Če se prvič srečate z uporovnim varjenjem ali ga želite bolje razumeti, morate ta članek zagotovo natančno prebrati. Ta članek vas bo popeljal globoko v svet uporovnega varjenja. Ne glede na to, ali ste začetnik ali želite razširiti svoje znanje, vam bo ta članek zagotovil dragocene vpoglede.
Kaj je uporovno varjenje?
Uporovno varjenje je hitra in ekonomična metoda spajanja kovin. Ta tehnika varjenja je primerna za prekrivne spoje, sočelne spoje ali spoje, ki ne zahtevajo zrakotesnosti, z debelino manjšo od 6 mm za tanke ploščate strukture. Seveda lahko vari tudi debelejše in večje kovinske obdelovance, vendar njegova splošna zmogljivost morda ni tako dobra kot nekatere druge metode varjenja.
Definicija in osnove
Uporovno varjenjeje metoda, pri kateri so obdelovanci, ki jih je treba spojiti, nameščeni med dve elektrodi. S prehajanjem toka skozi obdelovance in kontaktne točke pride do uporovnega segrevanja, ki ustvarja toploto na stičišču obdelovancev. To lokalno segrevanje povzroči, da se območje stopi ali postane upogljivo, medtem ko pritisk obeh elektrod poveže kovino skupaj.
Ko tok teče skozi prevodnik, ta zaradi upora proizvaja toploto. Večji ko je upor pri konstantnem toku, več toplote se proizvede. Na mestu stika kovin je upor veliko večji kot v sami kovini. Ko torej skozi stik med kovino in elektrodo teče velik tok, se kovina zaradi ogromne toplote hitro segreje. Na tej točki kovina postane zelo duktilna in s pritiskom se dva kosa kovine varno povežeta skupaj.
Načelo delovanja uporovnega varjenja
Načelo uporovnega točkovnega varjenja in oblikovanje spojev sta prikazana na sliki 1-1. Kovina A in kovina B sta nameščeni med dve elektrodi, na elektrodi pa deluje pritisk. Transformator uporovnega varilca prenaša močan tok med elektrodama. Stične površine obdelovancev tvorijo fizično kontaktno točko, ki se s segrevanjem toka postopoma širi. Plastična deformacija in toplota nenehno aktivirata atome na kontaktni točki, kar povzroči nastanek staljenega jedra. Staljeno jedro raste v obliki stebrastih kristalov, ki potiskajo komponente zlitine z višjo koncentracijo drugo proti drugi. Ko se elektrode varilnika odmaknejo od kovinske površine in se kovina ohladi, se obdelovanca zvarita skupaj in ustvarita močno kovinsko vez. Spojna površina izgine, za seboj pa ostane zvar.
1-1
Dejavniki, ki vplivajo na uporovno varjenje
Uporovno varjenjeje metoda varjenja, ki uporablja električni tok za ustvarjanje toplote za spajanje kovinskih komponent. Kot smo že omenili, načelo uporovnega varjenja v glavnem izhaja iz Jouleovega zakona o segrevanju, kjer nastajanje varilne toplote v prvi vrsti določajo parametri, kot so tok, upor in čas varjenja. Lahko se izrazi z naslednjo formulo:
Q = I²Rt
Pomen vsakega parametra varjenja:
Q - toplota (J)
I — Varilni tok (A)
R — upor (Ω)
t — čas varjenja (s)
Varilni tok
Tok pomembno vpliva na toploto, ki nastaja med varjenjem, kot je prikazano v formuli. Kvadratna vrednost toka vpliva na toploto, kar pomeni, da višji kot je tok, hitreje bo naraščala toplota. Zato je pri nastavljanju varilnih parametrov pred varjenjem ključnega pomena nastavitev ustreznega toka. Če je varilni tok premajhen, se zvar ne tali in ne nastane talilno jedro. Če je tok prevelik, se bo talilno jedro hitro povečalo, kar bo povzročilo prekomerno brizganje med varjenjem in poškodovalo elektrode.
