Érintkező hegesztés

Az érintkező hegesztés egy integrált hegesztett kötés kialakításának folyamata a fémen áthaladó elektromos árammal történő hevítéssel és a kötési zóna képlékeny deformációjával nyomóerő hatására.

Az ellenálláshegesztést főként azonos típusú termékek ipari tömeg- vagy sorozatgyártásában alkalmazzák [1] . Alkalmazása a gépiparban, a repülési iparban történik.

Történelem

1856-ban William Thomson angol fizikus (Lord Kelvin) úttörő szerepet játszott a tompahegesztésben. 1877-ben Elihu Thomson amerikai kutató önállóan kifejlesztette a tompahegesztést és bevezette az iparba. Ugyanebben az 1877-ben Nikolai Nikolaevich Benardos orosz feltaláló javasolta az ellenállási pont- és varrathegesztés módszereit [ 2 ] .

Az ellenállás-ponthegesztés folyamatainak végrehajtásához speciális szénelektródákkal ellátott fogókat használtak, amelyekhez elektromos áramot vezettek . Ezután két egymásra helyezett acéllemezt fogóval összeszorítottak, és a szénelektródákba juttatott áram a fémen áthaladva elegendő hőt adott a hegesztési pont kialakításához.

Elihu Thomson, az ellenállás-hegesztés kutatója és fejlesztője 1886-ban szabadalmat kért az elektromos hegesztés alapvetően új módszeréről, amely így írt le: „A hegesztendő tárgyakat a hegesztendő pontokon érintkezésbe hozzák, és hatalmas áram halad át rajtuk.erők - 200 000 amperig alacsony feszültségen - 1-2 volt . Az érintkezési pont a legnagyobb ellenállást az árammal szemben, ezért nagyon felforrósodik. Ha ebben a pillanatban elkezdjük összenyomni a hegesztendő részeket és kovácsolni a hegesztés helyét, akkor lehűlés után a tárgyak jól összehegesztődnek” [2] . A hegesztési módszert "elektromos kovácsolásnak" vagy "lángmentes hegesztési módszernek" nevezték.

A 19. század végén tompahegesztést alkalmaztak a távíróvezetékek összekötésére . Elihu Thomson további kutatásai során elkezdte az elektromos árammal történő fűtést plasztikus deformációkkal kombinálni, ami hidraulikus kompressziós rendszerek alkalmazásával lehetséges. A 20. század elejére beszámoltak arról, hogy a Fiat ellenálláshegesztést használt repülőgép-hajtóművek gyártására.

1928-ban a Stout Metal Airplane Company (a Ford Motor Company részlege) ellenálláshegesztést alkalmazott a duralumíniumból készült szerkezetek gyártásához . Az 1930-as évek elején az Egyesült Államokban tesztelték az alacsony olvadáspontú fémek és ötvözeteik ellenálláshegesztését. A kutatás során olyan technológiákat és berendezéseket fejlesztettek ki, amelyeket a Douglas, Boeing és Sikorsky Repülőgépek [2] gyártásában kezdtek alkalmazni .

Elmélet

Az összes kontakthegesztési módszer üzemmódjának fő paraméterei a hegesztőáram erőssége, az impulzus időtartama és az alkatrészek nyomóereje. A hegesztendő fémben lévő hő felszabadul, amikor a Joule-Lenz törvénynek megfelelő időtartamú áramimpulzus halad át rajta : $K$ $én_{c}$ $t$

Q=I_{c}^{2}R_{c}t

Az értéket az elektródák közötti fémoszlop ellenállásának tekintjük . A hegesztőtranszformátor hegesztőáramának és impulzusidejének számításakor ez a kezdeti paraméter, mivel könnyen kiszámítható, ismerve az alkatrész anyagát, vastagságát és a szükséges hegesztési hőmérsékletet. Ebben az esetben az alkatrészek közötti érintkezésekben, valamint az elektródák és az alkatrészek közötti ellenállásokat figyelmen kívül hagyjuk. $R_{c}$ $R_{c}$

A Joule-Lenz törvény szerint az emelés növeli a felszabaduló hő mennyiségét . De Ohm törvénye szerint a növekedés nem mindig növeli a hegesztés során felszabaduló hőmennyiséget , sok függ a hegesztőtranszformátor szekunder áramkörének arányától és impedanciájától. $R_{c}$ $K$ $R_{c}$ $K$ $R_{c}$

