Máy và thiết bị hàn điện trở

hàn áp lực

Hàn áp lực bao gồm các phương pháp hàn khác nhau trong đó các bộ phận được nối được nén bằng lực cơ học, nhờ đó đạt được tính liên tục và độ bền của mối nối.

Trong phần lớn các trường hợp, hàn áp lực được thực hiện bằng cách nung nóng các bộ phận được hàn bằng cách này hay cách khác, và chỉ trong một số trường hợp đặc biệt, hàn đạt được mà không cần gia nhiệt (ví dụ: hàn nguội, hàn nổ). Trong tất cả các phương pháp hàn áp lực thì hàn điện trở là phổ biến nhất.

Hàn tiếp xúc hoặc hàn điện trở được gọi là phương pháp hàn điện, trong đó quá trình gia nhiệt xảy ra do sự giải phóng nhiệt chủ yếu tại các điểm tiếp xúc của các bộ phận được hàn khi có dòng điện chạy qua chúng (Hình 1).

Cơm. 1. Các kiểu hàn điện trở chính: a — trực diện, 6 — điểm, b — trục lăn, I — hướng dòng điện hàn.

Điện trở hàn được đặc trưng bởi sự tập trung nhiệt cục bộ và do đó nhiệt độ cao trong khu vực mối nối của các bộ phận được hàn, điều này là do điện trở đáng kể của phần tiếp xúc của mối hàn so với điện trở của chính các bộ phận đó. . Về vấn đề này, hàn điện trở là một loại hàn rất kinh tế và thiết thực.

Hàn điện trở có thể được thực hiện trên cả dòng điện một chiều và xoay chiều, nhưng trong thực tế hầu như chỉ sử dụng dòng điện xoay chiều, vì dòng điện cần thiết để hàn ở mức hàng nghìn và thậm chí hàng chục nghìn ampe ở điện áp vài vôn có thể được sử dụng nhiều nhất dễ dàng thu được với sự trợ giúp của máy biến áp. nguồn DC chuyên dụng cho mục đích này sẽ quá đắt, khó sản xuất và hoạt động kém tin cậy hơn.

hàn mông

Trong hàn đối đầu, các đầu của các bộ phận được nối chạm vào nhau, sau đó một dòng điện đáng kể chạy qua các bộ phận, làm nóng mối nối đến nhiệt độ cần thiết để hàn. Lực nén dọc sau đó đạt được tính liên tục kết nối trực tiếp.

Có hai loại hàn đối đầu: hàn không phản xạ (hàn điện trở) và hàn lại.

Trong hàn điện trở, các bộ phận có đầu gia công được tiếp xúc và nén với một lực đáng kể, sau đó một dòng điện chạy qua các bộ phận và do điện trở tiếp xúc của mối nối, xảy ra sự giải phóng nhiệt tập trung.

Sau khi đạt đến nhiệt độ cần thiết để hàn ở vùng phía trước, quá trình hàn nhựa của các bộ phận được nối được thực hiện dưới tác động của lực ép.Khi kết thúc chu kỳ hàn, dòng điện được tắt và sau đó giải phóng lực nén.

Hàn điện trở thường được thực hiện ở mật độ dòng điện 5-10 kA và công suất riêng 10-15 kVA trên 1 cm2 mặt cắt ngang của các bộ phận được hàn. Loại hàn này thường được sử dụng để kết nối các bộ phận có tiết diện nhỏ (lên đến khoảng 300 mm2).

Trong hàn đối đầu có hâm nóng, quá trình gia nhiệt các bộ phận được thực hiện trong ba hoặc hai giai đoạn liên tiếp - gia nhiệt trước, nung nóng và làm nóng lần cuối, hoặc chỉ trong hai giai đoạn cuối.

Tại thời điểm hàn ban đầu, các bộ phận được hàn tiếp xúc với lực nén 5 - 20 MPa, sau đó dòng điện được bật, làm nóng các mối nối đến 600 - 800 ° C (đối với thép), giống như trong hàn đối đầu không nóng chảy. Sau đó, lực áp suất giảm xuống 2 - 5 MPa, do đó điện trở tiếp xúc tăng lên và theo đó, dòng điện hàn giảm.

Với việc giải phóng lực nén, diện tích tiếp xúc thực tế của các đầu của các bộ phận giảm xuống, dòng điện chạy tới một số điểm tiếp xúc hạn chế và làm nóng chúng đến nhiệt độ nóng chảy, và khi tiếp tục gia nhiệt trong những điều kiện này, kim loại sẽ quá nóng đến nhiệt độ hóa hơi tại các điểm riêng lẻ.

