Macchine e dispositivi per la saldatura a resistenza
Saldatura a pressione
La saldatura a pressione comprende vari metodi di saldatura in cui le parti da unire sono compresse dalla forza meccanica, grazie alla quale si ottiene la continuità e la resistenza del giunto.
Nella maggior parte dei casi, la saldatura a pressione viene effettuata riscaldando in un modo o nell'altro le parti da saldare, e solo in alcuni casi particolari la saldatura avviene senza riscaldamento (ad esempio saldatura a freddo, saldatura esplosiva). Di tutti i metodi di saldatura a pressione, la saldatura a resistenza elettrica è la più comune.
La saldatura a contatto o a resistenza è chiamata il metodo di saldatura elettrica, in cui il riscaldamento avviene a causa del rilascio predominante di calore nei punti di contatto delle parti da saldare quando una corrente elettrica le attraversa (Fig. 1).
Riso. 1. I principali tipi di saldatura a resistenza: a — frontale, 6 — punto, b — rullo, I — direzione della corrente di saldatura.
La resistenza alla saldatura è caratterizzata da una concentrazione locale di potenza termica e quindi da un'elevata temperatura nella zona del giunto delle parti da saldare, dovuta alla notevole resistenza di contatto del giunto rispetto alla resistenza delle parti stesse . A questo proposito, la saldatura a resistenza è un tipo di saldatura molto economico e conveniente.
La saldatura a resistenza può essere effettuata sia in corrente continua che alternata, ma in pratica si utilizza quasi esclusivamente corrente alternata, poiché le correnti necessarie per la saldatura dell'ordine delle migliaia e anche delle decine di migliaia di ampere a tensioni di pochi volt possono essere le più facilmente ottenibile con l'ausilio di trasformatori. sorgenti CC dedicate per questo scopo sarebbero troppo costose, difficili da produrre e meno affidabili nel funzionamento.
Saldatura di testa
Nella saldatura di testa, le estremità delle parti da unire si toccano, dopodiché una corrente significativa passa attraverso le parti, riscaldando il giunto alla temperatura richiesta per la saldatura. La forza di compressione longitudinale raggiunge quindi la continuità del collegamento diretto.
Esistono due tipi di saldatura di testa: saldatura senza riflesso (saldatura a resistenza) e risaldatura.
Nella saldatura a resistenza, le parti con estremità lavorate vengono portate a contatto e compresse con una forza considerevole, quindi una corrente passa attraverso le parti e, a causa della resistenza di contatto della giunzione, si verifica un rilascio concentrato di calore.
Dopo aver raggiunto la temperatura richiesta per la saldatura nella zona frontale, la saldatura plastica delle parti da unire viene eseguita sotto l'influenza della forza di pressione.Alla fine del ciclo di saldatura, la corrente viene interrotta e quindi viene rilasciata la forza di compressione.
La saldatura a resistenza viene solitamente eseguita con una densità di corrente di 5-10 kA e una potenza specifica di 10-15 kVA per 1 cm2 della sezione trasversale delle parti saldate. Questo tipo di saldatura viene solitamente utilizzato per collegare parti con sezioni trasversali ridotte (fino a circa 300 mm2).
Nella saldatura testa a testa con postriscaldamento, il riscaldamento delle parti viene eseguito in tre o due fasi consecutive: preriscaldamento, bagliore e ricalcatura finale, o solo nelle ultime due fasi.
Al momento iniziale della saldatura, le parti da saldare sono in contatto con una forza di compressione di 5 - 20 MPa, quindi viene attivata la corrente, che riscalda i giunti a 600 - 800 ° C (per l'acciaio), proprio come in saldatura testa a testa senza fusione. Successivamente, la forza di pressione viene ridotta a 2 - 5 MPa, a seguito della quale la resistenza di contatto aumenta e, di conseguenza, la corrente di saldatura diminuisce.
Con il rilascio della compressione, l'effettiva area di contatto delle estremità delle parti diminuisce, la corrente scorre verso un numero limitato di punti di contatto e li riscalda alla temperatura di fusione, e con ulteriore riscaldamento in queste condizioni, il metallo si surriscalda a la temperatura di vaporizzazione nei singoli punti.