I_{c}={\frac {U_{2}}{Z}}

Hol van a feszültség a hegesztőgép szekunder áramkörén, ott a a szekunder áramkör impedanciája, amely magában foglalja a . Az ellenállás növekedésével a hegesztőáram erőssége csökken , amit a Joule-Lenz törvény négyzetében veszünk figyelembe. Ebből több gyakorlati következmény is következik. A szekunder kör teljes ellenállásának 50-ről 500 μΩ-ra történő növekedésével a hegesztési zónában a hőleadás körülbelül 10-szeresére csökken. A hőhiányt a feszültség ( ) vagy a hegesztési idő növelésével kompenzáljuk . A szekunder kör alacsony ellenállású (~ 50 μOhm) érintkezőgépeken végzett hegesztési folyamata a hegesztés intenzív növekedésével jár együtt, mivel az a hegesztési mag növelésének folyamatában esik. Az egyenlőség elérésekor a fűtés eléri a maximumot, majd ahogy még tovább csökken (a szükséges magméret elérésekor) csökken. Így a szekunder kör alacsony ellenállású érintkezőgépeken történő hegesztése (és legtöbbjük [3] ) nem stacioner melegítéssel és instabil csatlakozási minőséggel jár együtt. Ez a hátrány csökkenthető a megtisztított részek megbízható összenyomásával, biztosítva annak minimális szinten tartását, vagy az alkatrészek gyenge összenyomása miatt magas szinten tartva és a hegesztőáram impulzusát több rövidebb impulzusra osztva. Ez utóbbi energiát is megtakarít, és 2 ... 5% maradó alakváltozással precíz csatlakozást biztosít. $U_{2}$ $Z$ $R_{c}$ $R_{c}$ $én_{c}$ $R_{c}$ $U_{2}$ $R_{c}$ $R_{c}=Z$ $R_{c}$ $R_{c}$ $R_{c}$

Nagy szekunderköri ellenállású (> 500 µOhm) gépeken végzett hegesztéskor a hegesztési folyamat csökkenése gyakorlatilag nem befolyásolja a hőleadást, a fűtés álló helyzetben marad, ami jellemző a hosszú kábellel ellátott felfüggesztett gépeken végzett hegesztésnél. a szekunder áramkör. A rájuk hegesztett kötések stabilabb minőségűek [3] . $R_{c}$

Technológia

Felületek előkészítése kontakthegesztéshez

A felület előkészítési módjai eltérőek. Legteljesebb formájukban több egymást követő műveletet tartalmaznak: zsírtalanítás, kezdeti, főként oxid, filmek eltávolítása, passziválás, semlegesítés, mosás, szárítás, ellenőrzés

Az ellenálláshegesztéshez szükséges felület-előkészítés alapvető követelményei:

biztosítsa az elektróda-alkatrész áramkör minimális ellenállását;
a rész-alkatrész áramkörben az ellenállásnak azonosnak kell lennie a teljes érintkezési területen;
a hegesztéshez illeszkedő alkatrészek felületének egybeeső síkokkal kell egyenértékűnek lennie [4] .

Kontakt hegesztőgépek

Az érintkező hegesztést helyhez kötött, mobil és felfüggesztett, univerzális és speciális kontakthegesztőgépeken végzik. A hegesztőáramkörben lévő áram természetétől függően AC vagy DC gépek lehetnek a hegesztőtranszformátor primer áramkörében egyenirányított áramimpulzusból vagy kondenzátor kisüléséből . A hegesztési módszer szerint megkülönböztetik a ponthegesztő , dombornyomásos , varrat- és tompahegesztő gépeket [3] . A gép hegesztő transzformátora 1-15 voltra csökkenti a hálózati feszültséget . A rézötvözetből készült elektródák az alkatrészek összenyomására és 1-200 kA teljesítményű áramellátásra szolgálnak . Gépteljesítmény 0,5-500 kVA . 0,01–100 kN ( 1–10 000 kgf ) nyomóerőt hoz létre pneumohidraulikus hajtás vagy emelőrugós mechanizmus. A 0,01 és 10 másodperc közötti áramidőt elektronikusan vezérelt kontaktorok kapcsolják be [5] .

