Stroji in naprave za uporovno varjenje

Tlačno varjenje

Tlačno varjenje vključuje različne načine varjenja, pri katerih se deli, ki jih spajamo, stisnejo z mehansko silo, s čimer dosežemo neprekinjenost in trdnost spoja.

Tlačno varjenje v večini primerov poteka s segrevanjem tako ali drugače varjenih delov, le v nekaterih posebnih primerih pa se varjenje doseže brez segrevanja (npr. hladno varjenje, eksplozivno varjenje). Od vseh načinov tlačnega varjenja je najpogostejše elektrouporovno varjenje.

Kontaktno ali uporovno varjenje imenujemo način električnega varjenja, pri katerem do segrevanja pride zaradi prevladujočega sproščanja toplote na stičnih mestih varjenih delov, ko skozi njih teče električni tok (slika 1).

riž. 1. Glavne vrste uporovnega varjenja: a - čelno, 6 - točkovno, b - valjčno, I - smer varilnega toka.

Za odpornost na varjenje je značilna lokalna koncentracija toplotne moči in s tem visoka temperatura v območju spoja delov, ki jih je treba variti, kar je posledica znatne odpornosti stika spoja v primerjavi z odpornostjo samih delov. . S tega vidika je uporovno varjenje zelo ekonomična in smotrna vrsta varjenja.

Uporovno varjenje lahko izvajamo tako na enosmerni kot na izmenični tok, vendar se v praksi uporablja skoraj izključno izmenični tok, saj so tokovi, potrebni za varjenje reda tisočev in celo desettisoč amperov pri napetostih nekaj voltov, največji. enostavno pridobiti s pomočjo transformatorjev. namenski enosmerni viri za ta namen bi bili predragi, zahtevni za izdelavo in manj zanesljivi pri delovanju.

Čelno varjenje

Pri sočelnem varjenju se konci delov, ki jih je treba spojiti, dotikajo, nato pa skozi dele teče pomemben tok, ki spoj segreje na temperaturo, potrebno za varjenje. Vzdolžna tlačna sila nato doseže neposredno kontinuiteto povezave.

Obstajata dve vrsti sočelnega varjenja: nerefleksno varjenje (uporovno varjenje) in ponovno varjenje.

Pri uporovnem varjenju se deli z obdelanimi konci spravijo v stik in stisnejo z veliko silo, nato skozi dele steče tok in zaradi kontaktnega upora spoja pride do koncentriranega sproščanja toplote.

Po doseganju temperature, ki je potrebna za varjenje v čelni coni, se izvede plastično varjenje delov, ki jih je treba spojiti, pod vplivom sile stiskanja.Na koncu varilnega cikla se tok izklopi in nato se sprosti tlačna sila.

Uporovno varjenje se običajno izvaja pri gostoti toka 5-10 kA in specifični moči 10-15 kVA na 1 cm2 preseka zvarjenih delov. Ta način varjenja se običajno uporablja za spajanje delov z majhnimi prerezi (do približno 300 mm2).

Pri sočelnem varjenju s ponovnim segrevanjem se segrevanje delov izvaja v treh ali dveh zaporednih stopnjah - predgretje, utripanje in končno razbijanje ali samo v zadnjih dveh stopnjah.

V začetnem trenutku varjenja so deli, ki jih je treba zvariti, v stiku s kompresijsko silo 5-20 MPa.Nato se vklopi tok, ki segreje spoje na 600-800 ° C (za jeklo), tako kot pri sočelno varjenje brez taljenja. Po tem se sila tlaka zmanjša na 2-5 MPa, zaradi česar se kontaktni upor poveča in s tem zmanjša varilni tok.

S sprostitvijo stiskanja se dejanska kontaktna površina koncev delov zmanjša, tok teče na omejeno število kontaktnih točk in jih segreje na temperaturo taljenja, z nadaljnjim segrevanjem pod temi pogoji pa se kovina pregreje na temperaturo uparjanja na posameznih točkah.

