Сварка сопротивлением - Electric resistance welding
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Ноябрь 2009 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Сварка сопротивлением (ВПВ) это сварка Процесс, при котором соприкасающиеся металлические части постоянно соединяются путем нагревания их электрическим током, плавления металла в месте соединения. Сварка сопротивлением широко используется, например, при производстве стальных труб и при сборке кузовов автомобилей. Электрический ток может подаваться на электроды, которые также прикладывают зажимное давление, или может индуцироваться внешним магнитным полем. Процесс контактной контактной сварки можно дополнительно классифицировать по геометрии сварного шва и способу приложения давления к стыку: например, точечная сварка, шовная сварка, оплавление, выступающая сварка. Некоторыми факторами, влияющими на нагрев или температуру сварки, являются пропорции деталей, металлическое покрытие или отсутствие покрытия, материалы электродов, геометрия электродов, сила прижима электрода, электрический ток и продолжительность сварки. Небольшие лужи расплавленного металла образуются в местах наибольшего электрического сопротивления (соединяющие или «стыковые» поверхности) в виде электрического тока (100–100 000 А ) проходит через металл. В целом, методы контактной сварки эффективны и вызывают незначительное загрязнение, но их применение ограничено относительно тонкими материалами. [1]
Точечная сварка
Точечная сварка - это метод контактной сварки, используемый для соединения двух или более перекрывающихся металлических листов, шпилек, выступов, подвесов электропроводки, некоторых ребер теплообменника и некоторых труб. Обычно источники питания и сварочное оборудование рассчитываются на определенную толщину и свариваемый материал. Толщина ограничивается мощностью источника сварочного тока и, следовательно, диапазоном оборудования из-за тока, необходимого для каждого применения. Предпринимаются меры по устранению загрязнений между прилегающими поверхностями. Обычно два медь электроды одновременно используются для зажима металлических листов вместе и для пропускания тока через листы. Когда ток проходит через электроды к листам, выделяется тепло из-за более высокого электрического сопротивления там, где поверхности контактируют друг с другом. Поскольку электрическое сопротивление материала вызывает накопление тепла в заготовках между медными электродами, повышение температуры вызывает повышение сопротивления и приводит к образованию ванны расплава, большую часть времени между электродами. Поскольку тепло рассеивается по заготовке менее чем за секунду (время контактной сварки обычно программируется как количество циклов переменного тока или миллисекунд), расплавленное или пластичное состояние увеличивается, чтобы соответствовать сварочным наконечникам. Когда ток прекращается, медные наконечники охлаждают точечный сварной шов, заставляя металл затвердевать под давлением. Медные электроды с водяным охлаждением быстро отводят тепло поверхности, ускоряя затвердевание металла, поскольку медь является отличным дирижер. При контактной точечной сварке обычно используется электроэнергия в виде постоянный ток, переменный ток, средняя частота полуволна постоянного тока, или высокочастотные полуволны постоянного тока.
Если чрезмерное тепло прикладывается или прикладывается слишком быстро, или если сила между основными материалами слишком мала, или покрытие слишком толстое или слишком проводящее, то расплавленная область может выходить за пределы обрабатываемых деталей, избегая сдерживающей силы. электродов (часто до 30 000 фунтов на квадратный дюйм). Этот выброс расплавленного металла называется выбросом, и когда это происходит, металл будет тоньше и будет иметь меньшую прочность, чем сварной шов без выброса. Распространенным методом проверки качества сварного шва является испытание на отслаивание. Альтернативным испытанием является испытание на растяжение с ограничением, которое намного сложнее выполнить и требует калиброванного оборудования. Поскольку оба теста являются разрушительными по своей природе (что приводит к потере товарного материала), неразрушающие методы, такие как ультразвуковая оценка, находятся в различных стадиях раннего внедрения многими производителями оригинального оборудования.