Bármely ellenálláshegesztőgép elektromos és mechanikus alkatrészekből, pneumatikus vagy hidraulikus rendszerekből és vízhűtőrendszerekből áll. Az elektromos rész pedig egy hegesztőtranszformátorból, a hegesztőtranszformátor primer megszakítójából és egy hegesztési ciklus szabályozóból áll, amely a ciklusműveletek adott sorrendjét és a hegesztési mód paramétereinek beállítását biztosítja. A mechanikus rész kompressziós hajtásból (pontos gépek), kompressziós hajtásból és görgős forgatóhajtásból (varratgépek) vagy alkatrészek befogására és felborítására szolgáló hajtásokból (támgépek) áll. A pneumatikus-hidraulikus rendszer előkészítő berendezésekből ( szűrők , mozgó alkatrészeket kenő kenőanyagok), szabályozásból ( hajtóművek , nyomásmérők , fojtószelepek) és a kompressziós hajtás levegőellátásából (elektro-pneumatikus szelepek, elzárószelepek, csapok, szerelvények ) áll ). A vízhűtő rendszer részei az elosztó- és fogadófésűk szerelvényei, a transzformátorban és a szekunder körben vízhűtéses üregek, elosztótömlők, elzárószelepek és hidraulikus relék , amelyek leállítják a gépet, ha nincs vagy kevés víz van. A pont- és varrásgépeket érintkezős lábpedállal, a tompagépeket pedig gombkészlettel lehet bekapcsolni. A vezérlőktől parancsok érkeznek az elektródák vagy bilincs részek összenyomására, a hegesztőáram be- és kikapcsolására, a görgők forgatására, a hegesztési ciklus szabályozó bekapcsolására. [3] .

Érintkező hegesztő elektródák

Az ellenálláshegesztő elektródákon keresztül a szekunder hegesztőkör zárva van. Az ellenállási varrathegesztés során az elektródák görgői mozgatják a hegesztendő részeket. Fűtésük és felborításuk során is a helyükön tartják az alkatrészeket.

Mivel az elektródák az ellenálláshegesztés során gyorsan elhasználódnak, 600 fokig melegítve az alaktartás stabilitására és az 5 kg/mm2-ig terjedő lökésnyomó erőkre vonatkozó követelmények vonatkoznak rájuk.

Az elektródák rézből és bronzból készülnek (króm-cirkónium bronz BrKhTsrA; kadmium bronz BrKd1; króm bronz BrKh stb.).

A tehermentesítő hegesztéshez használt elektródákat a termékhez közel készítik, a varratgépekhez - korongok formájában.

Ellenállás-hegesztő elektródák CrZrCu ötvözetből
Érintsd meg a hegesztőelektródákat
Érintsd meg a hegesztőelektródákat

Hegesztési hibák és minőség-ellenőrzés

Az ellenálláshegesztéssel készült hegesztett kötések minősége az alkatrészek felületének megfelelő előkészítésétől és a hegesztési módok megválasztásától függ. A pont- és varrathegesztés minőségének fő mutatói közé tartozik a hegesztési pontmag mérete, amelynek meg kell egyeznie a legvékonyabb hegesztendő lemez három S vastagságával. A behatolási mélységnek 20...80% S között kell lennie. Ezen határok túllépése a fém behatolásának hiányához vagy kifröccsenéséhez vezet.

A hegesztési hibákat ellenőrzéssel és bármely rendelkezésre álló roncsolásmentes vizsgálati módszerrel ellenőrzik. Az ellenállás-hegesztés során a kötésszabályozás sajátossága, hogy nehéz észlelni az összeolvadás hiányát, ami az érintkezők egymáshoz nyomódása miatt nem észlelhető. Az érintkezési ponton az elektromágneses sugárzás és az ultrahang nem verődik vissza vagy csillapodik. A hiba kimutatásának egyik módja a kontrollminták megsemmisítése. A behatolás hiányában a roncsolás áthalad az egyik alkatrész teljes fémén. Ebben az esetben a ponthegesztéssel vagy varrathegesztéssel készült öntött mag átmérőjét mérik.