Pod vplivom previsokega tlaka se kovinska para umakne iz kontaktne cone varjenja in v obliki pahljače isker izpodriva delce tekoče kovine v zrak, del staljene kovine pa teče po kapljicah. Za uničenimi izboklinami se zaporedne kontaktne izbokline naslanjajo druga na drugo in ustvarjajo nove poti za varilni tok, da ponovi nastavljeni učinek.

Ta postopek zaporednega taljenja koncev delov vzdolž elementarnih grebenov se nadaljuje, dokler konci zvarjenih delov niso prekriti z neprekinjenim filmom poltekoče kovine, po katerem se ustvari kovinska kontinuiteta zvarjenega spoja z relativno majhno motečo silo. . V tem primeru se odvečna količina staljene kovine iztisne iz kontakta v obliki luknje (roba).

Ogrevanje štrlečih koncev zvarjenih delov poteka predvsem s toplotnim odvajanjem od varilnega kontakta, kjer je temperatura največjega pomena. Ogrevanje delov med priključno in napajalno elektrodo zaradi toka, ki teče med postopkom pretaljevanja, je zelo majhno.

Prilagoditev količine dovedene energije pri danem kontaktnem uporu, določenem s pogoji varilnega postopka, se lahko izvede s spreminjanjem varilnega toka ali s spreminjanjem trajanja toka.

Delovanje stroja za sočelno varjenje je prikazano na sl. 2.

riž. 2. Diagram stroja za sočelno varjenje: 1 - postelja, 2 - vodila, 3 - fiksna plošča, 4 - premična plošča, 5 - podajalna naprava, 6 - vpenjalna naprava, 7 - omejevalniki, 8 - transformator, 9 - gibki tokovni vodnik , Pzazh - sila zategovanja izdelkov, Ros - moteča sila izdelkov.

Stroji za sočelno varjenje so razvrščeni na naslednji način.

1. Po načinu varjenja — za uporovno varjenje in šivanje (neprekinjeno šivanje ali segrevanje).

2. Z vnaprejšnjo registracijo — univerzalno in specializirano.

3. Glede na zasnovo pogonskega mehanizma - z vzmetjo, ročico, vijakom (od volana), pnevmatskim, hidravličnim ali elektromehanskim pogonom.

4.Po razporeditvi sponk - z ekscentričnimi, vzvodnimi in vijačnimi sponkami, vzvodne in vijačne spone pa se lahko izvajajo ročno ali mehanizirano s pnevmatskim, hidravličnim ali elektromehanskim pogonom.

5. Glede na način montaže in namestitve - stacionarni in prenosni.

Točkovno varjenje

Pri točkovnem varjenju se deli, ki jih je treba spojiti, običajno nahajajo med dvema elektrodama, pritrjenima v posebnih držalih elektrod. Pod delovanjem tlačnega mehanizma elektrode tesno pritisnejo dele, ki jih je treba variti, po katerih se vklopi tok.

Zaradi prehajanja toka se deli, ki jih varimo, hitro segrejejo na temperaturo varjenja, največje sproščanje toplote pa nastane na površinah, ki jih spajamo, kjer lahko temperatura preseže temperaturo tališča delov, ki jih varimo.

Na sl. 3 prikazuje porazdelitev temperature vzdolž prečnega prereza zvarjenih delov, značilno za končno fazo varjenja jekla.

riž. 3. Temperaturno polje v zadnji fazi točkovnega varjenja

Najvišjo temperaturo opazimo v osrednjem zasenčenem delu varilnega mesta - jedru, kontaktno površino dela, ki ga bomo varili z elektrodo (običajno z vodnim hlajenjem), segrejemo na relativno nizko temperaturo, vendar v prisotnosti tekoče ali poltekoče jedro in sosednje plastično kovinsko jedro, tlačna sila elektrod povzroči vdolbine na površini varilnih obdelovancev.

Temperatura jedra na mestu zvara je običajno nekoliko višja od tališča kovine.Premer staljenega jedra določa premer zvarnega mesta, običajno enak premeru kontaktne površine elektrode.