Varilni tok je v glavnem razdeljen na izmenični tok (AC) in enosmerni tok (DC), kot je prikazano na spodnjem diagramu. Thestroji za točkovno varjenjeki jih uporabljamo, delimo tudi na točkovne varilne aparate z enosmernim tokom in točkovne varilne aparate z izmeničnim tokom. Aparati za točkovno varjenje z enosmernim tokom uporabljajo trifazno napajanje, kar zagotavlja uravnoteženo porazdelitev moči, in lahko dosežejo varilne frekvence nad 1000 Hz, kar ima za posledico visoko natančnost varjenja. Prednost imajo tudi majhno porabo električne energije iz električnega omrežja, zaradi česar so ti energetsko varčni varilci vedno bolj priljubljeni med proizvajalci proizvodne industrije. Aparati za točkovno varjenje z izmeničnim tokom imajo enofazni izhod 50 Hz, visoko neprekinjeno nosilnost in visoke zahteve za električno omrežje. Poleg tega imajo nizko varilno moč, kar zahteva daljši čas varjenja.
Kontaktna odpornost
Iz formule je zlahka razvidno, da je upor neposredno sorazmeren z ustvarjeno toploto. Večja kot je upornost, večja je toplota, ki nastane med varjenjem. Upor je porazdeljen po različnih delih elektrode in obdelovanca. Med varjenjem se največji upor pojavi na kontaktni točki obdelovanca, kar povzroči največjo toploto. Sledi upor na kontaktni točki med obdelovancem in elektrodo. Ker pa je elektroda vodno hlajena in se hitro ohladi, se temperatura hitro zniža. Po drugi strani ima kontaktni upor med obdelovanci, čeprav izgine, slabo odvajanje toplote, kar vodi do visokih temperatur. Zato lahko le majhno območje med obdelovancima doseže temperaturo, ki je potrebna za oblikovanje talilnega jedra in varjenje.
Poleg tega temperatura in tlak elektrode vplivata na odpornost. Ko se temperatura dvigne, se meja tečenja kovine zmanjša, kar poveča kontaktno površino med obdelovanci ter med obdelovancem in elektrodo, kar povzroči zmanjšan upor. Povečanje pritiska elektrode naredi površino obdelovanca bolj gladko, poveča kontaktno površino in zmanjša upor. Posledično pride do pojava, ko se med varjenjem tipičnih materialov upor poveča kmalu po vklopu, in ko se napajanje izklopi in nastane talilno jedro, se upor začne zmanjševati.
Čas varjenja
Daljši kot je čas varjenja, večja je proizvedena toplota. V tej formuli se lahko tok in čas dopolnjujeta. Ko želite močan zvar, lahko za kratek čas nastavite visok tok, da hitro ustvarite toploto in oblikujete talilno jedro za dokončanje varjenja. Druga možnost je, da nastavite nizek tok za daljši čas, vendar je ta pristop omejen. Če je čas nastavljen predolgo, lahko pride do prekomernega brizganja in lahko povzroči, da se elektroda zlepi. Ne glede na to, ali gre za trenutek ali čas, obstajajo omejitve. Pri nastavitvi parametrov morate upoštevati material in debelino obdelovanca ter moč varilnega stroja.
Lastnosti materiala
Material obdelovanca v veliki meri vpliva na njegovo upornost, ki ima pomembno vlogo pri nastajanju toplote pri varjenju. Pri varjenju nerjavečega jekla, ki ima visoko upornost in slabo toplotno prevodnost, lažje proizvajamo toploto, težje pa jo odvajamo, zato so potrebni manjši tokovi. Pri varjenju aluminijevih zlitin z nizko upornostjo in dobro toplotno prevodnostjo je težje proizvajati toploto, vendar jo je lažje odvajati, zato so potrebni večji tokovi. Kovine, kot sta srebro in baker, imajo visoko toplotno prevodnost in nizko upornost, zato tudi pri visokih tokovih ne proizvajajo veliko toplote, lahko pa jo odvajajo. Zato te kovine niso primerne za uporovno varjenje, lahko pa se uporabljajo kot materiali za elektrode.