К достоинствам метода можно отнести: эффективное использование энергии, ограниченная заготовка деформация, высокая производительность, легкая автоматизация, и никаких необходимых присадочных материалов. При высокой прочности в срезать требуется точечная сварка, а не более дорогостоящее механическое крепление, такое как захватывающий. В то время как прочность на сдвиг каждого сварного шва высока, тот факт, что точки сварки не образуют непрерывный шов, означает, что общая прочность часто значительно ниже, чем при других методах сварки, что ограничивает полезность процесса. Он широко используется в автоматизированная индустрия - автомобили могут иметь несколько тысяч сварных точек. Специализированный процесс, называемый сварка дробью, может использоваться для точечной сварки нержавеющая сталь.
Существует три основных типа соединений контактной сварки: твердотельное, плавление и пайка оплавлением. В твердотельная облигация, также называемое термокомпрессионным соединением, разнородные материалы с разной структурой зерен, например молибден и вольфрам соединяются за очень короткое время нагрева, высокую энергию сварки и высокое усилие. Небольшое плавление и минимальный рост зерен, но определенная связь и граница раздела зерен. Таким образом, материалы фактически связываются, находясь в твердом состоянии. Связанные материалы обычно демонстрируют отличную прочность на сдвиг и разрыв, но низкую прочность на отрыв. В термоядерная связьодинаковые или разнородные материалы с аналогичной структурой зерен нагреваются до температуры плавления (жидкого состояния) обоих. Последующее охлаждение и комбинация материалов формируют сплав двух материалов с крупными зернами. Как правило, для создания соединений плавлением используются высокие энергии сварного шва при коротком или длительном времени сварки, в зависимости от физических характеристик. Связанные материалы обычно демонстрируют отличную прочность на растяжение, отслаивание и сдвиг. В паяльная связка оплавлением, резистивный нагрев низкотемпературного припоя, такого как золото или припой, используется для соединения либо разнородных материалов, либо широко варьируемых сочетаний толстых / тонких материалов. Паяльный материал должен «смачиваться» для каждой детали и иметь более низкую температуру плавления, чем две детали. Полученная связка имеет определенные границы раздела с минимальным ростом зерен. Обычно для этого процесса требуется более длительное время нагрева (от 2 до 100 мс) при низкой энергии сварки. Полученная связка демонстрирует превосходную прочность на разрыв, но низкую прочность на отслаивание и сдвиг.
Шовная сварка
Сварка контактным швом - это процесс, при котором происходит сварка стыковых поверхностей двух одинаковых металлов. Шов может представлять собой стыковое соединение или соединение внахлест, и обычно это автоматизированный процесс. Он отличается от оплавление при такой сварке оплавлением обычно сваривается весь стык сразу, а сварка швом формирует шов постепенно, начиная с одного конца. Как и точечная сварка, шовная сварка основана на использовании двух электродов, обычно сделанных из меди, для приложения давления и тока. Электроды часто имеют форму диска и вращаются по мере прохождения материала между ними. Это позволяет электродам оставаться в постоянном контакте с материалом для выполнения длинных непрерывных сварных швов. Электроды также могут перемещать или способствовать перемещению материала.
Трансформатор подает энергию к сварному шву в виде переменного тока низкого напряжения и высокого тока. Соединение заготовки имеет высокое электрическое сопротивление по сравнению с остальной частью цепи и нагревается током до точки плавления. Полурасплавленные поверхности прижимаются друг к другу под действием сварочного давления, которое создает соединение плавлением, что приводит к однородной сварной структуре. Большинство сварщиков швов используют водяное охлаждение электродов, трансформаторов и контроллеров из-за выделяемого тепла.
Шовная сварка обеспечивает чрезвычайно прочный сварной шов, потому что соединение ковано под воздействием тепла и давления. Правильно сваренное соединение, образованное контактной сваркой, легко может быть прочнее, чем материал, из которого оно выполнено.
Шовная сварка обычно используется при производстве стальных труб круглого или прямоугольного сечения. Шовная сварка использовалась для производства стальных банок для напитков, но больше не используется для этого, поскольку современные банки для напитков изготавливаются из бесшовного алюминия.
Есть два режима шовной сварки: прерывистый и непрерывный. При прерывистой шовной сварке колеса перемещаются в желаемое положение и останавливаются для выполнения каждого шва. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая длина сварного шва. При сварке непрерывным швом колеса продолжают вращаться по мере выполнения каждого сварного шва.
