Spawanie oporowe: spawanie punktowe, szewowe i rzutowe
Podstawowe zasady procesu:
Procesy spawania oporowego różnią się od innych procesów spawania tym, że nie stosuje się strumieni, metal wypełniacza jest rzadko używany, a złącza często są typu zakładkowego. Ilość ciepła wytwarzanego w obrabianym przedmiocie zależy od wielkości prądu, rezystancji ścieżki przewodzenia prądu i czasu, w którym prąd ma płynąć.
Jest to wyrażone w kategoriach grzania dżulowego. Przez proste zastosowanie prawa Ohma napięcie (V) wymagane dla przepływu prądu (I) jest podane przez zależność V = IR, gdzie R jest oporem oferowanym przez obrabiany przedmiot do przepływu prądu.
Wygenerowane ciepło wyraża się zatem wzorem:
H = IVt
= I (IR) t
= I 2 Rt
gdzie, H = wytworzone ciepło, dżule
I = prąd, ampery rms
R = rezystancja, ohm
t = czas przepływu prądu, sekundy.
Wygenerowane ciepło jest więc wprost proporcjonalne do rezystancji oferowanej przez dowolny punkt w obwodzie. Ponieważ powierzchnią styku dwóch powierzchni tworzących połączenie zakładkowe jest punkt największego oporu, jest to również punkt największego ciepła. W prostych procesach zgrzewania oporowego prąd o niskim natężeniu prądu o niskim napięciu przepływa z jednej sąsiedniej płyty na drugą, aż metal na powierzchni rozdziału zostanie podgrzany do wystarczająco wysokiej temperatury, aby spowodować miejscowe zespolenie, które pod zastosowanym ciśnieniem wyciska stopiony metal z dwóch części do siebie. jednorodna masa zwana bryłą spawania, jak pokazano na rys. 12.1.
Spawanie punktowe rezystancyjne:
W procesie tym zachodzące na siebie arkusze są łączone przez lokalne fuzje, na styku, przez stężenie prądu płynącego między dwiema elektrodami. Charakteryzuje się niskim kosztem, dużą prędkością i niezawodnością, co czyni go obecnie najszerzej stosowanym procesem zgrzewania oporowego. Rys. 12.2 pokazuje zasadnicze cechy procesu i podstawowe elementy układu pokazano na rys. 12.3.
Sekwencja spawania punktowego:
Wszystkie operacje zgrzewania oporowego są automatyczne i dlatego wszystkie zmienne procesowe są wstępnie ustawione i utrzymywane na stałym poziomie. Po rozpoczęciu operacji spawania nie ma możliwości kontrolowania jej postępu, a zatem cykl spawania jest zakończony zgodnie z ustawionymi czasami.
Cykl spawania:
Cykl spawania dla spawania punktowego, szwu i projekcji składa się zasadniczo z czterech elementów, mianowicie czasu ściskania, czasu zgrzewania, czasu przetrzymania i czasu wyłączenia. Te czasy są wstępnie ustawione dla określonego metalu i zakresu grubości, a operator sklepu zwykle nie może ich zmienić samodzielnie. Każda z tych czterech faz czasowych ma swoją własną rolę do odegrania w osiągnięciu spawu dźwiękowego o wymaganym rozmiarze.
Czas ściśnięcia:
Przedział czasowy między przyłożeniem ciśnienia elektrody do pracy a włączeniem prądu spawania nazywany jest czasem ściśnięcia. Ten przedział czasowy zapewnia kontakt między elektrodą a pracą i inicjuje na nią przyłożenie siły.
Czas spawania:
Jest to czas, w którym prąd spawania faktycznie płynie, aby stopić metal w interfejsie.
Wstrzymaj się:
Jest to czas, w którym elektrody są utrzymywane na swoim miejscu, po wyłączeniu prądu spawania, aby zapewnić przyłożenie ciśnienia, aby skonsolidować stopiony metal w bryłkę, która jest następnie chłodzona przez rozpraszanie ciepła do otaczającej pracy materiał. Jeśli przyłożona siła jest nadmierna, może spowodować wypchnięcie stopionego metalu z pomiędzy arkuszami.