Oblikovanje in geometrija elektrod
Oblika in material elektrode vplivata tudi na nastajanje toplote. Kontaktna površina med elektrodo in obdelovancem vpliva na gostoto toka. Pogosta uporaba elektrod lahko povzroči obrabo in deformacijo, poveča kontaktno površino in zmanjša trdnost varjenja. Zato moramo nemudoma popraviti in zamenjati konice elektrod. Toplotna prevodnost in upornost elektrode vplivata na prenos toplote. Zato moramo izbrati materiale z dobro toplotno prevodnostjo in nizko odpornostjo.
Priprava površine
Oblika in material elektrod vplivata tudi na nastajanje toplote. Kontaktna površina med elektrodo in obdelovancem vpliva na gostoto toka. Če se naše elektrode pogosto uporabljajo in obrabijo, se poveča kontaktna površina, kar vodi do zmanjšane trdnosti varjenja. Zato moramo nemudoma popraviti in zamenjati konice elektrod. Toplotna prevodnost in upornost elektrod vplivata na prenos toplote. Zato moramo izbrati materiale z dobro toplotno prevodnostjo in nizko upornostjo.
Vrste resistatično varjenje
Zaradi različnih specifikacij izdelka in zahtev za varjenje se za dokončanje naloge uporabljajo različni postopki uporovnega varjenja. Uporovno varjenje lahko glede na postopek varjenja razdelimo na točkovno varjenje, projekcijsko varjenje, šivno varjenje in sočelno varjenje.
Točkovno varjenje
Točkovno varjenjeje metoda varjenja, pri kateri kovino stisnemo skupaj z zgornjo in spodnjo elektrodo ter zvarimo s pretokom toka skozi njo. To je tradicionalna oblika uporovnega varjenja, enostavna za uporabo in od delavcev zahteva razmeroma nizko stopnjo usposobljenosti. Zaradi edinstvenega varilnega postopka je točkovno varjenje primarna izbira za varjenje kovinskih komponent v letalskem in vesoljskem inženiringu in se pogosto uporablja pri varjenju avtomobilskih karoserij in drugih komponent. Običajno se uporablja za varjenje tankih plošč iz nizkoogljičnega jekla, aluminija, nerjavečega jekla, pocinkanega jekla in drugih tankih plošč, običajno debelih približno 3 milimetre.
Varjenje šivov
Varjenje šivovobičajno vključuje spajanje robov dveh kovinskih komponent. Dva kovinska obdelovanca sta nameščena med dve valjčni elektrodi. Medtem ko se ena elektroda kotali in izvaja pritisk, prihaja do neprekinjenega ali občasnega praznjenja. Toplota, ki nastane na kotalni točki elektrode, stopi obdelovance in jih poveže skupaj ter tvori neprekinjen zvar. Ta metoda se pogosto uporablja za varjenje kovinskih delov, ki zahtevajo zatesnjene spoje. Ker je območje varjenja razmeroma dolgo, za preprečitev neusklajenosti običajno uporabimo točkovno varjenje za pozicioniranje pred varjenjem šivov.
Projekcijsko varjenje
Projekcijsko varjenjeje različica točkovnega varjenja, kjer je oblikovanje zvarne točke podobno točkovnemu varjenju, vendar se projekcijsko varjenje običajno uporablja za obdelovance z dvignjenimi točkami. Prisotnost teh dvignjenih točk omejuje območje, skozi katerega prehaja tok, s čimer se poveča gostota toka v območju varjenja. To koncentrirano segrevanje olajša povezavo spoja. Ta metoda varjenja je znana kot projekcijsko varjenje. S štrlečim varjenjem lahko na spoju naenkrat nastane eno ali več talilnih jeder. Med varjenjem je tok, ki je potreben za štrleče varjenje na isti točki varjenja, manjši kot pri točkovnem varjenju. Toda preden se vsaka projekcija zdrobi, mora tok stopiti projekcijo; sicer lahko pride do precejšnje količine brizganja. Projekcijsko varjenje se lahko uporablja za varjenje matic, vijakov ali plošč z dvignjenimi točkami in se pogosto uporablja v proizvodnji elektronskih in avtomobilskih komponent.
