けるにはどうすればよいですか?
でトレーニングを受けることができます抵抗溶接メーカー.
抵抗溶接継手の主な品質問題は何ですか?
冷はんだ接合、強度不足、溶接変形、酸化。
抵抗溶接継手の検査方法
破壊検査、顕微鏡検査、外観検査、金属組織検査、超音波検査。
投稿時刻: 2024 年 4 月 2 日