Po czasie:
Czas przeznaczony na przeniesienie pracy do następnej lokalizacji przed powtórzeniem cyklu jest nazywany czasem wyłączenia. Elektrody są trzymane poza pracą w tym przedziale czasowym.
Wszystkie te fazy cyklu spawania pokazane są na rys. 12, 4:
Ocena maszyny:
Rzeczywiste spawanie odbywa się w obwodzie wtórnym spawarki oporowej, ale napięcie nie jest znane, a prąd płynący przez ułamek sekundy w każdym cyklu spawania jest bardzo duży. Dlatego nie jest łatwo lub ekonomicznie zmierzyć te parametry elektryczne w obwodzie wtórnym. Ocena urządzenia opiera się zatem na prądzie pobieranym przez system przy zasilaniu sieciowym i jest podawana w jednostce KVA. Część tej mocy jest tracona w systemie, który nagrzewa uzwojenia i wytłoczki.
Prowadzi to do wzrostu temperatury transformatora, co wymaga chłodzenia wodnego układu, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia izolacji. Aby zapewnić wyższy margines bezpieczeństwa, wartości KVA dla tych maszyn są podawane w oparciu o moc, która może być pobierana przez trzydzieści sekund w każdej minucie, co odpowiada wymaganiom chłodzenia systemu. Współczynnik KVA zgrzewarek oporowych do spawania punktowego, szewowego i projekcyjnego wynosi zwykle od 5 do 500 KVA.
Elektrody do spawania punktowego:
Elektrody są ważną częścią zgrzewarki oporowej. Obsługują cztery ważne funkcje, tj. Przewodzą prąd spawania do pracy, przenoszą pożądaną siłę na obrabiane przedmioty, rozpraszają część ciepła z pracy i zapewniają działanie jigujące.
Aby uzyskać pożądaną gęstość prądu, ważne jest, aby mieć odpowiedni kształt elektrody, dla którego stosowane są trzy główne typy elektrod; są to spiczaste, kopułowe i płaskie elektrody.
Spiczaste końcówki są najczęściej używane szczególnie w przypadku materiałów żelaznych; przy dalszym noszeniu pieczarki są równomiernie rozrastane. Zaostrzone elektrody są zasadniczo ściętymi elektrodami stożkowymi o kącie 120 ° - 140 °. W porównaniu z innymi typami, powierzchnia kontaktu może być kontrolowana dokładniej za pomocą ściętej stożka lub zaostrzonych elektrod i można łatwo zauważyć każde zużycie. Jednak ostro zakończone elektrody zapewniają bardziej oczywiste oznakowanie powierzchni na obrabianym przedmiocie i wymagają dokładniejszego wyrównania.
Elektrody wypukłe charakteryzują się zdolnością do wytrzymywania większego ciśnienia i intensywnego ogrzewania bez grzybowania, co czyni je szczególnie przydatnymi do spawania metali nieżelaznych. Promień kopuły jest różny, ale najczęściej stosuje się promień od 50 do 100 mm. Nie należy zezwalać na składanie elektrod na maszynie, ponieważ nie można odtworzyć ich oryginalnego kształtu za pomocą tej metody.
Jeśli pożądane są niewidoczne lub niewidoczne spoiny lub gdy wcięcie spawania ma być minimalne, stosuje się płaską elektrodę wargową. W takich przypadkach zwykle stosuje się połączenie jednej płaskiej i jednej kopułowej elektrody. Wszystkie trzy typy elektrod przedstawiono na ryc. 12.13.
W celu wykonania spoin punktowych w miejscach niedostępnych do spawania konwencjonalnymi elektrodami, np. Do wykonywania spoin narożnych i do spawania części z wystającymi kołnierzami, jak pokazano na rys. 12.14, można zastosować najdrobniejsze elektrody. W przypadku nadmiernego przesunięcia, nadmierne odchylenie końcówki może spowodować poślizg i deformację powierzchni. Jeśli rozmiar elektrody jest ograniczony, aby pomieścić złącze, może dojść do przegrzania.