Dưới tác động của áp suất quá mức, hơi kim loại được rút ra khỏi vùng tiếp xúc hàn và đẩy các hạt kim loại lỏng vào không khí dưới dạng quạt tia lửa và một phần kim loại nóng chảy chảy thành từng giọt. Đằng sau các phần nhô ra bị phá hủy, các phần nhô ra tiếp xúc nối tiếp nhau, tạo ra các đường dẫn mới cho dòng điện hàn để lặp lại hiệu ứng đã đặt.

Quá trình nung chảy tuần tự các đầu của các bộ phận dọc theo các gờ cơ bản tiếp tục cho đến khi các đầu của các bộ phận hàn được phủ một màng kim loại bán lỏng liên tục, sau đó tạo ra tính liên tục kim loại của mối hàn với lực phá vỡ tương đối nhỏ. . Trong trường hợp này, lượng kim loại nóng chảy dư thừa được ép ra khỏi tiếp điểm dưới dạng lỗ (vành).

Việc gia nhiệt các đầu nhô ra của các bộ phận hàn được thực hiện chủ yếu bằng cách dẫn nhiệt từ tiếp điểm hàn, trong đó nhiệt độ có tầm quan trọng lớn nhất. Sự nóng lên của các bộ phận giữa các điện cực kết nối và nguồn điện do dòng điện chạy qua trong quá trình nấu chảy lại là rất nhỏ.

Việc điều chỉnh lượng năng lượng được cung cấp tại một điện trở tiếp xúc nhất định được xác định bởi các điều kiện của quá trình hàn có thể được thực hiện bằng cách thay đổi dòng điện hàn hoặc bằng cách thay đổi khoảng thời gian của dòng điện.

Cách thức hoạt động của máy hàn đối đầu được minh họa trong hình. 2.

Cơm. 2. Sơ đồ máy hàn mông: 1 — giường, 2 — thanh dẫn, 3 — tấm cố định, 4 — tấm di động, 5 — thiết bị cấp liệu, 6 — thiết bị kẹp, 7 — bộ hạn chế, 8 — máy biến áp, 9 — dây dẫn dòng điện linh hoạt , Pzazh — lực siết của sản phẩm, Ros — lực gây nhiễu của sản phẩm.

Máy hàn mông được phân loại như sau.

1. Theo phương pháp hàn — đối với hàn điện trở và chớp cháy (cháy liên tục hoặc chớp nóng).

2. Với đăng ký trước — phổ thông và chuyên ngành.

3. Theo thiết kế của cơ cấu trợ lực — với lò xo, đòn bẩy, trục vít (từ vô lăng), dẫn động khí nén, thủy lực hoặc cơ điện.

4.Bằng cách bố trí các kẹp — với các kẹp lệch tâm, đòn bẩy và vít, và việc kẹp đòn bẩy và vít có thể được thực hiện thủ công hoặc cơ giới hóa bằng dẫn động khí nén, thủy lực hoặc cơ điện.

5. Theo phương pháp lắp ráp và cài đặt — cố định và di động.

hàn điểm

Trong hàn điểm, các bộ phận được nối thường nằm giữa hai điện cực được cố định trong giá đỡ điện cực đặc biệt. Dưới tác động của cơ chế áp suất, các điện cực ép chặt các bộ phận cần hàn, sau đó dòng điện được bật.

Do có dòng điện chạy qua, các bộ phận được hàn nhanh chóng được nung nóng đến nhiệt độ hàn và sự giải phóng nhiệt lớn nhất xảy ra ở các bề mặt được nối, nơi nhiệt độ có thể vượt quá nhiệt độ nóng chảy của các bộ phận được hàn.

Trong bộ lễ phục. Hình 3 cho thấy sự phân bố nhiệt độ dọc theo mặt cắt ngang của các bộ phận hàn, đặc trưng của giai đoạn cuối cùng của quá trình hàn thép.

Cơm. 3. Trường nhiệt độ trong giai đoạn cuối của quá trình hàn điểm

Nhiệt độ cao nhất được quan sát thấy ở phần bóng mờ trung tâm của vị trí hàn - lõi... Bề mặt tiếp xúc của bộ phận sẽ được hàn bằng điện cực (thường có làm mát bằng nước) được làm nóng đến nhiệt độ tương đối thấp, nhưng với sự có mặt của lõi lỏng hoặc bán lỏng và lõi kim loại dẻo liền kề, lực nén của các điện cực gây ra các vết lõm trên bề mặt phôi hàn.

Nhiệt độ lõi tại điểm hàn thường cao hơn một chút so với nhiệt độ nóng chảy của kim loại.Đường kính của lõi nóng chảy xác định đường kính của điểm hàn, thường bằng đường kính của bề mặt tiếp xúc của điện cực.