Čelno varjenje
Čelno varjenjevključuje poravnavo končnih ploskev dveh kovinskih obdelovancev, njuno namestitev med elektrodi, varno pritrditev obeh obdelovancev in uporabo visokega toka za ustvarjanje toplote, taljenje kontaktne površine obdelovancev in njuno spajanje. Sočelno varjenje nadalje delimo na sočelno varjenje z uporom in sočelno varjenje.
Bliskovno sočelno varjenje je hiter postopek varjenja, pri katerem se uporablja visok tok za hitro taljenje obdelovancev, s pritiskom pa se tvori trdnofazna povezava. Običajno se uporablja za varjenje velikih površin prečnega prereza kovinskih palic, pločevine in cevi, z največjimi površinami, ki dosegajo 20.000 mm² in več. Med postopkom razelektritvenega varjenja na kontaktni točki nastajajo iskre, od tod tudi ime sočelno varjenje z žarkom. Vari lahko visokoogljično jeklo, nerjaveče jeklo, aluminijeve zlitine, vari pa lahko tudi različne kovine, kot sta baker in aluminij.
Uporovno sočelno varjenje uporablja uporovno toploto, da spoje obdelovancev pri visokih temperaturah spravi v plastično stanje, s čimer se postopek varjenja zaključi s silo kovanja. Primeren je za varjenje spojev s presekom do 250 mm², pogosto se uporablja za varjenje kovinskih žic, palic in trakov majhnega prereza.
Pomen v proizvodnji
- Uporovno varjenje ne zahteva dodajanja kovine med postopkom varjenja, kar ima za posledico visoko učinkovitost varjenja in minimalno onesnaževanje.
- Zaradi svoje doslednosti in stabilnosti je uporovno varjenje enostavno avtomatizirati, brezhibno se integrira z avtomatizacijo za nadaljnje izboljšanje učinkovitosti proizvodnje in prihranek dela.
- V primerjavi z drugimi metodami varjenja je uporovno varjenje stroškovno učinkovito. Prvič, stroški opreme za uporovno varjenje so relativno nizki, in drugič, med postopkom uporovnega varjenja je odpadkov materiala minimalno. To bistveno zmanjša proizvodne stroške za proizvajalce v predelovalni industriji.
- Uporovno varjenje se pogosto uporablja v različnih panogah in je še posebej nepogrešljivo v sektorjih, kot so vesoljska industrija, avtomobilska industrija itd.
- Uporovno varjenje je primerno za varjenje različnih vrst kovin v predelovalni industriji, vključno z nerjavnim jeklom, ogljikovim jeklom, aluminijem, bakrom in drugimi, zaradi česar je vsestransko uporabno.
Aplikacije
Uporovno varjenje se pogosto uporablja predvsem v panogah, kot so avtomobilske komponente, vesoljska industrija, elektronika in težka industrija. Ker povpraševanje po varjenih kovinskih komponentah v različnih panogah še naprej narašča, so bili postavljeni višji standardi za varilno tehnologijo, ki spodbujajo napredek in razvoj uporovnega varjenja.
Aplikacije v avtomobilski industriji
V avtomobilski proizvodnji, kjer sta varnost in stabilnost najpomembnejši, je uporovno varjenje pogosto uporabljena metoda varjenja. Pogosto se uporablja za spajanje različnih kovinskih komponent v avtomobilskih karoserijah, kot so strehe, vrata, pločevine in kovinske matice. Uporovno varjenje ponuja visoko učinkovitost, stabilno kakovost varjenja in je enostavno avtomatizirano, zaradi česar je nepogrešljiv postopek v avtomobilski industriji.
Aplikacije v vesoljski industriji
Uporovno varjenje se pogosto uporablja za povezovanje kovinskih komponent v letalih in raketah, kot je spajanje kril in trupov letal ter raznih majhnih kovinskih delov. Te komponente morajo imeti visoko trdnost in vzdržljivost, s strogimi zahtevami glede kakovosti spojev, kjer se odlikuje uporovno varjenje. Uporovno varjenje igra ključno vlogo v vesoljski industriji, napredek na tem področju pa omogoča tudi vesoljski sektor.