Elektrody do spawania punktowego są wykonane z materiałów o wyższej rezystancji elektrycznej i cieplnej, a przy wystarczającej wytrzymałości, aby wytrzymać wysokie ciśnienie w podwyższonej temperaturze, często wybierane są do tego celu stopy miedzi, takie jak miedź, beryl i wolfram miedziany.
W przypadku bardzo ciężkich prac elektrody wykonane są z mocniejszego materiału. Z reguły twardszy stop obniża jego przewodność cieplną i elektryczną. Powoduje to nadmierne nagrzewanie i grzybobranie końcówek elektrod. Aby przezwyciężyć tę trudność, elektrody są chłodzone przez cyrkulację wody przez wywiercone otwory w elektrodach, jak pokazano na Rys. 12.15. Zmniejsza to tendencję do noszenia i łez i opóźnień w uprawie grzybów.
Właściwy dobór materiału elektrody jest konieczny dla powodzenia operacji zgrzewania punktowego. Na przykład, elektrody do spawania aluminium są wymagane, aby mieć wysokie przewodnictwo elektryczne, chociaż raczej niższą wytrzymałość na ściskanie, tak aby zminimalizować przywieranie elektrody do pracy. Jednak elektrody do spawania stali nierdzewnych muszą mieć wysoką wytrzymałość na ściskanie przy raczej niższym przewodnictwie cieplnym.
Końcówki elektrod powinny być utrzymywane w czystości, ponieważ brudne lub łuszczące się punkty często powodują osadzanie, pieczenie lub rozłupywanie. Końcówki elektrod na zgrzewarce punktowej powinny być w przybliżeniu tego samego rozmiaru i powinny stykać się we właściwym ustawieniu, aby uzyskać dobrej jakości spoiny.
Rozmiar elektrody:
Rozmiar końcówki elektrody zależy od wielkości zgrzeiny punktowej lub wymaganej średnicy bryłki. O średnicy spoiny punktowej decyduje zgrzewana grubość blachy. Dość często średnica bryłki jest wybierana jako równa średnicy odpowiedniego nitu używanego do łączenia arkusza o tej samej grubości. Stosując format nuggetu Unwin's formułowany jest przez d n = 6√t gdzie t jest grubością pojedynczego arkusza w mm. Podczas, gdy nitowanie jest wykonywane w taki sposób, aby pasowało do nitów, zgrzew punktowy jest nieodłączną częścią przedmiotu obrabianego, dlatego uważa się, że wydajność zgrzeiny punktowej będzie wyższa niż w przypadku połączenia nitowanego, zaprojektowanego według tej samej formuły projektowej.
Rozmiar końcówki elektrody jest uważany za prawie równy rozmiarowi bryłki i jest często przyjmowany jako d c = 5√t. Chociaż jest to empiryczna zależność, daje ona zadowalające wyniki. Inną formułą empiryczną stosowaną przy projektowaniu rozmiaru końcówki elektrody jest d (mm) = 2, 5 + 2t, gdzie t to grubość pojedynczego arkusza w mm. Daje prawie taki sam wynik jak pierwsza formuła, z wyjątkiem bardzo grubych lub bardzo cienkich przedmiotów.
Rozmiar końcówki zależy od powyższych zależności, ale jeśli cała długość elektrody jest tego samego rozmiaru, będzie ona zbyt słaba, aby wytrzymać. ciśnienie wywierane przez niego, a także powoduje zbyt wysoki opór elektryczny dla przepływu prądu, co powoduje jego przegrzanie.
Praktyczne elektrody, wykonane zwykle ze stopów miedzi, mają znaczną średnicę i są obrabiane na ściętym stożku o kącie 120 ° - 140 °. Kiedy stosuje się kopułowe elektrody, wówczas promień kopułki służy do kontrolowania obszaru kontaktu. W kopułowych elektrodach ciśnienie elektrody i twardość blachy są innymi czynnikami decydującymi o obszarze kontaktu.
