Μηχανές και συσκευές συγκόλλησης με αντίσταση

Συγκόλληση υπό πίεση

Η συγκόλληση υπό πίεση περιλαμβάνει διάφορες μεθόδους συγκόλλησης κατά τις οποίες τα προς σύνδεση μέρη συμπιέζονται με μηχανική δύναμη, λόγω της οποίας επιτυγχάνεται η συνέχεια και η αντοχή του συνδέσμου.

Στην πλειονότητα των περιπτώσεων, η συγκόλληση υπό πίεση πραγματοποιείται με θέρμανση των προς συγκόλληση εξαρτημάτων με τον ένα ή τον άλλο τρόπο και μόνο σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις επιτυγχάνεται συγκόλληση χωρίς θέρμανση (π.χ. συγκόλληση ψυχρής συγκόλλησης, εκρηκτική συγκόλληση). Από όλες τις μεθόδους συγκόλλησης υπό πίεση, η συγκόλληση με ηλεκτρική αντίσταση είναι η πιο κοινή.

Η συγκόλληση με επαφή ή αντίσταση ονομάζεται η μέθοδος της ηλεκτρικής συγκόλλησης, στην οποία η θέρμανση συμβαίνει λόγω της κυρίαρχης απελευθέρωσης θερμότητας στα σημεία επαφής των προς συγκόλληση εξαρτημάτων όταν τα διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Οι κύριοι τύποι συγκόλλησης με αντίσταση: α — μετωπική, 6 — σημειακή, β — κύλινδρος, I — κατεύθυνση του ρεύματος συγκόλλησης.

Η αντίσταση συγκόλλησης χαρακτηρίζεται από τοπική συγκέντρωση θερμικής ισχύος και επομένως υψηλή θερμοκρασία στην περιοχή της ένωσης των προς συγκόλληση εξαρτημάτων, η οποία οφείλεται στη σημαντική αντίσταση της επαφής του συνδέσμου σε σύγκριση με την αντίσταση των ίδιων των εξαρτημάτων . Από αυτή την άποψη, η συγκόλληση με αντίσταση είναι ένας πολύ οικονομικός και εύχρηστος τύπος συγκόλλησης.

Η συγκόλληση με αντίσταση μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο σε συνεχές όσο και σε εναλλασσόμενο ρεύμα, αλλά στην πράξη χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά εναλλασσόμενο ρεύμα, καθώς τα ρεύματα που απαιτούνται για τη συγκόλληση της τάξης των χιλιάδων και ακόμη και δεκάδων χιλιάδων αμπέρ σε τάσεις λίγων βολτ μπορούν να είναι τα περισσότερα αποκτάται εύκολα με τη βοήθεια μετασχηματιστών. Οι αποκλειστικές πηγές DC για αυτόν τον σκοπό θα ήταν πολύ ακριβές, δύσκολες στην κατασκευή και λιγότερο αξιόπιστες στη λειτουργία τους.

Συγκόλληση πισινών

Στη συγκόλληση άκρων, τα άκρα των εξαρτημάτων που πρόκειται να συνδεθούν εφάπτονται, μετά την οποία ένα σημαντικό ρεύμα διέρχεται από τα μέρη, θερμαίνοντας την άρθρωση στη θερμοκρασία που απαιτείται για τη συγκόλληση. Η διαμήκης θλιπτική δύναμη επιτυγχάνει στη συνέχεια άμεση συνέχεια σύνδεσης.

Υπάρχουν δύο τύποι συγκόλλησης από κάτω: η μη αντανακλαστική συγκόλληση (συγκόλληση με αντίσταση) και η επανασυγκόλληση.

Στη συγκόλληση με αντίσταση, εξαρτήματα με κατεργασμένα άκρα έρχονται σε επαφή και συμπιέζονται με σημαντική δύναμη, μετά περνάει ρεύμα μέσα από τα μέρη και λόγω της αντίστασης επαφής της διασταύρωσης, εμφανίζεται μια συγκεντρωμένη απελευθέρωση θερμότητας.