Aplikacije v elektronski industriji
Uporno varjenje se običajno uporablja za elektronske komponente in določene kovinske dele v elektronskih napravah. Ponuja visoko natančnost varjenja in je primeren za povezovanje miniaturnih komponent, kot so elektronski čipi in žice. V današnjem hitro razvijajočem se obdobju elektronskih naprav uporovno varjenje pospešuje sestavljanje elektronskih komponent, kar spodbuja napredek industrije.
Aplikacije v težki industriji
Uporovno varjenje se pogosto uporablja za varjenje velikih kovinskih komponent v mostovih in zgradbah, kot so spodnje prirobnice mostu in jeklena ojačitev. Uporablja se tudi pri izdelavi velikih strojev za povezovanje kovinskih delov. S svojo učinkovito in stabilno varilno tehnologijo je uporovno varjenje postalo ena izmed pomembnih metod obdelave v težki industriji. Zagotavlja varnost težke opreme in konstrukcij.
Oprema in komponente
Varilni stroji
Stroji za uporovno varjenjeso razdeljeni v štiri glavne kategorije: točkovni varilni stroji, projekcijski varilni stroji, šivni varilni stroji in sočelni varilni stroji, ki temeljijo na različnih postopkih. Izberite ustrezno varilno opremo glede na značilnosti materialov in oblik.
Elektrode
Theelektrodaje pomembna komponenta za zagotavljanje kakovosti varjenja. Glavni materiali za varilne elektrode so: krom cirkonij baker, aluminijev oksid bakra, berilij kobalt baker, volfram, molibden, grafit itd. Glede na različne obdelovance, ki jih varimo, delimo elektrode na ploščate elektrode, sferične elektrode, matične elektrode, vijake elektrode itd. Običajno fiksacija elektrod vključuje koničasto prileganje, z razmerji koničnosti večinoma 1:10 in 1:5.
Hladilni sistemi
Uporovni varilni stroji med delovanjem potrebujejo kroženje vode za hlajenje komponent, kot so elektrode in transformatorji. Zato vgrajujemo hladilni sistem za uporovne varilne aparate. Temperatura hladilne vode naj bo pod 30°C. Če je temperatura previsoka, lahko sproži zaščitni izklop varilnega stroja. Najbolje je, da za kroženje uporabite hladilno vodo brez nečistoč, da preprečite vodne madeže in zamašitev cevi.
Kako izbrati pravi varilni postopek?
Izbira metode varjenja je odvisna od številnih dejavnikov.
Debelina in oblika obdelovanca: različnametode varjenjaso primerni za obdelovance različnih debelin in oblik. Na primer, uporovno varjenje je na splošno primerno samo za varjenje tanke pločevine, medtem ko se nenavadno oblikovani in debeli obdelovanci običajno varijo z obločnim varjenjem.
Zahteve glede kakovosti varjenja: Želena kakovost varjenja narekuje tudi izbiro načina varjenja. Za obdelovance, ki zahtevajo visoko tesnjenje in trdnost spoja, je treba izbrati metode varjenja, ki izpolnjujejo te zahteve.
Učinkovitost in stroški proizvodnje: Če je potreben velik letni obseg proizvodnje, je treba izbrati varilno metodo z visoko učinkovitostjo. Upoštevati je treba tudi stroške.
Okoljski dejavniki: Nekatere metode varjenja ustvarjajo odpadne materiale in emisije, ki povzročajo onesnaževanje okolja. Zato je treba pri izbiri metode varjenja upoštevati okoljske vidike.
pogosta vprašanja:
Kakšne so omejitve uporovnega varjenja?
Uporovno varjenje ni primerno za varjenje velikih kovinskih komponent.
Kako zagotavljate varnost pri uporovnem varjenju?
Pri uporovnem varjenju nosite zaščitno čelado in zaščitna očala.
Kako se lahko usposobim za uporovno varjenje?
Usposabljanje lahko opravite pri aproizvajalec uporovnega varjenja.
Kateri so glavni problemi kakovosti uporovnih varilnih spojev?
Hladno spajkani spoj, neustrezna trdnost, varilna deformacija, oksidacija.
Metode nadzora uporovnih varilnih spojev
Destruktivni pregled, mikroskopski pregled, vizualni pregled, metalografski pregled, ultrazvočni pregled.
Čas objave: Apr-02-2024