Bilans cieplny:
Bardzo często wymagane są blachy o różnej grubości lub różne materiały do zgrzewania punktowego. Takie sytuacje powodują rozpraszanie ciepła lub wytwarzanie różnych ilości z dwóch arkuszy (lub przedmiotów obrabianych), które mogą powodować, że bryłka rozwija się w linii środkowej, z dala od interfejsu, co skutkuje słabym spawem. Aby uzyskać symetryczny wzrost bryłki po obu stronach interfejsu, konieczne jest kontrolowanie wzoru wytwarzania ciepła (lub rozpraszania).
Odbywa się to za pomocą elektrod o różnej średnicy lub za pomocą wkładek o wysokiej rezystywności, takich jak wolfram, w jednej z elektrod. Bryłka zgrzewana będzie się wówczas zbliżać do elektrody o mniejszej średnicy ze względu na wyższą gęstość prądu lub elektrodę z końcówką o dużej rezystywności ze względu na zmniejszone przewodnictwo cieplne, a zatem mniejsze rozpraszanie ciepła.
Mogą wystąpić cztery przypadki zgrzewania punktowego dwóch arkuszy:
(i) arkusze z tego samego materiału, ale o różnych grubościach,
(ii) Arkusze z różnych materiałów, ale o takiej samej grubości,
(iii) cieńszy arkusz o wyższej rezystywności elektrycznej (lub niższym przewodnictwie elektrycznym),
(iv) cieńszy arkusz o niższej rezystywności elektrycznej (lub o wyższej przewodności elektrycznej).
W świetle powyższej dyskusji rozwiązaniem dla tych przypadków będzie:
(i) Grubszy arkusz ma większą wytrzymałość (R = ρ 1 / a, większa grubość oznacza dłuższą 1, a więc wyższą R, ponieważ rezystancja (ρ) materiału jest stała w danej temperaturze) lub niższe przewodnictwo (α), (α = √ρ) / i samorodek ma tendencję do penetrowania go głębiej.
Dlatego użyj większej średnicy elektrody z boku grubszego arkusza. Bilans cieplny można zatem osiągnąć przez zmniejszenie gęstości prądu w grubszym arkuszu lub przez zmniejszenie strat ciepła dla cieńszego arkusza za pomocą końcówki o wysokiej rezystywności (lub niskiej przewodności) lub może to być połączenie obu metod, jak pokazano na fig. 12.16.
(ii) W przypadku blach z różnych materiałów, ale o tej samej grubości, opór będzie zależał bezpośrednio od rezystywności. Tak więc więcej ciepła będzie generowane w materiale o wyższej rezystywności (lub niższej przewodności).
Dlatego używaj elektrody o większej średnicy na materiał o wysokiej rezystywności (lub o niższym przewodnictwie). Alternatywnie można użyć elektrody z końcówką o wysokiej rezystywności na materiał o niższej rezystywności, jak pokazano na rys. 12.17.
(iii) W przypadku cieńszego arkusza o wyższej rezystywności elektrycznej, obudowa może kompensować się samoczynnie. Dlatego też, w zależności od skumulowanych efektów rezystywności i grubości, elektrody mogą być wybrane jako efekt netto, który, jeśli zostanie całkowicie skompensowany, może skutkować zastosowaniem elektrod o tej samej średnicy, jak pokazano na Fig. 12.18.
(iv) Przy grubszym arkuszu o wyższej rezystywności akcentowany będzie różniczkowy efekt grubości i rezystywności, dlatego użycie elektrody o dużej średnicy na stronie grubszego arkusza i jednocześnie użycie elektrody o mniejszej średnicy i wyższej końcówce rezystywności z boku cieńszego arkusza może być wymagane, aby uzyskać całkowicie symetrycznie umieszczony samorodek, jak pokazano na rys. 12.19.
Rys. 12.19.Elektrody do zgrzewania punktowego o różnych grubościach, z grubszym arkuszem o wyższej rezystywności.
Spawalność:
Większość metali przemysłowych może być spawana jednym lub drugim procesem zgrzewania oporowego. Jednak grubsze odcinki są trudniejsze do spawania, a niektóre z metali mogą wymagać obróbki cieplnej po spawaniu (PWHT) w celu uzyskania pożądanych właściwości.