Μετά την επίτευξη της θερμοκρασίας που απαιτείται για τη συγκόλληση στην μετωπική ζώνη, η πλαστική συγκόλληση των εξαρτημάτων που πρόκειται να συνδεθούν πραγματοποιείται υπό την επίδραση της δύναμης πίεσης.Στο τέλος του κύκλου συγκόλλησης, το ρεύμα διακόπτεται και στη συνέχεια απελευθερώνεται η συμπιεστική δύναμη.

Η συγκόλληση με αντίσταση πραγματοποιείται συνήθως σε πυκνότητα ρεύματος 5-10 kA και ειδική ισχύ 10-15 kVA ανά 1 cm2 της διατομής των συγκολλημένων μερών. Αυτός ο τύπος συγκόλλησης χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνδεση εξαρτημάτων με μικρές διατομές (έως περίπου 300 mm2).

Στην συγκόλληση άκρου με αναθέρμανση, η θέρμανση των εξαρτημάτων πραγματοποιείται σε τρία ή δύο διαδοχικά στάδια - προθέρμανση, αναβοσβήνει και τελική ανατροπή, ή μόνο στα δύο τελευταία στάδια.

Κατά την αρχική στιγμή της συγκόλλησης, τα προς συγκόλληση μέρη έρχονται σε επαφή με δύναμη συμπίεσης 5 — 20 MPa. Στη συνέχεια ενεργοποιείται το ρεύμα, το οποίο θερμαίνει τους αρμούς στους 600 — 800 ° C (για χάλυβα), όπως ακριβώς στο συγκόλληση χωρίς τήξη. Μετά από αυτό, η δύναμη πίεσης μειώνεται στα 2-5 MPa, ως αποτέλεσμα της οποίας η αντίσταση επαφής αυξάνεται και, κατά συνέπεια, μειώνεται το ρεύμα συγκόλλησης.

Με την απελευθέρωση της συμπίεσης, η πραγματική περιοχή επαφής των άκρων των εξαρτημάτων μειώνεται, το ρεύμα ορμάει σε περιορισμένο αριθμό σημείων επαφής και τα θερμαίνει στη θερμοκρασία τήξης και με περαιτέρω θέρμανση υπό αυτές τις συνθήκες, το μέταλλο υπερθερμαίνεται σε τη θερμοκρασία εξάτμισης σε επιμέρους σημεία.

Υπό την επίδραση υπερβολικής πίεσης, οι ατμοί μετάλλου αποσύρονται από τη ζώνη επαφής συγκόλλησης και μετατοπίζουν τα υγρά σωματίδια μετάλλου στον αέρα με τη μορφή ανεμιστήρα σπινθήρων και μέρος του λιωμένου μετάλλου ρέει σταγόνες. Πίσω από τις κατεστραμμένες προεξοχές, διαδοχικές προεξοχές επαφής εφάπτονται μεταξύ τους, δημιουργώντας νέες διαδρομές για το ρεύμα συγκόλλησης για να επαναλάβει το καθορισμένο αποτέλεσμα.

Αυτή η διαδικασία διαδοχικής τήξης των άκρων των εξαρτημάτων κατά μήκος των στοιχειωδών ραβδώσεων συνεχίζεται έως ότου τα άκρα των συγκολλημένων εξαρτημάτων καλυφθούν με μια συνεχή μεμβράνη από ημι-υγρό μέταλλο, μετά την οποία δημιουργείται μια μεταλλική συνέχεια της συγκολλημένης άρθρωσης με σχετικά μικρή δύναμη διάσπασης . Σε αυτή την περίπτωση, η περίσσεια ποσότητα λιωμένου μετάλλου συμπιέζεται από την επαφή με τη μορφή μιας οπής (στεφάνης).

