Odporové svařovací stroje a zařízení

Tlakové svařování

Tlakové svařování zahrnuje různé metody svařování, při kterých jsou spojované díly stlačovány mechanickou silou, díky čemuž je dosaženo spojitosti a pevnosti spoje.

Ve většině případů se tlakové svařování provádí zahřátím svařovaných dílů tak či onak a pouze v některých speciálních případech je svařování dosaženo bez ohřevu (například svařování za studena, výbušné svařování). Ze všech metod tlakového svařování je nejrozšířenější elektrické odporové svařování.

Kontaktní nebo odporové svařování se nazývá způsob elektrického svařování, při kterém dochází k ohřevu v důsledku převládajícího uvolňování tepla v místech styku svařovaných dílů, když jimi protéká elektrický proud (obr. 1).

Rýže. 1. Hlavní typy odporového svařování: a — čelní, 6 — bodové, b — válečkové, I — směr svařovacího proudu.

Svařovací odpor je charakterizován lokální koncentrací tepelné energie a tedy vysokou teplotou v oblasti spoje svařovaných dílů, což je způsobeno značným odporem kontaktu spoje ve srovnání s odporem samotných dílů . V tomto ohledu je odporové svařování velmi ekonomickým a účelným typem svařování.

Odporové svařování lze provádět stejnosměrným i střídavým proudem, ale v praxi se používá téměř výhradně střídavý proud, protože proudy potřebné pro svařování v řádu tisíců až desetitisíců ampérů při napětí několika voltů jsou nejvíce snadno získat pomocí transformátorů. vyhrazené stejnosměrné zdroje pro tento účel by byly příliš drahé, náročné na výrobu a méně spolehlivé v provozu.

Svařování na tupo

Při svařování na tupo se konce spojovaných dílů dotýkají, načež díly prochází významný proud, který zahřeje spoj na teplotu potřebnou pro svařování. Podélnou tlakovou silou se pak dosáhne přímé spojitosti spojení.

Existují dva typy svařování na tupo: nereflexní svařování (odporové svařování) a převařování.

Při odporovém svařování jsou díly s obrobenými konci uvedeny do kontaktu a stlačovány značnou silou, poté díly prochází proud a vlivem přechodového odporu přechodu dochází ke koncentrovanému uvolňování tepla.

Po dosažení teploty potřebné pro svařování v čelní zóně se vlivem lisovací síly provádí plastické svařování spojovaných dílů.Na konci svařovacího cyklu se proud vypne a poté se uvolní tlaková síla.

Odporové svařování se obvykle provádí při proudové hustotě 5-10 kA a měrném výkonu 10-15 kVA na 1 cm2 průřezu svařovaných dílů. Tento typ svařování se obvykle používá pro spojování dílů s malými průřezy (do cca 300 mm2).

Při svařování na tupo s přihříváním se ohřev dílů provádí ve třech nebo dvou po sobě jdoucích stupních - předehřev, přerušování a konečné upnutí, nebo pouze v posledních dvou stupních.

V počátečním okamžiku svařování jsou svařované díly v kontaktu s tlakovou silou 5 — 20 MPa, poté se zapne proud, který zahřeje spoje na 600 — 800 °C (u oceli), stejně jako v svařování na tupo bez tavení. Poté se přítlačná síla sníží na 2 - 5 MPa, v důsledku čehož se zvýší přechodový odpor a v důsledku toho se sníží svařovací proud.

S uvolněním komprese se skutečná kontaktní plocha konců dílů zmenšuje, proud spěchá do omezeného počtu kontaktních bodů a ohřívá je na teplotu tání a dalším ohřevem za těchto podmínek se kov přehřívá na teplotu odpařování v jednotlivých bodech.

Vlivem nadměrného tlaku jsou kovové páry odváděny z kontaktní zóny svařování a vytlačují částice tekutého kovu do vzduchu ve formě vějíře jisker a část roztaveného kovu proudí po kapkách. Za zničenými výstupky na sebe navazují po sobě jdoucí kontaktní výstupky, které vytvářejí nové cesty pro svařovací proud pro opakování nastaveného efektu.

Tento proces postupného zatavování konců dílů podél elementárních hřebenů pokračuje, dokud nejsou konce svařovaných dílů pokryty souvislým filmem polotekutého kovu, po kterém se vytvoří kovová kontinuita svarového spoje s relativně malou rušivou silou. . V tomto případě je přebytečné množství roztaveného kovu vytlačeno z kontaktu ve formě otvoru (lemu).

Ohřev vyčnívajících konců svařovaných dílů se provádí především vedením tepla ze svařovacího kontaktu, kde má největší význam teplota. Zahřívání dílů mezi připojovací a napájecí elektrodou v důsledku proudu protékajícího během procesu přetavování je velmi malé.

Nastavení množství dodávané energie při daném přechodovém odporu určeném podmínkami svařovacího procesu může být provedeno buď změnou svařovacího proudu nebo změnou doby trvání toku proudu.

Jak funguje svařovací stroj na tupo, je znázorněno na obr. 2.

Rýže. 2. Schéma svařovacího stroje na tupo: 1 — lože, 2 — vedení, 3 — pevná deska, 4 — pohyblivá deska, 5 — podávací zařízení, 6 — upínací zařízení, 7 — omezovače, 8 — transformátor, 9 — ohebný proudový vodič , Pzazh — utahovací síla výrobků, Ros — rušivá síla výrobků.

Stroje pro svařování na tupo jsou klasifikovány následovně.

1. Metodou svařování — pro odporové svařování a lemování (nepřetržité lemování nebo žhavení).

2. S předběžnou registrací — univerzální a specializovaná.

3. Podle provedení silového mechanismu — s pružinovým, pákovým, šroubovým (od volantu), pneumatickým, hydraulickým nebo elektromechanickým pohonem.