Spawanie w procesach zgrzewania oporowego zależy od trzech czynników, mianowicie oporności elektrycznej, przewodności cieplnej i temperatury topnienia metalu. Metale o wysokiej rezystywności, niskiej przewodności cieplnej i niskiej temperaturze topnienia można w ten sposób łatwo spawać; Metale żelazne na ogół należą do tej kategorii. Metale o niskiej rezystywności i wysokiej przewodności cieplnej, takie jak stopy aluminium i magnezu, są trudne do spawania ze względu na nadmiernie wysokie przewodnictwo cieplne. Metale ogniotrwałe, takie jak wolfram i tantal, są bardzo trudne do spawania ze względu na ich bardzo wysokie punkty mailingowe.
Spawalność zgrzewania oporowego w szczególności zgrzewania punktowego może być wyrażona przez następujące zależności:
Procent spawalności
gdzie, W = procent spawalności,
ρ = rezystywność elektryczna materiału roboczego, mikrohm na cm (μΩ / cm),
k = względne przewodnictwo cieplne z miedzią równą 1, 00,
t m = temperatura topnienia, ° C.
Zgodnie z powyższą zależnością zgrzewalność powyżej 2, 0 jest doskonała, między 0, 75 a 2, 0 jest dobra, a poniżej 0, 25 jest niska. Stopień spawania niektórych stali miękkich wynosi powyżej 10, natomiast w przypadku stopów aluminium wynosi od 1 do 2. Miedź i jej stopy, takie jak mosiądz, mają słabą spawalność i trudno je spawać. Właściwości fizyczne dla powszechnie stosowanych metali przemysłowych podano w tabeli 12.1.
Aplikacje:
Wysoka prędkość działania, łatwość mechanizacji, samozatrzaskowe łączenie zakładkowe, brak przygotowania krawędzi i wypełniacza to tylko niektóre z atrakcyjnych cech zgrzewania punktowego. Proces ten znajduje szerokie zastosowanie w spawaniu stali miękkich, stali nierdzewnych, stopów żaroodpornych, aluminium, stopów o wysokiej zawartości niklu, stopów miedzi i metali reaktywnych, takich jak tytan. Można również spawać różne połączenia elementów metalowych.
Ciała samochodów i pralek, lodówki, meble i podobne produkty są szeroko spawane przez zgrzewanie punktowe. Zwykle ten proces jest stosowany do grubości roboczej do 3 mm, ale płyty stalowe o grubości do 6 mm są czasami spawane, a w rzadkich przypadkach proces ten jest stosowany do grubości blachy do 22 mm.
Problemy:
Problem 1:
Określ względną spawalność stali miękkiej, aluminium, miedzi i wolframu do zgrzewania punktowego.
Rozwiązanie:
Nawiązując do równania 12.2, mamy,
Problem 2 :
Określ minimalną zakładkę i rozmiar końcówki elektrody do zgrzewania punktowego dwóch arkuszy ze stali miękkiej o grubości 1, 5 mm.
Rozwiązanie:
Dopuszczalna średnica zgrzewu punktowego, d s = 2, 5 +2 mm
Problem 3:
Określ odstępy punktowe dla normalnych i wolnych od zniekształceń spawów do zgrzewania punktowego dwóch arkuszy ze stali miękkiej o grubości 3 mm każda.
Rozwiązanie:
(i) Normalny odstęp punktowy = 161 = 16 x 3, 0 = 48 mm
(ii) Odstęp punktowy dla spawania bez zniekształceń = 48 t = 48 x 3 = 144 mm
Problem 4:
Dwa arkusze ze stali niskowęglowej o grubości 15 mm każda mają być spawane punktowo, przepuszczając prąd o wartości 10.000A dla 5 Hz w 50 Hz. Maksymalne dopuszczalne wcięcie wynosi 10% grubości blachy, a gęstość bryłki spawania punktowego wynosi 8 cm3. Jeśli potrzeba 1380 dżuli, aby stopić jeden gram stali, znajdź,
(a) Procent ciepła faktycznie wykorzystanego do wykonania zgrzeiny punktowej. Przyjmij efektywną oporność 200 mikrometrów i użyj zależności dn = 6√t, aby określić średnicę bryłki.
