Разуменне кропкавай і шоўнай зваркі: метады, прымяненне і абсталяванне

Кропкавая зварка кантактам (RSW): агляд працэсу

Кропкавая зварка кантактным супрацівам — гэта працэс, пры якім кантактныя паверхні злучэння ўнахлёст злучаюцца шляхам прымянення ціску і цяпла, якое выпрацоўваецца электрычным супраціўленнем. Цяпло, якое выпрацоўваецца, канцэнтруецца ў месцы зваркі процілеглымі электродамі, якія выраблены са сплаву на аснове медзі або камбінацыі медзі і вальфраму: сплавы на аснове медзі шырока выкарыстоўваюцца дзякуючы іх высокай ступені праводнасці, у той час як камбінацыі медзі і вальфраму забяспечваюць лепшую ўстойлівасць да ізаляцыі і зносу ў тых выпадках, калі гэта патрабуе высокіх патрабаванняў.

Электроды ў асноўным кантралююць якасць і памер зварнога шва. Нягледзячы на ​​тое, што круглая форма на кончыку электрода з'яўляецца найбольш распаўсюджанай формай, для спецыяльных мэтаў былі распрацаваны іншыя канструкцыі, такія як шасцігранныя і квадратныя наканечнікі. Іншыя электроды маюць унутраныя каналы для вадзянога астуджэння, якія дапамагаюць паменшыць іх нагрэў падчас зваркі, тым самым павялічваючы тэрмін іх службы.

Шырокае прымяненне кантактнай кропкавай зваркі можна знайсці ў такіх галінах прамысловасці, як аўтамабілебудаванне, дзе для вырабу кузава аднаго аўтамабіля патрабуецца прыкладна 10 000 кропкавых зварных швоў. Іншыя агульныя сферы прымянення ўключаюць бытавую тэхніку, металічную мэблю і падобныя вырабы з ліставога металу. Яе распаўсюджанасць у масавай вытворчасці падкрэслівае яе эканамічнае і прамысловае значэнне, паколькі толькі сусветная вытворчасць аўтамабіляў дасягае дзясяткаў мільёнаў адзінак штогод.

Абсталяванне для кропкавай зваркі

Існуе тры асноўныя тыпы абсталявання для кропкавай зваркі: зварачныя апараты з рычагом, прэсавыя зварачныя апараты і партатыўныя зварачныя гарматы. Кожны з іх найлепш падыходзіць для канкрэтнага прымянення.

Зварачныя апараты з качалом-рычагом (напрыклад, паказаны ніжэй) шырока выкарыстоўваюцца для апрацоўкі адносна невялікіх дэталяў. Канфігурацыя ўключае ў сябе фіксаваны ніжні электрод і плаваючы верхні электрод, размешчаны на качале. Рух верхняга электрода кіруецца нажной педаллю, з дапамогай якой аператар можа падымаць або апускаць яго, каб прыняць на сябе працу падчас працэдуры загрузкі і разгрузкі. Напрыклад, такія апараты прыдатныя для лёгкай эксплуатацыі, а сучасныя тыпы часта ўключаюць праграмуемыя элементы кіравання для кіравання сілай і токам падчас цыклу зваркі.

                   Машына з рокер-рычагамі

Для большых і цяжкіх дэталяў найлепшым выбарам зварачныя апараты прэсавага тыпу. Гэта стацыянарныя машыны, у якіх вертыкальна прывадны прэс з пнеўматычным або гідраўлічным прывадам перамяшчае верхні электрод па прамой лініі. Такая канструкцыя дазваляе прыкладаць большыя намаганні і выконваць больш складаныя цыклы зваркі, што робіць іх незаменнымі для буйных прамысловых прымяненняў.

У сітуацыях, калі непрактычна выкарыстоўваць стацыянарныя апараты кропкавай зваркі для апрацоўкі вялікіх і цяжкіх дэталяў, эфектыўным рашэннем з'яўляюцца ручныя партатыўныя зварачныя апараты. Лёгкія інструменты маюць супрацьлеглыя электроды, размешчаныя ў шчыпцавым механізме, што дазваляе чалавеку або прамысловаму робату лёгка манеўраваць імі. Партатыўныя зварачныя апараты падключаюцца да сістэм харчавання і кіравання з дапамогай гнуткіх кабеляў і шлангаў з магчымасцю ўключэння вадзянога астуджэння электродаў. Іх адаптыўнасць таксама робіць іх краевугольнымі каменямі на аўтамабільных зборачных заводах, дзе яны шырока выкарыстоўваюцца для зваркі кузаваў аўтамабіляў — часта пад кіраваннем робата.

Працэс кропкавай зваркі

Працэс кропкавай зваркі складаецца з серыі дзеянняў, якія называюцца цыклам зваркі, і ўключае ў сябе ўстаўку дэталі, прыкладанне сілы, кантроль часу зваркі і астуджэнне. Кожны этап цыклу важны для атрымання трывалага і надзейнага зварнога шва. Этапы цыклу кропкавай зваркі паказаны на малюнку ніжэй.

Цыкл зваркі 
1. Апусканне дэталяў і першасны кантакт
Металічныя дэталі размяшчаюцца паміж двума меднымі электродамі. Затым гэтыя электроды злёгку датыкаюцца да паверхні металаў, прыкладаючы да іх некаторы ціск. На мікраскапічным узроўні паверхня металаў ніколі не бывае гладкай; таму спачатку могуць дакранацца толькі вяршыні. У такіх кропках, пры прыкладанні дастатковага кантактнага ціску, аксідны пласт разрываецца і ўтвараецца некалькі металічных масткоў. Графік зваркі забяспечвае дастаткова часу, каб сіла зваркі на электродзе дасягнула 95% ад запланаванай сілы зваркі, перш чым пачнецца праходжанне току, што забяспечвае стабільнасць і дакладнасць.

