Якщо ви новачок у контактному зварюванні або шукаєте більш чітке розуміння цього, вам обов’язково потрібно уважно прочитати цю статтю. Ця стаття перенесе вас у світ контактного зварювання. Незалежно від того, чи ви новачок, чи хочете розширити свої знання, ця стаття надасть вам цінну інформацію.
Що таке контактне зварювання?
Контактне зварювання - це високошвидкісний, економічний метод з'єднання металів. Ця техніка зварювання підходить для з’єднань внахлест, стикових з’єднань або з’єднань, які не вимагають герметичності, з товщиною менше 6 мм для тонколистових конструкцій. Звичайно, він також може зварювати товщі та більші металеві заготовки, але його загальна продуктивність може бути не такою хорошою, як деякі інші методи зварювання.
Визначення та основи
Контактне зварюванняце метод, при якому заготовки, що з’єднуються, розміщуються між двома електродами. При пропусканні струму через деталі та точки контакту відбувається нагрівання опору, утворюючи тепло в місці з’єднання деталей. Це локальне нагрівання спричиняє плавлення або податливість ділянки, тоді як тиск двох електродів з’єднує метал разом.
Коли струм тече через провідник, він виділяє тепло завдяки опору. Чим вищий опір при постійному струмі, тим більше виділяється тепла. У місці контакту металів опір набагато більший, ніж у самому металі. Тому, коли великий струм проходить через контакт між металом і електродом, метал швидко нагрівається внаслідок величезного тепла. У цей момент метал стає дуже пластичним, і за допомогою тиску два шматки металу міцно з’єднуються.
Принцип роботи контактного зварювання
Принцип контактного точкового зварювання та утворення з’єднань показано на малюнку 1-1. Метал А і метал В поміщають між двома електродами, і на електроди прикладається тиск. Трансформатор контактного зварювального апарату пропускає потужний струм між двома електродами. Контактні поверхні заготовок утворюють фізичну точку контакту, яка поступово розширюється в міру нагрівання струмом. Пластична деформація та тепло постійно активують атоми в точці контакту, що призводить до утворення розплавленого ядра. Розплавлене ядро росте у вигляді стовпчастих кристалів, виштовхуючи один до одного компоненти сплаву з більшою концентрацією. Коли електроди зварника віддаляються від поверхні металу і метал охолоджується, заготовки зварюються між собою, створюючи міцний металевий зв’язок. Поверхня з’єднання зникає, залишаючи за собою зварний кусок.
1-1
Фактори, що впливають на контактне зварювання
Контактне зварюванняце метод зварювання, який використовує електричний струм для генерації тепла для з’єднання металевих компонентів. Як згадувалося раніше, принцип контактного зварювання в основному випливає із закону нагрівання Джоуля, де виділення зварювального тепла в основному визначається такими параметрами, як струм, опір і час зварювання. Його можна виразити такою формулою:
Q = I²Rt
Значення кожного параметра зварювання:
Q — Тепло (Дж)
I — Зварювальний струм (А)
R — опір (Ω)
t — Час зварювання (с)
Зварювальний струм
Струм має значний вплив на тепло, що виділяється під час зварювання, як показано у формулі. Квадратне значення струму впливає на тепло, тобто чим вищий струм, тим швидше зростатиме тепло. Тому при регулюванні параметрів зварювання перед зварюванням важливо встановити відповідний струм. Якщо зварювальний струм занадто малий, зварний шов не розплавиться, і серцевина плавлення не утвориться. Якщо струм надто великий, серцевина плавлення швидко розростається, викликаючи надмірне розбризкування під час зварювання та пошкодження електродів.
Зварювальний струм в основному поділяється на змінний (AC) і постійний (DC), як показано на схемі нижче. Theапарати точкового зварюваннями також поділяємо на машини точкового зварювання постійного струму та машини точкового зварювання змінного струму. Апарати для точкового зварювання постійного струму використовують трифазне джерело живлення, що забезпечує збалансований розподіл електроенергії, і можуть досягати частоти зварювання понад 1000 Гц, що забезпечує високу точність зварювання. Вони також мають перевагу низького споживання електроенергії від електромережі, що робить ці енергозберігаючі зварювальні апарати все більш популярними серед виробників обробної промисловості. Апарати точкового зварювання змінного струму мають однофазний вихід 50 Гц, високу тривалу навантажувальну здатність і високі вимоги до електромережі. Крім того, вони мають низьку зварювальну потужність, що вимагає більш тривалого часу зварювання.