(b) Średnica cylindrycznej elektrody, jeśli ścięty kąt stożka wynosi 15CP, a zwężająca się długość wynosi 30 mm.
Rozwiązanie:
Spawanie szwów:
Zgrzewanie punktowe zastępuje zgrzewanie punktowe w celu wykonywania ciągłych połączeń odpornych na przeciekanie, do stosowania w pojemnikach z blachy metalowej, takich jak zbiorniki paliwa do samochodów. W praktyce jest to ciągły sposób zgrzewania punktowego, w którym zgrzeiny punktowe zachodzą na siebie w pożądanym zakresie, jak pokazano na fig. 12.28. W spawaniu szwu stosowane są elektrody w postaci miedzianych kół lub rolek, jak pokazano na rys. 12.29. Jeden lub oba koła elektrod są zasilane.
Koła mogą być wyrównane albo w linii z gardłem, albo poprzecznie do niego; gdy są w linii to na ogół nazywa się to spawarką wzdłużną. Prąd spawania jest dostarczany przez łożyska elektrod kół. Nacisk jest stosowany w taki sam sposób, jak w zgrzewarkach punktowych z prasą.
Aby wytworzyć gazoszczelny szew, spoiny powinny pokrywać się z 15 do 20% średnicy bryłki, natomiast dla maksymalnej wytrzymałości zakładka powinna być w zakresie od 40 do 50%. Wielkość bryłki będzie zależeć od czasu zgrzewania dla danej prędkości i prądu spawania, podczas gdy ilość nakładania się zależy od czasu wyłączenia.
Gdy elektrody się obracają, praca jest przenoszona między nimi, a prąd jest podawany impulsowo w czasie spawania. Wapno spawane jest tak ustawione, aby było wystarczająco długie, aby wytworzyć punktową spoinę w metalu o danej grubości z pożądanym zachodzeniem na siebie. Ciągły obrót elektrod może nie być możliwy dla trudnych do spawania metali, takich jak stopy Nimonic stosowane w silnikach lotniczych. W takich zastosowaniach elektrody kół są przesuwane pod pewnym kątem, a następnie zatrzymywane w celu wywołania spawu; i proces jest powtarzany w celu wykonania kolejnych spawów. Pozwala to na niezależne sterowanie czasem spawania i prędkością kół elektrod.
W spawaniu spoin następuje silne przetaczanie prądu po pierwszym spawaniu; w ten sposób prąd spawania musi zostać zwiększony, aby utrzymać wielkość spoiny. Dzięki temu ograniczeniu spoiny o pożądanej jakości mogą być wytwarzane w tym procesie.
Szwy elektrod spawalniczych:
Szew elektrody spawalnicze są w kształcie koła, o średnicy koła decyduje kształt obrabianego przedmiotu, a szerokość według jego grubości i geometrii.
Elektrody kołowe o szerokości 10 do 20 mm i średnicy od 50 do 600 mm są zwykle stosowane, chociaż zakres średnic od 175 do 300 mm jest bardziej powszechny.
Można uzyskać pożądane kontury kół w celu uzyskania wymaganej spoiny, ale standardowe są płaskie, jednostronne, podwójnie ukośne, a promień licowany, jak pokazano na ryc. 12.30. Wybór konturu jest zwykle oparty na prądzie spawania, rozkładzie ciśnienia wymaganym w strefie spawania i zastosowanym mechanizmie napędu.
Elektrody kołowe typu podwójnego typu są najbardziej popularne, ponieważ można je łatwo przywrócić do kształtu po użyciu, ale najlepszy wygląd spoiny uzyskuje się za pomocą elektrod o promieniowej powierzchni. Elektrody z płaskimi licami są trudniejsze do ustawienia, ponieważ wymagają, aby przedmioty były całkowicie równoległe, inaczej kontakt nie będzie jednorodny.