Низкочастотная электросварка сопротивлением
Низкочастотная электросварка сопротивлением, LF-ERW, является устаревшим методом сварки швов в нефте- и газопроводы. Он был выведен из эксплуатации в 1970-х годах, но по состоянию на 2015 год некоторые трубопроводы, построенные по этому методу, оставались в эксплуатации.[2]
Труба, сваренная сопротивлением (ВСВ), изготавливается путем холодного формования стального листа в цилиндрическую форму. Затем между двумя краями стали пропускается ток для нагрева стали до точки, в которой края прижимаются друг к другу, образуя соединение без использования сварочного присадочного материала. Первоначально этот производственный процесс использовал низкочастотный переменный ток для нагрева кромок. Этот низкочастотный процесс использовался с 1920-х по 1970 год. В 1970 году низкочастотный процесс был заменен высокочастотным процессом ERW, который обеспечил более качественный сварной шов.
Со временем было обнаружено, что сварные швы низкочастотных ВПВ-труб подвержены избирательной коррозии швов, трещинам от крючков и недостаточному склеиванию швов, поэтому низкочастотные ВПВ больше не используются для производства труб. Высокочастотный процесс все еще используется для производства труб для строительства новых трубопроводов.[3]
Другие методы
Другие методы ВПВ включают оплавление, сопротивление проекционная сварка, и сварка с осадкой.[4]
Сварка оплавлением - это контактная сварка, в которой не используются присадочные металлы. Свариваемые куски металла располагаются на заданном расстоянии в зависимости от толщины материала, состава материала и желаемого характеристики готового шва. Текущий наносится на металл, и зазор между двумя частями создает сопротивление и производит дуга требуется для плавления металла. Как только куски металла достигают нужной температуры, они сжимаются вместе, эффективно сваривая их друг с другом.[5]
Проекционная сварка - это разновидность точечной сварки, при которой сварной шов локализуется с помощью выступов или выступов на одной или обеих соединяемых деталях. Тепло концентрируется на выступах, что позволяет сваривать более тяжелые секции или уменьшать расстояние между сварными швами. Выступы также могут служить средством позиционирования заготовок. Рельефная сварка часто используется для приварные шпильки, гайки и другие детали машин с резьбой к металлической пластине. Он также часто используется для соединения скрещенных проводов и стержней. Это еще один высокопроизводительный процесс, и многопроходные сварные швы могут быть выполнены путем соответствующего проектирования и отсадки.[6]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ «лучший сварщик TIG за свои деньги». 30 декабря 2017.
- ^ Элизабет Дуглас (22 января 2015 г.). «Разорванный нефтепровод Йеллоустонского нефтепровода был построен из-за дефектной сварки в 1950-х годах. Низкая безопасность, дефекты, возможно, увеличили риски для трубопровода, из-за которого в реку Йеллоустон вылилось до 40 000 галлонов нефти». Новости InsideClimate. Новости InsideClimate. Получено 25 января, 2015.
- ^ «Информационный бюллетень: процесс производства труб». primis.phmsa.dot.gov. Управление США по транспорту, трубопроводам и безопасности опасных материалов. Получено 25 января, 2015.
Со временем было обнаружено, что сварные швы низкочастотных ВПВ-труб подвержены избирательной коррозии швов, трещинам от крючков и недостаточному склеиванию швов, поэтому низкочастотные ВПВ больше не используются для производства труб.
- ^ Weman 2003 С. 80–84.
- ^ Ziemian, Constance W .; Sharma, Mala M .; Уэйли, Дональд Э. (2012). «Материалы и дизайн». Материалы и дизайн. 33: 175–184. Дои:10.1016 / j.matdes.2011.07.026.
- ^ Куглер, А. Н. (1977). Основы сварки. Международные заочные школы. LCCN 77360317.
Библиография
- Веман, Клас (2003), Справочник по сварочным процессам, CRC Press, ISBN 0-8493-1773-8.
дальнейшее чтение
- О'Брайен, Р.Л. (ред.) (1991). Справочник по сварке Том. 2 (8-е изд.). Майами: Американское общество сварки. ISBN 0-87171-354-3