Η θέρμανση των προεξεχόντων άκρων των συγκολλημένων μερών πραγματοποιείται κυρίως με αγωγιμότητα θερμότητας από την επαφή συγκόλλησης, όπου η θερμοκρασία έχει τη μεγαλύτερη σημασία. Η θέρμανση των εξαρτημάτων μεταξύ των ηλεκτροδίων σύνδεσης και τροφοδοσίας λόγω του ρεύματος που ρέει κατά τη διαδικασία επανατήξης είναι πολύ μικρή.

Η ρύθμιση της ποσότητας ενέργειας που παρέχεται σε μια δεδομένη αντίσταση επαφής που καθορίζεται από τις συνθήκες της διαδικασίας συγκόλλησης μπορεί να γίνει είτε αλλάζοντας το ρεύμα συγκόλλησης είτε αλλάζοντας τη διάρκεια της ροής του ρεύματος.

Το πώς λειτουργεί το μηχάνημα συγκόλλησης πισινών φαίνεται στο σχ. 2.

Ρύζι. 2. Διάγραμμα μηχανής συγκόλλησης άκρου: 1 — κλίνη, 2 — οδηγοί, 3 — σταθερή πλάκα, 4 — κινητή πλάκα, 5 — διάταξη τροφοδοσίας, 6 — διάταξη σύσφιξης, 7 — περιοριστές, 8 — μετασχηματιστής, 9 — εύκαμπτος αγωγός ρεύματος , Pzazh — δύναμη σύσφιξης των προϊόντων, Ros — διαταρακτική δύναμη των προϊόντων.

Οι μηχανές συγκόλλησης με πισινό ταξινομούνται ως εξής.

1. Με μέθοδο συγκόλλησης — για συγκόλληση με αντίσταση και αναβοσβήνει (συνεχές αναβοσβήνει ή αναβοσβήνει με θέρμανση).

2. Με προκαταβολή — καθολική και εξειδικευμένη.

3. Σύμφωνα με τη σχεδίαση του μηχανισμού ισχύος — με ελατήριο, μοχλό, βίδα (από το τιμόνι), πνευματική, υδραυλική ή ηλεκτρομηχανική κίνηση.

4.Με διάταξη σφιγκτήρων — με έκκεντρους σφιγκτήρες, μοχλούς και βιδωτούς σφιγκτήρες και σφιγκτήρες μοχλού και βιδών μπορούν να εκτελεστούν χειροκίνητα ή μηχανικά με πνευματική, υδραυλική ή ηλεκτρομηχανική κίνηση.

5. Σύμφωνα με τη μέθοδο συναρμολόγησης και εγκατάστασης — σταθερό και φορητό.

Σημειακή συγκόλληση

Στην σημειακή συγκόλληση, τα μέρη που πρόκειται να ενωθούν βρίσκονται συνήθως μεταξύ δύο ηλεκτροδίων στερεωμένα σε ειδικές θήκες ηλεκτροδίων. Κάτω από τη δράση του μηχανισμού πίεσης, τα ηλεκτρόδια πιέζουν σφιχτά τα εξαρτήματα που πρόκειται να συγκολληθούν, μετά από τα οποία ενεργοποιείται το ρεύμα.

Λόγω της διέλευσης του ρεύματος, τα προς συγκόλληση μέρη θερμαίνονται γρήγορα στη θερμοκρασία συγκόλλησης και η μεγαλύτερη απελευθέρωση θερμότητας συμβαίνει στις επιφάνειες που πρόκειται να συνδεθούν, όπου η θερμοκρασία μπορεί να υπερβαίνει τη θερμοκρασία τήξης των εξαρτημάτων που πρόκειται να συγκολληθούν.

Στο σχ. Το σχήμα 3 δείχνει την κατανομή θερμοκρασίας κατά μήκος της διατομής των συγκολλημένων μερών, χαρακτηριστικό του τελικού σταδίου της συγκόλλησης χάλυβα.