2. Падача зварачнага току
Калі дасягаецца неабходны ціск, праз электроды на працягу вельмі кароткага прамежку часу прапускаецца высокі электрычны ток. Пакуль ток праходзіць праз аб'ём металу, ён распаўсюджваецца на вялікую плошчу, у месцы кантакту металаў ток праходзіць праз металічныя масткі, і шчыльнасць току ў гэтай кропцы становіцца вельмі высокай. Шчыльнасць току ў гэтай кропцы выпрацоўвае дастатковую колькасць цяпла, каб расплавіць металічныя масткі.

Калі гэтыя пачатковыя масткі плавяцца і руйнуюцца, іншыя пікі на паверхнях металу ўступаюць у кантакт адзін з адным, утвараючы новыя масткі. Супраціўленне расплаўленага металу вышэйшае ў параўнанні з новаўтворанымі масткамі, і ток пераходзіць да новаўтвораных шляхоў. Працэс пераходу ад аднаго мастка да іншага паўтараецца, пакуль цалкам не расплавіцца інтэрфейс і не ўтворыцца самародак.

Падвод энергіі ў месца зваркі залежыць ад супраціўлення матэрыялу, велічыні току і часу зваркі. Павінен быць баланс: занадта нізкі падвод энергіі прыводзіць да няпоўнага плаўлення, што робіць зварку слабай; лішак энергіі прыводзіць да празмернага плаўлення, нават да выкіду расплаўленага матэрыялу, часам прабіваючы адтуліну праз шво.

3. Астуджэнне і зацвярдзенне

Пасля спынення току на працягу кароткага часу падтрымліваецца ціск на электродзе, каб расплаўлены метал мог астыць і зацвярдзець пад ціскам. У большасці зварачных сістэм электроды маюць адтуліны для астуджэння, якія паскараюць гэта астуджэнне шляхам лакальнага астуджэння дэталі.

Па заканчэнні гэтага этапу працэсу фармуецца круглы загатовак дыяметрам ад 4 да 7 міліметраў. Такі загатовак забяспечыць трывалае злучэнне без зварных швоў з абодвух бакоў ліста, захоўваючы структурную цэласнасць і знешні выгляд паверхні апрацоўванай дэталі.

Супрацівная швавая зварка (RSEW)

Швова-рэзістыўная зварка (RSEW) — гэта больш дасканалы варыянт кропкавай кантактнай зваркі, у якім стрыжнепадобныя электроды замяняюцца круцельнымі коламі, як паказана на малюнку ніжэй. Такая канструкцыя забяспечвае некалькі перакрываючыхся зварных швоў у нахлестным злучэнні і гарантуе трывалыя і герметычныя швы. Швова-рэзістыўная зварка шырока выкарыстоўваецца ў вырабе рэзервуараў і аўтамабільных глушыцеляў, а таксама іншых гатовых кантэйнераў з ліставога металу. Яна працягвае заставацца вельмі важным працэсам злучэння ў вытворчасці трывалых, герметычных кампанентаў для многіх галін прамысловасці.

Ключавыя дэталі працэсу

Швовая зварка звычайна выконваецца бесперапынна, і швы павінны быць прамымі або мець аднолькавую крывізну з-за праблем, якія ўзнікаюць з вострымі кутамі і разрывамі. Для пазіцыянавання дэталяў і прадухілення дэфармацыі, якая з'яўляецца асноўнай праблемай пры швовай зварцы, неабходныя прыстасаванні.
Тры варыянты зваркі RSEW (бесперапынная зварка, кропкавая зварка ролікамі і бесперапынная швовая зварка) графічна прадстаўлены на малюнку ніжэй.

Гэтыя метады дэманструюць гнуткасць працэсу:

Зварка ў бесперапынным рухуГэта асноўны працэс, пры якім электродныя колы бесперапынна круцяцца з пастаяннай хуткасцю, а зварачны ток пульсуе праз рэгулярныя прамежкі часу. Такім чынам, з дапамогай сінхранізацыі ствараюцца перакрываючыяся зварныя кавалкі для атрымання аднастайнага і трывалага шва.
Кропкавая зварка супраціўлення качэнняГэта прадугледжвае стварэнне зазораў паміж зварнымі кавалкамі шляхам зніжэння частаты імпульсаў зварачнага току. Такім чынам, уздоўж шва ствараюцца перарывістыя зварныя плямы, якія найлепш падыходзяць там, дзе патрэбна меншая бесперапыннасць зварнога шва.
Бесперапынная зварка швоўУ гэтым варыянце зварачны ток бесперапынны; такім чынам, ён забяспечвае цалкам бесперапынны шво ўздоўж злучэння.
Іншы метад, зварка з перыядычным рухам, цыклічна спыняе электроднае кола для стварэння зварных швоў. Кола круціцца паміж прыпынкамі, і таму адлегласць паміж зварнымі кавалкамі можа ствараць узоры, падобныя да паказаных на а) і б) малюнка вышэй.

Абсталяванне і астуджэнне

Зварачныя машыны падобныя на прэсавыя кропкавыя зварачныя машыны, за выключэннем таго, што іх электроды маюць форму кола, а не стрыжня. Астуджэнне таксама неабходна ў RSEW, каб прадухіліць празмерны нагрэў як апрацоўванай дэталі, так і электродных колаў. Гэта можна зрабіць, накіроўваючы ваду на верхнюю і ніжнюю паверхні апрацоўванай дэталі, прылеглыя да электродных колаў.

Кароткае параўнанне кропкавай зваркі і шоўнай зваркі