4.Uspořádáním upínačů — s excentrickými, pákovými a šroubovými svěrkami a pákové a šroubové upínače lze provádět ručně nebo mechanizovaně s pneumatickým, hydraulickým nebo elektromechanickým pohonem.

5. Podle způsobu montáže a instalace — stacionární a přenosné.

Bodové svařování

Při bodovém svařování jsou spojované díly obvykle umístěny mezi dvěma elektrodami upevněnými ve speciálních držácích elektrod. Působením tlakového mechanismu elektrody pevně přitlačí díly, které mají být svařeny, a poté se zapne proud.

V důsledku průchodu proudu se svařované díly rychle zahřejí na svařovací teplotu a k největšímu uvolnění tepla dochází na spojovaných plochách, kde může teplota přesáhnout teplotu tavení svařovaných dílů.

Na Obr. 3 ukazuje rozložení teploty podél průřezu svařovaných dílů, charakteristické pro konečnou fázi svařování oceli.

Rýže. 3. Teplotní pole v poslední fázi bodového svařování

Nejvyšší teplota je pozorována ve středové zastíněné části svařovacího místa - jádru Kontaktní plocha části, která bude svařována elektrodou (obvykle s vodním chlazením), je zahřátá na relativně nízkou teplotu, ale za přítomnosti kapalné nebo polotekuté jádro a přilehlé plastové kovové jádro způsobuje tlaková síla elektrod vtlačení na povrchu svařovaných obrobků.

Teplota jádra v bodě svaru je obvykle mírně vyšší než teplota tání kovu.Průměr roztaveného jádra určuje průměr bodu svaru, obvykle se rovná průměru kontaktní plochy elektrody.

Doba svařování v jednom místě závisí na tloušťce a fyzikálních vlastnostech materiálu svařovaných dílů, výkonu svářečky a přítlačné síle. Tato doba se pohybuje od tisícin sekundy (u velmi tenkých barevných plechů) do několika sekund (u silných ocelových dílů). Pro hrubý odhad lze dobu svaření jednoho bodu měkké oceli brát jako 1 s na 1 mm tloušťky svařovaného plechu. Rychlost ohřevu kovu na teplotu svařování výrazně závisí na intenzitě uvolňování tepla.

Bodový svařovací stroj

Svařování rolí

U tohoto typu svařování se spojování dílů s průběžným nebo nespojitým švem provádí průchodem svařovanými díly, přiváděnými pomocí rotujících válečků (obr. 4).

Rýže. 4. Princip válečkového svařování: 1 — svařovací transformátor, 2 — válečkové elektrody, 3 — válečkový pohon, 4 — svařované díly

V povaze procesu je svařování válců podobné bodovému svařování. Svařování válců je často označováno jako švové svařování, což je přísně vzato nesprávné, protože koncept švového svařování lze rozšířit na téměř všechny druhy svařování.

Válcové svářečky jsou obvykle vybaveny dvěma napájecími proudy, z nichž jeden je poháněn a druhý se otáčí vlivem tření při pohybu svařovaných dílů.

Svařování rolí se nejčastěji používá ke spojování tenkostěnných dílů například při výrobě palivových nádrží a sudů pro přepravu různých materiálů.

Existují tři režimy svařování válečkem.

1. Nepřetržitý pohyb svařovaných dílů vzhledem k válečkům s nepřetržitým přívodem proudu. Tato metoda se používá při svařování dílů o celkové tloušťce ne větší než 1,5 mm, protože při velkých tloušťkách se spoj vycházející zpod válců, který je v plastickém stavu, může zlomit v důsledku delaminace. Navíc při trvalém přívodu proudu dochází k výraznému zkreslení svařovaných dílů.

2. Plynulý pohyb svařovaných dílů vzhledem k válečkům s přerušovaným přívodem proudu. Tato nejběžnější metoda vytváří švy s malým zkreslením u výrobků s nižší spotřebou energie.

3. Přerušovaný pohyb svařovaných dílů vzhledem k válečkům s přerušeným přívodem proudu (krokové svařování).

Svařování rolí je velmi efektivní při výrobě tenkostěnných nádob, při výrobě svařovaných kovových trubek a řady dalších výrobků.

Hlavními prvky válečkových strojů jsou lože, horní a spodní ramena s válečkovými elektrodami, stlačovací mechanismus, válečkový pohon a svařovací transformátor s ohebným proudovým drátem.

Transformátory válečkových strojů pracují v intenzivním režimu s PR = 50 — 60 %, což vyžaduje zvýšené chlazení jejich vinutí.

Válcové svářečky se dělí: podle charakteru instalace — na stacionární a mobilní, podle účelu — na univerzální a specializované, podle umístění válečků vzhledem k čelu stroje — na příčné svařování, na podélné svařování a univerzální s možností posouvání válečků.pro umístění válečků vzhledem k výrobku — s oboustranným a jednostranným uspořádáním, podle způsobu otáčení válečků — s pohonem na jeden váleček, s pohonem pro oba válečky s jedním horním válečkem, pohybujícím se po pevné konzole, a s jedním válečkem a pohyblivým spodním trnem, podle zařízení stlačovacího mechanismu — páka-pružina, poháněná elektromotorem, pneumatická a hydraulická, podle počet válců — v jednoválcovém, dvouválcovém a víceválcovém provedení.

Výkon nejběžnějších válečkových strojů bývá 100 — 200 kVA Obdobně jako bodové svařování tenkých dílů jej lze provádět pulzy vybíjecího proudu kondenzátoru, pro které se vyrábí různé typy válečkových strojů.

Rýže. 5. Odporový svařovací stroj