A kontakthegesztés változatai

Ponthegesztés

A ponthegesztés olyan hegesztési eljárás, amelyben az alkatrészeket egy vagy több ponton egyidejűleg csatlakoztatják. A kötés szilárdságát a hegesztési pont mérete és szerkezete határozza meg, amely függ az elektródák érintkezési felületének alakjától és méretétől, a hegesztőáram erősségétől, a munkadarabon való átfolyási időtől, a nyomóerőtől. valamint a hegesztendő alkatrészek felületeinek állapota. Ponthegesztéssel akár 600 kötést is létrehozhat 1 perc alatt [5] . Elektronikus eszközök legvékonyabb részeinek (0,02 mikronig ) összekötésére, acélszerkezetek hegesztésére legfeljebb 20 mm vastag lemezekből autó- , repülőgép- és hajógyártásban , mezőgazdasági gépészetben és más iparágakban [5] .

Projekciós hegesztés

A tehermentesítő hegesztés olyan hegesztési eljárás, amelyben az alkatrészeket egy vagy több ponton egyidejűleg kötik össze, speciálisan előkészített kiemelkedésekkel-domborművekkel. Ez a módszer hasonló a ponthegesztéshez. A fő különbség: az alkatrészek közötti érintkezést a felületük alakja határozza meg a csomópontnál, és nem az elektródák munkarészének alakja, mint a ponthegesztésnél. A domborművet előre bélyegzéssel vagy más módon készítik elő, és jelen lehetnek az egyik vagy mindkét hegesztendő részen.

A tehermentesítő hegesztést az autóiparban használják konzolok lemezalkatrészekhez való rögzítésére (például konzolok rögzítésére az autó motorháztetőjére , zsanérok rögzítésére az ajtók fülkéhez való rögzítéséhez); kötőelemek - csavarok , anyák és csapok csatlakoztatásához . A rádióelektronikában vékony részek vezetékeinek rögzítésére használják [6] .

Varratellenállásos hegesztés

A varrathegesztés olyan hegesztési eljárás, amelynek során az alkatrészeket több különálló hegesztési pontból (öntvényzónából) álló varrat köti össze, amelyek részben átfedik egymást, vagy nem fedik át egymást. Az első esetben a varrás lezárásra kerül. A második esetben az egyes pontok által végzett varrathegesztés átfedés nélkül gyakorlatilag nem különbözik a ponthegesztéssel kapott pontok számától . A varrathegesztés folyamata speciális hegesztőgépeken történik, két (vagy egy [7] ) forgó tárcsás görgős-elektródával, amelyek szorosan összenyomják, feltekerik és összehegesztik az összeillesztendő részeket. A hegesztett lemezek vastagsága 0,2-3 mm [7] [8] . Különféle tartályok gyártásához használják, ahol zárt varratokra van szükség - gáztartályok , csövek, hordók, fújtatók stb.

Tompahegesztés

A tompahegesztés olyan hegesztési eljárás, amelyben az alkatrészeket az érintkezési síkjuk mentén felmelegedés hatására összekapcsolják. A fém minőségétől, az összekötendő alkatrészek keresztmetszeti területétől és a kötés minőségi követelményeitől függően a tompahegesztés többféleképpen is elvégezhető: ellenállásos, folyamatos hegesztéssel és hegesztéssel.

Az ellenállás-hegesztés legfeljebb 200 mm² keresztmetszetű alkatrészek összekapcsolására szolgál [9] . Főleg alacsony széntartalmú acélból készült, viszonylag kis profilú huzalok, rudak és csövek hegesztésére szolgál [6] .

A fúziós hegesztést legfeljebb 100 000 mm² keresztmetszetű alkatrészek összekapcsolására használják [9] , például csővezetékek, vasbeton termékek megerősítése, profilacél tompakötései, szalagfűrészek . Vasúti sínek összekötésére hézagmentes vágányokon, acélból, ötvözetekből és színesfémekből hosszú tuskó gyártására szolgál. A hajógyártásban horgonyláncok, hűtőhajók hűtőtekercseinek gyártására használják. A villanóhegesztést vágószerszámok gyártásánál is használják (például egy szerszámacélból készült fúró munkarészének hegesztésére egy közönséges acélból készült farokrésszel) [6] [9] .