Sotto l'influenza di una pressione eccessiva, il vapore metallico viene ritirato dalla zona di contatto della saldatura e sposta particelle di metallo liquido nell'aria sotto forma di un ventaglio di scintille e parte del metallo fuso scorre in gocce. Dietro le sporgenze distrutte, successive sporgenze di contatto si attestano l'una sull'altra, creando nuovi percorsi per la corrente di saldatura per ripetere l'effetto impostato.
Questo processo di fusione sequenziale delle estremità delle parti lungo le creste elementari continua fino a quando le estremità delle parti saldate sono ricoperte da una pellicola continua di metallo semiliquido, dopodiché si crea una continuità metallica del giunto saldato con una forza dirompente relativamente ridotta . In questo caso, la quantità in eccesso di metallo fuso viene espulsa dal contatto sotto forma di un foro (bordo).
Il riscaldamento delle estremità sporgenti delle parti saldate viene effettuato principalmente per conduzione termica dal contatto di saldatura, dove la temperatura è della massima importanza. Il riscaldamento delle parti tra gli elettrodi di collegamento e di alimentazione dovuto alla corrente che scorre durante il processo di rifusione è molto ridotto.
La regolazione della quantità di energia erogata a una data resistenza di contatto determinata dalle condizioni del processo di saldatura può essere effettuata modificando la corrente di saldatura o modificando la durata del flusso di corrente.
Il funzionamento della saldatrice di testa è illustrato in fig. 2.
Riso. 2. Schema di una saldatrice di testa: 1 - letto, 2 - guide, 3 - piastra fissa, 4 - piastra mobile, 5 - dispositivo di alimentazione, 6 - dispositivo di serraggio, 7 - limitatori, 8 - trasformatore, 9 - conduttore di corrente flessibile , Pzazh — forza di serraggio dei prodotti, Ros — forza di disturbo dei prodotti.
Le saldatrici testa a testa sono classificate come segue.
1. Con metodo di saldatura — per saldatura a resistenza e lampeggiamento (lampeggio continuo o riscaldamento).
2. Con registrazione anticipata — universale e specializzata.
3. Secondo il design del meccanismo di potenza - con molla, leva, vite (dal volante), azionamento pneumatico, idraulico o elettromeccanico.
4.Grazie alla disposizione dei morsetti - con eccentrici, morsetti a leva e a vite, e i morsetti a leva e a vite possono essere eseguiti manualmente o meccanizzati con azionamento pneumatico, idraulico o elettromeccanico.
5. Secondo il metodo di assemblaggio e installazione — stazionario e portatile.
Saldatura a punti
Nella saldatura a punti, le parti da unire si trovano solitamente tra due elettrodi fissati in appositi portaelettrodi. Sotto l'azione del meccanismo di pressione, gli elettrodi premono saldamente le parti da saldare, dopodiché viene attivata la corrente.
A causa del passaggio di corrente, le parti da saldare vengono rapidamente riscaldate alla temperatura di saldatura e il maggior rilascio di calore si verifica in corrispondenza delle superfici da unire, dove la temperatura può superare la temperatura di fusione delle parti da saldare.
Nella fig. 3 mostra la distribuzione della temperatura lungo la sezione trasversale delle parti saldate, caratteristica della fase finale di saldatura dell'acciaio.
Riso. 3. Campo di temperatura nell'ultima fase di puntatura
La temperatura più alta si osserva nella parte centrale ombreggiata del punto di saldatura: il nucleo.La superficie di contatto della parte che verrà saldata con un elettrodo (solitamente con raffreddamento ad acqua) viene riscaldata a una temperatura relativamente bassa, ma in presenza di un'anima liquida o semiliquida e un'anima metallica plastica adiacente, la forza di compressione degli elettrodi provoca delle rientranze sulla superficie dei pezzi da saldare.
La temperatura interna nel punto di saldatura è solitamente leggermente superiore al punto di fusione del metallo.Il diametro del nucleo fuso determina il diametro del punto di saldatura, solitamente uguale al diametro della superficie di contatto dell'elettrodo.