Ρύζι. 3. Πεδίο θερμοκρασίας στο τελευταίο στάδιο της σημειακής συγκόλλησης

Η υψηλότερη θερμοκρασία παρατηρείται στο κεντρικό σκιασμένο τμήμα του σημείου συγκόλλησης - τον πυρήνα.Η επιφάνεια επαφής του τμήματος που θα συγκολληθεί με ένα ηλεκτρόδιο (συνήθως με ψύξη νερού) θερμαίνεται σε σχετικά χαμηλή θερμοκρασία, αλλά παρουσία ένας υγρός ή ημι-υγρός πυρήνας και ένας παρακείμενος πλαστικός μεταλλικός πυρήνας, η συμπιεστική δύναμη των ηλεκτροδίων προκαλεί εσοχές στην επιφάνεια των τεμαχίων συγκόλλησης.

Η θερμοκρασία του πυρήνα στο σημείο συγκόλλησης είναι συνήθως ελαφρώς υψηλότερη από το σημείο τήξης του μετάλλου.Η διάμετρος του λιωμένου πυρήνα καθορίζει τη διάμετρο του σημείου συγκόλλησης, συνήθως ίση με τη διάμετρο της επιφάνειας επαφής του ηλεκτροδίου.

Ο χρόνος συγκόλλησης σε ένα μέρος εξαρτάται από το πάχος και τις φυσικές ιδιότητες του υλικού των συγκολλημένων εξαρτημάτων, την ισχύ της μηχανής συγκόλλησης και τη δύναμη πίεσης. Αυτός ο χρόνος ποικίλλει από χιλιοστά του δευτερολέπτου (για πολύ λεπτά φύλλα χρώματος) έως αρκετά δευτερόλεπτα (για χοντρά χαλύβδινα μέρη). Για μια πρόχειρη εκτίμηση, ο χρόνος συγκόλλησης μιας κηλίδας μαλακού χάλυβα μπορεί να ληφθεί ως 1 s ανά 1 mm πάχος του συγκολλημένου φύλλου. Ο ρυθμός θέρμανσης του μετάλλου στη θερμοκρασία συγκόλλησης εξαρτάται σημαντικά από την ένταση της απελευθέρωσης θερμότητας.

Μηχανή συγκόλλησης σημείου

Συγκόλληση σε ρολό

Σε αυτόν τον τύπο συγκόλλησης, η σύνδεση εξαρτημάτων με συνεχή ή ασυνεχή ραφή πραγματοποιείται περνώντας από τα προς συγκόλληση μέρη, τα οποία τροφοδοτούνται μέσω περιστρεφόμενων κυλίνδρων (Εικ. 4).

Ρύζι. 4. Η αρχή της συγκόλλησης με κυλίνδρους: 1 — μετασχηματιστής συγκόλλησης, 2 — ηλεκτρόδια κυλίνδρων, 3 — κίνηση κυλίνδρων, 4 — συγκολλημένα μέρη

Στη φύση της διαδικασίας, η συγκόλληση σε ρολό είναι παρόμοια με τη συγκόλληση με σημείο. Η συγκόλληση σε ρολό αναφέρεται συχνά ως συγκόλληση ραφής, η οποία είναι αυστηρά λανθασμένη, καθώς η έννοια της συγκόλλησης ραφής μπορεί να επεκταθεί σε σχεδόν όλους τους τύπους συγκόλλησης.

Οι μηχανές συγκόλλησης με κυλίνδρους είναι συνήθως εξοπλισμένες με δύο ρεύματα τροφοδοσίας, το ένα εκ των οποίων κινείται και το άλλο περιστρέφεται λόγω τριβής κατά τη μετακίνηση των προς συγκόλληση εξαρτημάτων.

Η συγκόλληση σε ρολό χρησιμοποιείται συχνότερα για τη σύνδεση εξαρτημάτων με λεπτά τοιχώματα, για παράδειγμα, στην κατασκευή δεξαμενών καυσίμου και βαρελιών για τη μεταφορά διαφόρων υλικών.