Čas varjenja na enem mestu je odvisen od debeline in fizikalnih lastnosti materiala zvarjenih delov, moči varilnega aparata in sile pritiska. Ta čas se giblje od tisočink sekunde (za zelo tanke barvne plošče) do nekaj sekund (za debele jeklene dele). Za grobo oceno lahko čas za varjenje ene točke mehkega jekla vzamemo kot 1 s na 1 mm debeline varjene pločevine. Hitrost segrevanja kovine na temperaturo varjenja je bistveno odvisna od intenzivnosti sproščanja toplote.

Stroj za točkovno varjenje

Valjčno varjenje

Pri tej vrsti varjenja se povezava delov z neprekinjenim ali prekinjenim šivom izvede s prehodom skozi dele, ki jih je treba variti, dovajane s pomočjo vrtljivih valjev (slika 4).

riž. 4. Načelo valjčnega varjenja: 1 — varilni transformator, 2 — valjčne elektrode, 3 — valjčni pogon, 4 — varjeni deli

Po naravi postopka je valjčno varjenje podobno točkovnemu varjenju. Valjčno varjenje se pogosto imenuje šivno varjenje, kar je strogo gledano napačno, saj lahko koncept šivnega varjenja razširimo na skoraj vse vrste varjenja.

Valjčni varilni stroji so običajno opremljeni z dvema napajalnima tokovoma, od katerih je eden gnan, drugi pa se vrti zaradi trenja pri premikanju delov, ki jih je treba variti.

Valjčno varjenje se najpogosteje uporablja za povezovanje tankostenskih delov, na primer pri izdelavi rezervoarjev za gorivo in sodov za prevoz različnih materialov.

Obstajajo trije načini valjčnega varjenja.

1. Neprekinjeno gibanje varjenih delov glede na valje z neprekinjenim dovodom toka. Ta metoda se uporablja pri varjenju delov s skupno debelino največ 1,5 mm, ker se lahko pri velikih debelinah spoj, ki izstopa izpod valjev, ker je v plastičnem stanju, zlomi zaradi delaminacije. Poleg tega pri neprekinjenem dovajanju toka pride do znatnega izkrivljanja varjenih delov.

2. Neprekinjeno premikanje varjenih delov glede na valje z občasnim napajanjem toka. Ta najpogostejša metoda ustvarja šive z malo deformacijami pri izdelkih z manjšo porabo energije.

3. Občasno premikanje varjenih delov glede na valje s prekinjenim dovodom toka (stopenjsko varjenje).

Valjčno varjenje je zelo učinkovito pri izdelavi tankostenskih posod, pri izdelavi varjenih kovinskih cevi in ​​številnih drugih izdelkov.

Glavni elementi valjčnih strojev so postelja, zgornji in spodnji krak z valjčnimi elektrodami, stiskalni mehanizem, valjčni pogon in varilni transformator z gibljivo tokovno žico.

Transformatorji valjčnih strojev delujejo v intenzivnem načinu s PR = 50-60%, kar zahteva povečano hlajenje njihovih navitij.

Valjčni varilni stroji so razdeljeni: glede na naravo namestitve - na stacionarne in mobilne, glede na namen - na univerzalne in specializirane, glede na lokacijo valjev glede na sprednji del stroja - za prečno varjenje, za vzdolžno varjenje in univerzalni z možnostjo premikanja valjev za lokacijo valjev glede na izdelek - z dvostransko in enostransko razporeditvijo, glede na način vrtenja valjev - s pogonom za en valj, s pogonom za oba valja, z enim zgornjim valjem, ki se premika vzdolž fiksnega nosilca, in z enim valjem in premičnim spodnjim trnom, glede na napravo kompresijskega mehanizma - vzvodna vzmet, ki jo poganja električni motor, pnevmatski in hidravlični, glede na število valjev - z enim valjem, dvojnim valjem in več valjem.

Moč najpogostejših valjčnih strojev je običajno 100 - 200 kVA.Podobno kot pri točkovnem varjenju tankih delov se lahko izvaja s pomočjo impulzov praznjenja kondenzatorskega toka, za katerega se izdelujejo različne vrste valjčnih strojev.

riž. 5. Aparat za uporovno varjenje