ניתוח עקרונות ומדריך יישום של מכונת ריתוך נקודתית, ידע מקצועי

ידע מקצועי במדריך הניתוח והיישום העקרוני של מכונות ריתוך נקודתיות. המפעל שלנו מתמחה בייצור מכונות ריתוך תחת, מכונות ריתוך נקודתיות, מכונות ריתוך תפרים, מכונות ריתוך בצורת מיוחד וכו'.
ריתוך נקודתי הוא תהליך של ריתוך נקודות בודדות על משטח המגע של רכיב מרותך במפרק. ריתוך נקודתי מחייב מתכות להיות בעלות פלסטיות טובה. בעת הריתוך, נקו תחילה את פני החלק המרותך, ולאחר מכן הרכיבו את הפח המרותך על ידי חפיפה ולחיצה בין שתי אלקטרודות נחושת גליליות, והפעילו כוח כדי ללחוץ אותה בחוזקה. כאשר מועבר זרם גדול מספיק, נוצרת כמות גדולה של חום התנגדות במגע הצלחת, המחממת במהירות את המתכת באזור המרכזי החם ביותר למצב פלסטי או מותך גבוה, ויוצרים בריכת התכה נוזלית בצורת עדשה. המשיכו לשמור על לחץ, נתק את הזרם ולאחר שהמתכת מתקררת נוצר מפרק הלחמה.
ריתוך נקודתי משמש רק עבור ריתוך מבני חך דק, רשת מתכת, רכיבים מבניים מפלדה צולבים וכו' ללא דרישות איטום עקב המרווח המסוים בין נקודות הריתוך. אם האלקטרודה העמודית מוחלפת באלקטרודה בצורת דיסק, האלקטרודה נלחצת בחוזקה כנגד חתיכת הריתוך ומסתובבת, וחתיכת הריתוך מוזנת ברציפות בין האלקטרודות בצורת דיסק, ולאחר מכן מפעימה בחשמל. זה יכול ליצור נקודת ריתוך רציפה וחופפת, ליצור תפר ריתוך, אשר נקרא ריתוך תפר. הוא משמש בעיקר לריתוך לוחות דקים החופפים רכיבים מבניים עם דרישות איטום או דרישות חוזק מפרקים גבוהות, כגון מיכלי שמן, מיכלי מים וכו'.
ניתן לסווג מכונות ריתוך נקודתיות לסוגים אוניברסליים (אוניברסליים) ולסוגים מיוחדים בהתאם למטרותיהם. על פי מספר מפרקי הלחמה המרותכים בו זמנית, ישנם סוגים נקודתיים אחת, כפולות ורב נקודות. על פי מצב ההולכה של מנגנון הלחץ, ישנם סוג דוושה, סוג פקה מנוע חשמלי, סוג פנאומטי, סוג הידראולי, סוג מרוכב (סוג דחיסת גז-נוזל) וכו'.
עקרון של מכונת ריתוך נקודתית
שיטת הריתוך על ידי הפעלת לחץ דרך אלקטרודות וניצול חום ההתנגדות שנוצר מהזרם העובר דרך משטח המגע והאזורים הסמוכים של המפרק לאחר הריתוך נקראת ריתוך התנגדות. לריתוך התנגדות יש את המאפיינים של יעילות ייצור גבוהה, עלות נמוכה, חיסכון בחומרים ואוטומציה קלה. לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב במגזרים תעשייתיים שונים כגון תעופה, חלל, אנרגיה, אלקטרוניקה, רכב ותעשייה קלה, והוא אחד מתהליכי הריתוך החשובים.
1, ייצור וגורמי השפעה של חום ריתוך
החום שנוצר במהלך ריתוך נקודתי נקבע על ידי המשוואה הבאה: Q=IIRt (J) -- (1)
בנוסחה: Q - חום שנוצר (J), I - זרם ריתוך (A), R - התנגדות אלקטרודה (אוהם), t - זמן ריתוך (s)
1. התנגדות R וגורמים המשפיעים על R
התנגדות בין האלקטרודות כוללת את ההתנגדות Rw של חומר העבודה עצמו, התנגדות המגע Rc בין שני חלקי עבודה, והתנגדות המגע Rew בין האלקטרודה לחומר העבודה. כלומר, R=2Rw+Rc+2Rew - (2) כפי שמוצג באיור
כאשר חומר העבודה והאלקטרודה קבועים, ההתנגדות של חומר העבודה תלויה בהתנגדות שלו. לכן, התנגדות היא ביצועים חשובים של החומר המרותך. למתכות בעלות התנגדות גבוהה יש מוליכות ירודה (כגון נירוסטה), בעוד למתכות בעלות התנגדות נמוכה יש מוליכות טובה (כגון סגסוגת אלומיניום). לכן, בעת ריתוך נקודתי של נירוסטה, יצירת חום קלה אך פיזור חום קשה, וכאשר ריתוך נקודתי סגסוגת אלומיניום, יצירת חום קשה אך פיזור חום קל. בעת ריתוך נקודתי, הראשון יכול להשתמש בזרם קטן (כמה אלפי אמפר), בעוד שהאחרון חייב להשתמש בזרם גדול (עשרות אלפי אמפר). ההתנגדות תלויה לא רק בסוג המתכת, אלא גם במצב הטיפול בחום, שיטת העיבוד והטמפרטורה של המתכת.
משך ההתנגדות למגע קצר וקיים בדרך כלל בשלבים המוקדמים של הריתוך, בשל שתי סיבות:
(1) נוכחות של שכבות תחמוצת או לכלוך בעל התנגדות גבוהה על פני השטח של חלקי עבודה ואלקטרודות יכולה לעכב באופן משמעותי את זרימת הזרם. שכבות תחמוצת ולכלוך מוגזמות יכולות אפילו למנוע הולכת זרם.