Контактний опір
З формули легко побачити, що опір прямо пропорційний виділеному теплу. Чим вище опір, тим більше тепла виділяється під час зварювання. Опір розподіляється по різних частинах електрода та деталі. Під час зварювання найбільший опір виникає в точці контакту заготовки, що призводить до найбільшого виділення тепла. Далі – опір у місці контакту заготовки з електродом. Однак, оскільки електрод охолоджується водою і швидко остигає, температура швидко знижується. З іншого боку, контактний опір між заготовками, хоч і зникає, має погану тепловіддачу, що призводить до високих температур. Тому лише невелика ділянка між заготовками може досягти температури, необхідної для формування серцевини плавлення та зварювання.
Крім того, температура і тиск електрода впливають на опір. З підвищенням температури межа текучості металу зменшується, збільшуючи площу контакту між заготовками та між заготовкою та електродом, що призводить до зменшення опору. Підвищення тиску електрода робить поверхню заготовки більш гладкою, збільшуючи площу контакту та зменшуючи опір. У результаті виникає явище, коли під час зварювання типових матеріалів опір збільшується незабаром після ввімкнення живлення, а коли живлення вимикається та утворюється серцевина плавлення, опір починає зменшуватися.
Час зварювання
Чим довше триває зварювання, тим більше виділяється тепло. У цій формулі струм і час можуть доповнювати один одного. Якщо вам потрібен міцний зварний шов, ви можете встановити високий струм на короткий час, щоб швидко генерувати тепло та сформувати серцевину плавлення для завершення зварювання. Крім того, ви можете встановити низький струм на довший час, але цей підхід має обмеження. Якщо встановлено надто великий час, це може призвести до надмірного розбризкування та прилипання електрода. Незалежно від поточності чи часу, існують обмеження. При встановленні параметрів потрібно враховувати матеріал і товщину заготовки, а також потужність зварювального апарату.
Властивості матеріалу
Матеріал заготовки значною мірою впливає на її питомий опір, який відіграє важливу роль у виділенні тепла при зварюванні. Під час зварювання нержавіючої сталі, яка має високий питомий опір і низьку теплопровідність, легше генерувати тепло, але важче його розсіювати, тому потрібні менші струми. При зварюванні алюмінієвих сплавів з низьким питомим опором і хорошою теплопровідністю важче генерувати тепло, але легше його розсіювати, тому потрібні більші струми. Такі метали, як срібло та мідь, мають високу теплопровідність і низький питомий опір, тому навіть при сильних струмах вони не виділяють багато тепла, але можуть відводити його. Тому ці метали непридатні для контактного зварювання, але можуть використовуватися як електродні матеріали.
Конструкція та геометрія електродів
Форма і матеріал електрода також впливають на виділення тепла. Площа контакту між електродом і заготовкою впливає на щільність струму. Часте використання електродів може призвести до зношування та деформації, збільшення площі контакту та зниження міцності зварювання. Тому нам необхідно негайно відремонтувати та замінити наконечники електродів. Теплопровідність і опір електрода впливають на тепловіддачу. Тому ми повинні вибирати матеріали з хорошою теплопровідністю та низьким опором.
Підготовка поверхні
Форма і матеріал електродів також впливають на виділення тепла. Площа контакту між електродом і заготовкою впливає на щільність струму. Коли наші електроди часто використовуються та зношуються, площа контакту збільшується, що призводить до зниження міцності зварювання. Тому нам необхідно своєчасно ремонтувати та замінювати наконечники електродів. Теплопровідність і питомий опір електродів впливають на теплообмін. Тому ми повинні вибирати матеріали з хорошою теплопровідністю та низьким питомим опором.
Типи Resiпозиція зварювання
Через різні технічні характеристики продукту та вимоги до зварювання для виконання завдання використовуються різні процеси контактного зварювання. Залежно від процесу зварювання контактне зварювання можна розділити на точкове зварювання, виступаюче зварювання, шовне зварювання та стикове зварювання.
Точкове зварювання
Точкове зварюванняце спосіб зварювання, при якому метал стискається верхнім і нижнім електродами і зварюється пропусканням через нього струму. Це традиційна форма контактного зварювання, проста в експлуатації та вимагає відносно низького рівня кваліфікації працівників. Завдяки унікальному процесу зварювання точкове зварювання є основним вибором для зварювання металевих компонентів в аерокосмічній техніці та широко використовується для зварювання кузовів автомобілів та інших компонентів. Зазвичай він використовується для зварювання тонких листів з низьковуглецевої сталі, алюмінію, нержавіючої сталі, оцинкованої сталі та інших тонких листів, як правило, товщиною близько 3 міліметрів.