Thời gian hàn một chỗ phụ thuộc vào chiều dày và tính chất vật lý của vật liệu làm chi tiết hàn, công suất của máy hàn và lực ép. Thời gian này thay đổi từ phần nghìn giây (đối với các tấm màu rất mỏng) đến vài giây (đối với các bộ phận bằng thép dày). Để ước tính sơ bộ, thời gian để hàn một điểm thép nhẹ có thể được lấy bằng 1 giây trên 1 mm độ dày của tấm hàn. Tốc độ nung nóng kim loại đến nhiệt độ hàn phụ thuộc đáng kể vào cường độ tỏa nhiệt.

máy hàn điểm

hàn cuộn

Trong kiểu hàn này, việc nối các bộ phận có đường nối liên tục hoặc không liên tục được thực hiện bằng cách đi qua các bộ phận cần hàn, được nạp bằng các con lăn quay (Hình 4).

Cơm. 4. Nguyên lý hàn lăn: 1 — máy biến áp hàn, 2 — điện cực trục lăn, 3 — truyền động trục lăn, 4 — bộ phận hàn

Về bản chất, hàn cuộn tương tự như hàn điểm. Hàn cuộn thường được gọi là hàn đường nối, nói đúng ra là không chính xác, vì khái niệm hàn đường nối có thể được mở rộng cho hầu hết các loại hàn.

Máy hàn trục lăn thường được trang bị hai dòng cấp nguồn, một dòng được dẫn động và dòng còn lại quay do ma sát khi di chuyển chi tiết cần hàn.

Hàn cuộn thường được sử dụng để kết nối các bộ phận có thành mỏng, ví dụ, trong sản xuất thùng nhiên liệu và thùng vận chuyển các vật liệu khác nhau.

Có ba chế độ hàn con lăn.

1. Chuyển động liên tục của các bộ phận hàn so với các con lăn với nguồn cung cấp dòng điện liên tục. Phương pháp này được sử dụng khi hàn các bộ phận có tổng độ dày không quá 1,5 mm, vì với độ dày lớn, mối nối đi ra từ dưới các con lăn, ở trạng thái dẻo, có thể bị đứt do tách lớp. Ngoài ra, với nguồn cung cấp dòng điện liên tục, các bộ phận hàn sẽ bị biến dạng đáng kể.

2. Chuyển động liên tục của các bộ phận hàn so với các con lăn với nguồn cung cấp dòng điện không liên tục. Phương pháp phổ biến nhất này tạo ra các đường nối ít biến dạng trong các sản phẩm có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

3. Chuyển động không liên tục của các bộ phận hàn so với các con lăn với nguồn cung cấp dòng điện bị gián đoạn (hàn bước).

Hàn cuộn rất hiệu quả trong sản xuất tàu có thành mỏng, trong sản xuất ống kim loại hàn và một số sản phẩm khác.

Các yếu tố chính của máy con lăn là giường, cánh tay trên và dưới với điện cực con lăn, cơ chế nén, truyền động con lăn và máy biến áp hàn với dây dẫn linh hoạt.

Máy biến áp của máy con lăn hoạt động ở chế độ chuyên sâu với PR = 50 - 60%, đòi hỏi phải tăng cường làm mát cuộn dây của chúng.

Máy hàn con lăn được chia: theo tính chất lắp đặt - cố định và di động, theo mục đích - phổ thông và chuyên dụng, theo vị trí của các con lăn so với mặt trước của máy - để hàn ngang, hàn dọc và hàn dọc. phổ quát với khả năng di chuyển các con lăn. đối với vị trí của các con lăn so với sản phẩm — với sự sắp xếp hai mặt và một mặt, theo phương pháp quay của các con lăn — với một ổ đĩa cho một con lăn, với một ổ đĩa đối với cả hai con lăn, với một con lăn trên, di chuyển dọc theo một giá đỡ cố định, và với một con lăn và trục gá phía dưới có thể di chuyển, theo thiết bị của cơ cấu nén - lò xo đòn bẩy, được điều khiển bởi động cơ điện, khí nén và thủy lực, theo số lượng con lăn — trong con lăn đơn, con lăn đôi và con lăn nhiều.

Công suất của các loại máy lu phổ biến nhất thường là 100 - 200 kVA, tương tự như việc hàn điểm các bộ phận mỏng, nó có thể được thực hiện bằng các xung dòng điện xả của tụ điện mà các loại máy lu khác nhau được sản xuất.

Cơm. 5. Máy hàn điện trở