Il tempo per la saldatura in un punto dipende dallo spessore e dalle proprietà fisiche del materiale delle parti saldate, dalla potenza della saldatrice e dalla forza di pressione. Questo tempo varia da millesimi di secondo (per lamiere di colore molto sottili) a diversi secondi (per parti in acciaio di grosso spessore). Per una stima approssimativa, il tempo per saldare un punto di acciaio dolce può essere preso come 1 s per 1 mm di spessore della lamiera saldata. La velocità di riscaldamento del metallo alla temperatura di saldatura dipende in modo significativo dall'intensità del rilascio di calore.
Saldatrice a punti
Saldatura a rullo
In questo tipo di saldatura, la giunzione delle parti con un cordone continuo o discontinuo viene effettuata passando attraverso le parti da saldare, alimentate mediante rulli rotanti (Fig. 4).
Riso. 4. Il principio della saldatura a rulli: 1 - trasformatore di saldatura, 2 - elettrodi a rulli, 3 - trasmissione a rulli, 4 - parti saldate
Nella natura del processo, la saldatura a rulli è simile alla saldatura a punti. La saldatura a rulli viene spesso definita saldatura continua, che in senso stretto è errata, poiché il concetto di saldatura continua può essere esteso a quasi tutti i tipi di saldatura.
Le saldatrici a rullo sono solitamente dotate di due correnti di alimentazione, una delle quali è azionata e l'altra ruota per attrito durante lo spostamento delle parti da saldare.
La saldatura a rullo viene spesso utilizzata per collegare parti a parete sottile, ad esempio nella produzione di serbatoi di carburante e barili per il trasporto di vari materiali.
Esistono tre modalità di saldatura a rulli.
1. Movimento continuo delle parti saldate rispetto ai rulli con alimentazione continua di corrente. Questo metodo viene utilizzato quando si saldano parti con uno spessore totale non superiore a 1,5 mm, perché con spessori elevati il giunto che fuoriesce da sotto i rulli, essendo allo stato plastico, può rompersi per delaminazione. Inoltre, con un'alimentazione continua di corrente, si verifica una notevole distorsione delle parti saldate.
2. Movimento continuo delle parti saldate rispetto ai rulli con alimentazione di corrente intermittente. Questo metodo più comune produce cuciture con poca distorsione in prodotti con un consumo energetico inferiore.
3. Movimento intermittente delle parti saldate rispetto ai rulli con alimentazione di corrente interrotta (saldatura a gradino).
La saldatura a rulli è molto efficace nella produzione di recipienti a parete sottile, nella produzione di tubi metallici saldati e in una serie di altri prodotti.
Gli elementi principali delle macchine a rulli sono il letto, i bracci superiore e inferiore con elettrodi a rulli, un meccanismo di compressione, un azionamento a rulli e un trasformatore di saldatura con filo di corrente flessibile.
I trasformatori delle macchine a rulli lavorano in modalità intensiva con PR = 50 - 60%, che richiede un migliore raffreddamento dei loro avvolgimenti.
Le saldatrici a rulli sono suddivise: in base alla natura dell'installazione - a fisse e mobili, a seconda dello scopo - a universali e specializzate, in base alla posizione dei rulli rispetto alla parte anteriore della macchina - per saldatura trasversale, per saldatura longitudinale e universale con la possibilità di spostare i rulli per la posizione dei rulli rispetto al prodotto - con disposizione su due lati e su un lato, secondo il metodo di rotazione dei rulli - con azionamento per un rullo, con azionamento per entrambi i rulli, con un rullo superiore, mobile lungo una staffa fissa, e con un rullo e un mandrino inferiore mobile, secondo il dispositivo del meccanismo di compressione - leva-molla, azionato da un motore elettrico, pneumatico e idraulico, secondo il numero di rulli: a rullo singolo, rullo doppio e rullo multiplo.
La potenza delle macchine a rulli più comuni è solitamente di 100 - 200 kVA Simile alla saldatura a punti di parti sottili, può essere eseguita mediante impulsi della corrente di scarica del condensatore, per la quale vengono prodotti diversi tipi di macchine a rulli.
Riso. 5. Saldatrice a resistenza