Зварювання швів
Зварювання швівзазвичай передбачає з’єднання країв двох металевих компонентів. Дві металеві заготовки поміщають між двома роликовими електродами. Поки один електрод котиться і чинить тиск, відбувається постійний або періодичний розряд. Тепло, що виділяється в точці кочення електрода, розплавляє заготовки та з’єднує їх разом, утворюючи суцільний зварний шов. Цей спосіб широко використовується для зварювання металевих деталей, що вимагають герметичних з'єднань. Оскільки зона зварювання є відносно довгою, щоб запобігти зсуву, ми зазвичай використовуємо точкове зварювання для позиціонування перед зварюванням шва.
Проекційне зварювання
Проекційне зварюванняє різновидом точкового зварювання, де формування точки зварювання подібне до точкового зварювання, але виступаюче зварювання зазвичай використовується для деталей з піднятими точками. Наявність цих виступів обмежує площу, через яку проходить струм, збільшуючи щільність струму в зоні зварювання. Таке концентроване нагрівання полегшує з’єднання з’єднання. Цей спосіб зварювання відомий як проекційне зварювання. Проекційне зварювання може сформувати один або кілька оплавлених стрижнів у місці з’єднання одночасно. Під час зварювання струм, необхідний для виступаючого зварювання в тій самій точці зварювання, менший, ніж для точкового зварювання. Однак перед тим, як кожна проекція буде розчавлена, струм повинен розплавити проекцію; інакше може бути значна кількість бризок. Зварювання проекцією можна використовувати для зварювання гайок, болтів або пластин з піднятими точками та широко використовується у виробництві електронних і автомобільних компонентів.
Стикове зварювання
Стикове зварюванняпередбачає вирівнювання торцевих поверхонь двох металевих заготовок, розміщення їх між електродами, надійне закріплення двох заготовок і використання сильного струму для генерації тепла, розплавлення контактної поверхні заготовок і з’єднання їх разом. Стикове зварювання далі поділяється на стикове зварювання оплавленням і контактне стикове зварювання.
Стикове зварювання спалахом — це швидкий процес зварювання, який використовує високий струм для швидкого розплавлення заготовок, застосовуючи тиск для утворення твердофазного з’єднання. Він зазвичай використовується для зварювання великих площ поперечного перерізу металевих стрижнів, листів і труб, максимальна площа яких досягає 20 000 мм² і більше. Під час процесу електророзрядного зварювання в точці контакту утворюються іскри, звідси і назва зварювання оплавленням. Він може зварювати високовуглецеву сталь, нержавіючу сталь, алюмінієві сплави, а також різнорідні метали, такі як мідь та алюміній.
Контактне стикове зварювання використовує тепло опору, щоб привести з’єднання заготовки в пластичний стан при високих температурах, завершуючи процес зварювання силою кування. Він підходить для зварювання з'єднань із площею поперечного перерізу в межах 250 мм², часто використовується для зварювання металевих дротів, прутів і смуг малого поперечного перерізу.
Важливість у виробництві
- Контактне зварювання не вимагає додавання металу під час процесу зварювання, що забезпечує високу ефективність зварювання та мінімальне забруднення.
- Завдяки своїй узгодженості та стабільності контактне зварювання легко автоматизувати, бездоганно інтегруючись із автоматизацією для подальшого підвищення ефективності виробництва та економії праці.
- Порівняно з іншими методами зварювання контактне зварювання є економічно ефективним. По-перше, вартість обладнання для контактного зварювання є відносно низькою, а по-друге, є мінімальні відходи матеріалу під час процесу контактного зварювання. Це значно знижує виробничі витрати для виробників у обробній промисловості.
- Контактне зварювання широко використовується в різних галузях промисловості та особливо незамінне в таких секторах, як авіакосмічна промисловість, виробництво автомобілів тощо.
- Контактне зварювання підходить для зварювання різних типів металів у обробній промисловості, включаючи нержавіючу сталь, вуглецеву сталь, алюміній, мідь тощо, що робить його універсальним у застосуванні.
Додатки
Контактне зварювання широко використовується в основному в таких галузях, як виробництво автомобільних компонентів, аерокосмічна промисловість, електроніка та важка промисловість. Оскільки попит на зварні металеві компоненти в різних галузях промисловості продовжує зростати, були встановлені більш високі стандарти для технології зварювання, що сприяє прогресу та розвитку контактного зварювання.
Застосування в автомобільній промисловості
В автомобілебудуванні, де безпека та стабільність є найважливішими, контактне зварювання є широко використовуваним методом зварювання. Його часто використовують для з'єднання різних металевих компонентів кузовів автомобілів, таких як дахи, двері, металеві листи та металеві гайки. Контактне зварювання забезпечує високу ефективність, стабільну якість зварювання та легко автоматизується, що робить його незамінним процесом у автомобільній промисловості.