Υπάρχουν τρεις τρόποι συγκόλλησης με ρολό.

1. Συνεχής κίνηση των συγκολλημένων μερών σε σχέση με τους κυλίνδρους με συνεχή παροχή ρεύματος. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κατά τη συγκόλληση εξαρτημάτων με συνολικό πάχος όχι μεγαλύτερο από 1,5 mm, επειδή με μεγάλα πάχη, η άρθρωση που βγαίνει από κάτω από τους κυλίνδρους, σε πλαστική κατάσταση, μπορεί να σπάσει λόγω αποκόλλησης. Επιπλέον, με συνεχή παροχή ρεύματος, λαμβάνει χώρα σημαντική παραμόρφωση των συγκολλημένων μερών.

2. Συνεχής κίνηση των συγκολλημένων εξαρτημάτων σε σχέση με τους κυλίνδρους με διακοπτόμενη παροχή ρεύματος. Αυτή η πιο κοινή μέθοδος παράγει ραφές με μικρή παραμόρφωση σε προϊόντα με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.

3. Διακοπτόμενη κίνηση των συγκολλημένων εξαρτημάτων σε σχέση με τους κυλίνδρους με διακεκομμένη παροχή ρεύματος (βηματική συγκόλληση).

Η συγκόλληση σε ρολό είναι πολύ αποτελεσματική στην παραγωγή δοχείων με λεπτό τοίχωμα, στην παραγωγή συγκολλημένων μεταλλικών σωλήνων και σε μια σειρά άλλων προϊόντων.

Τα κύρια στοιχεία των μηχανών κυλίνδρων είναι η κλίνη, οι άνω και κάτω βραχίονες με ηλεκτρόδια κυλίνδρων, ένας μηχανισμός συμπίεσης, μια κίνηση κυλίνδρων και ένας μετασχηματιστής συγκόλλησης με εύκαμπτο καλώδιο ρεύματος.

Οι μετασχηματιστές μηχανών κυλίνδρων λειτουργούν σε εντατική λειτουργία με PR = 50 — 60%, που απαιτεί ενισχυμένη ψύξη των περιελίξεων τους.

Οι μηχανές συγκόλλησης με κυλίνδρους χωρίζονται: ανάλογα με τη φύση της εγκατάστασης — σε σταθερές και κινητές, ανάλογα με τον σκοπό — σε καθολικές και εξειδικευμένες, ανάλογα με τη θέση των κυλίνδρων σε σχέση με το μπροστινό μέρος της μηχανής — για εγκάρσια συγκόλληση, για διαμήκη συγκόλληση και καθολική με δυνατότητα μετακίνησης των κυλίνδρων για τη θέση των κυλίνδρων σε σχέση με το προϊόν — με διάταξη δύο όψεων και μονής όψης, σύμφωνα με τη μέθοδο περιστροφής των κυλίνδρων — με κίνηση για έναν κύλινδρο, με κίνηση και για τους δύο κυλίνδρους, με έναν επάνω κύλινδρο, που κινείται κατά μήκος ενός σταθερού βραχίονα και με έναν κύλινδρο και έναν κινητό κάτω άξονα, σύμφωνα με τη διάταξη του μηχανισμού συμπίεσης — μοχλός-ελατήριο, που κινείται από ηλεκτρικό κινητήρα, πνευματικό και υδραυλικό, σύμφωνα με τον αριθμό των κυλίνδρων — σε μονοκύλινδρο, διπλό και πολλαπλό κύλινδρο.

Η ισχύς των πιο κοινών μηχανών κυλίνδρων είναι συνήθως 100 — 200 kVA. Παρόμοια με τη συγκόλληση λεπτών εξαρτημάτων, μπορεί να πραγματοποιηθεί με παλμούς του ρεύματος εκφόρτισης του πυκνωτή, για τον οποίο κατασκευάζονται διαφορετικοί τύποι μηχανών κυλίνδρων.

Ρύζι. 5. Μηχανή συγκόλλησης με αντίσταση