Elektrody kołowe są trudniejsze do chłodzenia wewnątrz niż elektrody do spawania punktowego. Są one zatem częściej chłodzone zewnętrznie. Można zastosować powódź, zanurzenie i chłodzenie mgłą, chociaż ostatnia jest dość niechlujna. Jeżeli nie zostanie zastosowane chłodzenie zewnętrzne, może to prowadzić do nadmiernego zużycia elektrody i jej deformacji.
W przypadku stali niskowęglowych stosuje się roztwór chłodziwa o zawartości 5% boraksu, natomiast do spawania stali nierdzewnych i metali nieżelaznych zwykła woda z kranu jest zadowalająca. Kiedy stosuje się chłodzenie wewnętrzne, wpływ ma stosowanie czynników chłodniczych.
Wspólny projekt:
Rozmiar spoiny szwu zależy od powierzchni styku elektrody koła i przedmiotu obrabianego, a więc od średnicy koła elektrody i szerokości toru. Zwykle szerokość toru wynosi 5 Vt, gdzie t to grubość pojedynczego arkusza w mm. Gdy wymagane są węższe spoiny, może być szerokość ścieżki od 2√t do 3 √t używane, co prowadzi do wyższej prędkości spawania i mniejszych wymagań dotyczących mocy. Koło zużywa się dość szybko, co może skutkować zdeformowanym torem. Konieczne jest zatem włączenie urządzenia do układu spawania w celu ciągłego korygowania kształtu krawędzi koła.
Złącza spawalnicze są często podobne do połączeń zgrzewanych punktowo. Niektóre z bardziej typowych połączeń spoin zgrzewanych pokazano na rys. 12, 31.
Aplikacje:
Spawanie szwów służy do produkcji szczelnych połączeń w zbiornikach i skrzyniach ogólnie wymaganych dla przemysłu samochodowego. Ten proces jest jednak ograniczony do spawania cienkich materiałów w zakresie od 2, 5 do 5, 0 mm. Stosuje się go również głównie do spawania metali o niskiej twardości, na przykład gorących walców ze stali niskostopowych. Proces ten jest powszechnie stosowany do wykonywania spoin kołnierzowych do użytku w wodoszczelnych zbiornikach.
Spawanie rzutowe:
Zgrzewanie rzutowe jest procesem zgrzewania oporowego polegającym na łączeniu dwóch arkuszy lub arkusza i grubego komponentu lub niewielkiego elementu, takiego jak nakrętka, z dużym elementem konstrukcyjnym, np. Wozu samochodowego, poprzez uniesienie części lub występów na jednym z komponentów, w przypadku których wymagane jest zgrzewanie być zrobionym.
W ten sposób spawanie projekcyjne nie ogranicza się do spawania arkuszy, natomiast dowolne dwie powierzchnie, które można połączyć, w celu uzyskania kontaktu punktowego lub liniowego, można spawać projekcyjnie. Wzniesione części lub występy działają w celu zlokalizowania ciepła obwodu spawalniczego.
Stosowane elektrody są płaskimi płytkami z twardego materiału, aby pokryć cały obszar robót, nad którym spoiny wykonane są za jednym razem, jak pokazano na Rys. 12.36. Zwykle dwa lub trzy występy są spawane w tym samym czasie, chociaż w specjalnie zaprojektowanych ciężkich maszynach od 4 do 5 wypustów pomyślnie spawa się w tym samym czasie.
Występy są zwykle wykonywane przez kucie, wytłaczanie lub przez przecięcie i mogą być typu przyciskanego lub kopułowego, typu pierścieniowego, projekcji ramieniowej, spawania poprzecznego drutu i projekcji promieniowej.
Czas cyklu zgrzewania przy zgrzewaniu projekcyjnym jest taki sam, jak czas zgrzewania punktowego. Końcowa spoina jest podobna do zgrzeiny punktowej, z tym wyjątkiem, że projekcja pozostawia małe wcięcie, jak pokazano na ryc. 12.37. Zgrzewanie proszkowe zmniejsza ilość prądu i ciśnienia potrzebnego do spawania dwóch przedmiotów obrabianych, co w konsekwencji zmniejsza skurcz i odkształcenia wokół bryły spawalniczej.