Застосування в аерокосмічній промисловості
Контактне зварювання часто використовується для з’єднання металевих компонентів літаків і ракет, наприклад для з’єднання крил і фюзеляжів літаків, а також різних дрібних металевих деталей. Ці компоненти повинні мати високу міцність і довговічність, з жорсткими вимогами до якості з'єднань, в чому перевага контактного зварювання. Контактне зварювання відіграє вирішальну роль в аерокосмічній промисловості, і досягнення в цій галузі також сприяють аерокосмічному сектору.
Застосування в електронній промисловості
Резисторне зварювання зазвичай використовується для електронних компонентів і деяких металевих частин електронних пристроїв. Він забезпечує високу точність зварювання та підходить для з’єднання мініатюрних компонентів, таких як електронні мікросхеми та дроти. У сучасну епоху електронних пристроїв, що стрімко розвивається, резисторне зварювання прискорює збірку електронних компонентів, сприяючи розвитку промисловості.
Застосування у важкій промисловості
Контактне зварювання часто використовується для зварювання великих металевих компонентів у мостах і будівлях, таких як нижні фланці мостів і сталева арматура. Він також використовується у виробництві великого обладнання для з’єднання металевих частин. Завдяки ефективній і стабільній технології зварювання опорне зварювання стало одним із важливих методів обробки у важкій промисловості. Забезпечує безпеку важкого обладнання та конструкцій.
Обладнання та комплектуючі
Зварювальні апарати
Апарати контактного зварюванняподіляються на чотири основні категорії: машини для точкового зварювання, машини для проекції, машини для шовного зварювання та машини для стикового зварювання, засновані на різних процесах. Виберіть відповідне зварювальне обладнання відповідно до характеристик матеріалів і форм.
Електроди
Theелектродє важливим компонентом для забезпечення якості зварювання. Основними матеріалами для зварювальних електродів є: хромо-цирконієва мідь, алюмінієво-оксидна мідь, берилій-кобальтова мідь, вольфрам, молібден, графіт та ін. Залежно від різних деталей, що зварюються, електроди поділяються на плоскі, сферичні, гайкові, болтові. електроди тощо. Як правило, фіксація електродів включає конічну посадку, із співвідношенням конусності переважно 1:10 та 1:5.
Системи охолодження
Під час роботи машини для контактного зварювання потребують циркулюючої води для охолодження таких компонентів, як електроди та трансформатори. Тому ми встановлюємо систему охолодження апаратів контактного зварювання. Температура охолоджувальної води повинна бути нижче 30°C. Якщо температура занадто висока, це може призвести до захисного відключення зварювального апарату. Найкраще використовувати для циркуляції охолоджуючу воду без домішок, щоб запобігти утворенню плям від води та засміченню труб.
Як вибрати правильний процес зварювання?
Вибір способу зварювання залежить від багатьох факторів.
Товщина і форма заготовки: різніспособи зварюванняпідходять для заготовок різної товщини та форми. Наприклад, контактне зварювання зазвичай підходить лише для зварювання тонких металевих листів, тоді як заготовки незвичайної форми та товсті зазвичай зварюють за допомогою дугового зварювання.
Вимоги до якості зварювання: бажана якість зварювання також визначає вибір методу зварювання. Для заготовок, що вимагають високої герметичності та міцності з’єднання, слід вибирати методи зварювання, які відповідають цим вимогам.
Ефективність виробництва та вартість: якщо потрібен великий річний обсяг виробництва, необхідно вибрати метод зварювання з високою ефективністю. Варто також враховувати вартість.
Фактори навколишнього середовища: Деякі методи зварювання створюють відходи та викиди, що спричиняє забруднення навколишнього середовища. Тому при виборі методу зварювання слід враховувати екологічні міркування.
FAQ:
Які обмеження контактного зварювання?
Контактне зварювання не підходить для зварювання великих металевих деталей.
Як ви забезпечуєте безпеку контактного зварювання?
Виконуючи контактне зварювання, надягайте захисний шолом і захисні окуляри.
Як я можу навчитися контактному зварюванню?
Ви можете пройти навчання на авиробник контактного зварювання.
Які основні проблеми якості з'єднань контактного зварювання?
Холодний пай, недостатня міцність, зварювальна деформація, окислення.
Методи контролю з'єднань контактним зварюванням
Руйнівний контроль, мікроскопічний контроль, візуальний контроль, металографічний контроль, ультразвуковий контроль.
Час публікації: 02 квітня 2024 р