Egyéb ellenálláshegesztési eljárások

A kontakthegesztés egyik fajtája az impulzushegesztés , amelyben az ív még az alkalmazott áramimpulzusok közötti szünetekben is ég, anélkül, hogy jelentősen befolyásolná a fémolvadás mélységét. További áramimpulzusok kerülnek a fő hegesztőáramra több tíz hertzes frekvenciával. Kifejlesztettek egy kettős impulzusos technológiát áramimpulzus-modulációval is. A moduláció lehetővé teszi az impulzus alakjának, hullámfrontjuk dőlésszögének megváltoztatását, ami lehetővé teszi a fém kis cseppek átadásának szabályozását hegesztés közben [10] .

Az impulzushegesztés előnyei a stabil ívégetés, a hegesztési pontokból származó kráterek megszűnnek, a hegesztési varrat átfedő területei csökkennek.

Az impulzushegesztést különböző minőségű acélok, valamint alumínium, réz, nikkelötvözetek és titán hegesztésére használják 1 és 50 mm közötti munkadarabvastagsággal [11] .

Jegyzetek

↑ Kontakthegesztés, az ellenálláshegesztés elve . Hozzáférés dátuma: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. január 3. (határozatlan)
↑ 1 2 3 Az ellenállásos elektromos hegesztési eljárás fejlesztése (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. április 5.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 Érintkezőhegesztés (elérhetetlen link) . Letöltve: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. április 4.. (határozatlan)
↑ Érintkező hegesztés (elérhetetlen link) . Letöltve: 2009. december 4. Az eredetiből archiválva : 2010. január 18.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 [bse.sci-lib.com/article064083.html Kontakt elektromos hegesztés] . Letöltve: 2012. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. október 25.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 Érintkezőhegesztés . Letöltve: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2013. március 2.. (határozatlan)
↑ 1 2 Varrathegesztés (elérhetetlen link) . Letöltve: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. március 6.. (határozatlan)
↑ Görgős (varrat) hegesztés (hozzáférhetetlen láncszem) . Hozzáférés dátuma: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2013. január 9.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 Tompahegesztés (elérhetetlen link) . Letöltve: 2009. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. március 6.. (határozatlan)
↑ Impulzushegesztés: előnyei és lehetőségek . Letöltve: 2020. április 29. Az eredetiből archiválva : 2020. augusztus 7.. (határozatlan)
↑ Impulzusíves hegesztés védőgázokban . Letöltve: 2016. augusztus 4. Az eredetiből archiválva : 2016. július 22. (határozatlan)

Irodalom

M. D. Banov, Yu. V. Kazakov, M. G. Kozulin és mások; szerk. Yu. V. Kazakova. Hegesztési és vágási anyagok: oktatóanyag. — 2. kiadás, sztereotip. - "Akadémia" Kiadói Központ, 2002. - 400 p. — ISBN 5-7695-0695-4 .

Linkek

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)

Hegesztés
Terminológia	Elektromos ív Hegeszthetőség hegesztési folyasztószer Hegesztett csatlakozás Felszínezés forró repedések hideg repedések
Elektromos ív	Kézi ív Ív a védőgázokban Automatikus íves merülőív
nyomásos hegesztés	Kovácsoló hegesztés Ultrahangos súrlódás gázprés Hideg Robbanás Mágneses impulzus Diffúzió
érintkező hegesztés	pontozott dombornyomott varrat Csikk Reflow
Más típusú hegesztés	Gáz Elektroslag Termit gyújtóbomba Vérplazma elektronsugár lézer röntgen
Fémhegesztés	alumínium hegesztés berillium hegesztés Réz hegesztés Ezüst hegesztés Acél hegesztés Titán hegesztés Öntöttvas hegesztés
Nem fémek hegesztése	Műanyag hegesztés Optikai szál toldás
Felszerelés és felszerelés	hegesztő elektróda Hegesztő öltöny hegesztő transzformátor Hegesztő hegesztő átalakító Hegesztő inverter
Szakmai szervezetek	E. O. Patonról elnevezett Elektromos Hegesztési Intézet Amerikai Hegesztő Társaság
Professzionális kiadások	Defektoszkópia (magazin)
Foglalkozási betegségek	Elektroftalmia mangánmérgezés