Do głównych zmiennych spawalniczych w spawaniu projekcyjnym należą: prąd, czas, siła, rezystywność elektryczna, przewodność cieplna, rezystancja międzyfazowa, średnica rzutu, wysokość i kształt, a także wytrzymałość w różnych temperaturach spawanego metalu. Zapisy prądu, obciążenia i ruchu elektrody w zgrzewie projekcyjnym dwóch blach stalowych o grubości 1, 6 mm pokazano na rys. 12.38.
Bilans cieplny:
Z powodu zawalenia się projekcji podczas operacji zgrzewania występuje tendencja do tego, że część zawierająca występy staje się gorętsza niż druga część. Z tego powodu w przypadku spawania metodą projekcji różne materiały są wykonane z materiału o wyższej przewodności cieplnej. Podobnie jak przy zgrzewaniu punktowym, bryłka jest uformowana bliżej elektrody o niskim przewodnictwie cieplnym. W ten sposób można osiągnąć równowagę cieplną, gdy wymaga tego manipulacja tymi czynnikami.
Aplikacje:
Jedną z atrakcyjnych funkcji spawania projekcyjnego jest to, że zapewnia on dłuższą żywotność elektrody, ponieważ elektrody mogą być wykonane z twardszego materiału przy mniejszym zużyciu i konserwacji. Zewnętrzna powierzchnia pracy może być wytwarzana bez śladów elektrod, co eliminuje późniejsze przetwarzanie przed malowaniem lub polerowaniem.
Proces ten nie jest stosowany dla szwów dłuższych niż 250 mm. Znajduje szerokie zastosowanie w łączeniu małych przystawek ze strukturami arkuszy. Znajduje zastosowanie w produkcji karoserii samochodowych, sprzętu domowego, mebli biurowych i części maszyn.
Maksymalny stosunek grubości przedmiotów obrabianych, które mogą być spawane w tym procesie wynosi 6 do 1. Proces ten jest zwykle stosowany dla grubości przekroju od 0, 5 do 4 mm.
Specyficzne zastosowania obejmują spawanie nakrętek zabezpieczonych w panelach samochodów, jak pokazano na rys. 12.39. Pierścienie wzmacniające są często spawane wokół otworów w zbiornikach z blachy. Gwintowane szpilki można przyspawać do pręta lub płyty w ten sposób, jak pokazano na rysunku 12.40.
Spawanie krzyżowe jest kolejnym ważnym zastosowaniem spawania projekcyjnego. Wyroby z poprzecznym drutem obejmują takie elementy, jak stojaki na lodówkę, kratki wszelkiego rodzaju, ramy abażurów, kosze druciane, ogrodzenia, kraty i siatki wzmacniające beton.
Spawanie rzutowe może być jednak stosowane w przypadku niewielkiej grupy metali i stopów. Należą do nich stale niskowęglowe, wysokowęglowe i niskostopowe, nierdzewne i wysokostopowe, odlewy ciśnieniowe z cynku i tytan.
Wariant spawania projekcyjnego :
Spawanie w metalu jest odmianą procesu spawania rzutowego, w którym wykorzystuje się włókno metalowe zamiast punktów projekcyjnych, jak pokazano na rys. 12.41. To włókno metalowe może składać się z różnych metali, na przykład materiału lutowniczego. Włókno metalowe jest zwykle materiałem filcowym, który jest wytwarzany z małego kawałka materiału wypełniającego przez prasowanie. Następnie umieszcza się go pomiędzy dwoma przedmiotami obrabianymi w celu spawania w zwykły sposób.
Metalowe włókno ułatwia łączenie różnych metali za pomocą spawania projekcyjnego. Na przykład, miedź do stali nierdzewnej, stale nierdzewne do innych stali i miedź do mosiądzu mogą być łatwo spawane w tym procesie. Jednak spawanie metali jest droższe niż spawanie projekcyjne.