(2) בתנאי משטח נקיים מאוד, בשל המיקרו
נצפתה חוסר אחידות, מה שגורם לחומר העבודה ליצור רק נקודות מגע מקומיות על משטחים מחוספסים. התכנסות הקווים הנוכחיים בנקודת המגע. עקב הפחתת נתיב הזרם, ההתנגדות בנקודת המגע גדלה.
בהשוואה ל-Rc ו-Rw, ההתנגדות Rew בין האלקטרודה לחומר העבודה היא בדרך כלל נמוכה יותר בסגסוגות נחושת בשל ההתנגדות והקשיות הנמוכים שלהן, שיש לה השפעה קטנה יותר על היווצרות גרעיני היתוך. לכן, אנו רואים בהשפעתה פחותה.
2. השפעת זרם הריתוך
מנוסחה (1), ניתן לראות כי לזרם יש השפעה גדולה יותר על יצירת החום, הן מההתנגדות והן מהזמן. לכן, במהלך תהליך הריתוך, זהו פרמטר שיש לשלוט בו בקפדנות. הגורמים העיקריים לשינויים בזרם הם תנודות מתח ברשת החשמל ושינויי עכבה במעגל המשני של מכונת ריתוך AC. שינויי עכבה נובעים משינויים בצורה הגיאומטרית של המעגל או מהחדרת כמויות שונות של מתכת מגנטית למעגל המשני. עבור מכונות ריתוך DC, לשינויים בעכבת המעגל המשני אין השפעה משמעותית על הזרם.
3. השפעת זמן הריתוך
על מנת להבטיח את גודל ליבת ההיתוך ואת חוזק נקודת הריתוך, זמן הריתוך וזרם הריתוך יכולים להשלים זה את זה בטווח מסוים. על מנת לקבל חוזק מסוים של חיבורי הלחמה, ניתן להשתמש בזרם גבוה ובזמן קצר (תנאים חזקים, הידועים גם כמפרט קשיח), או להשתמש בזרם נמוך וזמן ארוך (תנאים חלשים, הידועים גם כמפרט רך). הבחירה בין מפרטים קשיחים לרכים תלויה בביצועים, בעובי ובכוח של מכונת הריתוך המשמשת למתכת. קיים גבול עליון ותחתון לזרם ולזמן הנדרש למתכות בעלות תכונות ועוביים שונים, אשר יש להשתמש בהם כסטנדרט.
4. השפעות של לחץ אלקטרודה
ללחץ האלקטרודה יש ​​השפעה משמעותית על ההתנגדות הכוללת R בין שתי האלקטרודות. ככל שלחץ האלקטרודה עולה, R יורד באופן משמעותי, בעוד שהעלייה בזרם הריתוך אינה משמעותית ואינה יכולה להשפיע על הפחתת ייצור החום הנגרמת כתוצאה מהירידה ב-R. לכן, חוזק מפרק ההלחמה יורד תמיד עם עליית לחץ הריתוך . הפתרון הוא הגדלת זרם הריתוך תוך הגברת לחץ הריתוך.
5. השפעת צורת האלקטרודה ותכונות החומר
בשל העובדה ששטח המגע של האלקטרודה קובע את צפיפות הזרם, ההתנגדות החשמלית והמוליכות התרמית של חומר האלקטרודה קשורים לייצור ופיזור של חום. לכן, לצורה ולחומר של האלקטרודה יש ​​השפעה משמעותית על היווצרות גרעיני היתוך. כאשר קצה האלקטרודה מתעוות ונשחק, שטח המגע גדל וחוזק מפרק ההלחמה פוחת.
6. השפעת מצב משטח העבודה
התחמוצות, הלכלוך, השמן וזיהומים אחרים על פני השטח של חומר העבודה מגבירים את ההתנגדות למגע. שכבת תחמוצת עבה מדי יכולה אפילו למנוע מעבר זרם. הולכה מקומית, עקב צפיפות זרם מופרזת, עלולה לגרום להתזות ולשריפת פני השטח. נוכחות שכבת תחמוצת יכולה גם להשפיע על חימום לא אחיד של מפרקי הלחמה שונים, ולגרום לתנודות באיכות הריתוך. לכן, ניקוי יסודי של פני השטח של חומר העבודה הוא תנאי הכרחי כדי להבטיח קבלת חיבורים באיכות גבוהה.
2, איזון תרמי ופיזור חום
במהלך ריתוך נקודתי, רק חלק קטן מהחום הנוצר משמש ליצירת הריתוך, וחלק גדול יותר הולך לאיבוד עקב הולכה או קרינה לחומרים סמוכים. משוואת שיווי המשקל התרמי היא:
Q=Q1+Q2- (3) כאשר: Q1- חום היווצרות גרעין, Q2- איבוד חום
החום היעיל Q1 תלוי בתכונות התרמופיזיקליות של המתכת ובכמות המתכת המותכת, ואינו תלוי בתנאי הריתוך המשמשים. Q1=10%-30%Q, גבול תחתון למתכות בעלות מוליכות תרמית טובה (כגון אלומיניום, סגסוגות נחושת וכו'); מתכות בעלות התנגדות חשמלית גבוהה ומוליכות תרמית ירודה (כגון נירוסטה, סגסוגות בטמפרטורה גבוהה וכו') כפופות לגבול עליון. אובדן החום Q2 כולל בעיקר את החום המוליך דרך האלקטרודה (30% -50% Q) ואת החום המוליך דרך חלק העבודה (כ-20% Q). כ-5% מהחום המוקרן לאטמוספירה.
3, מחזור ריתוך
מחזור הריתוך של ריתוך נקודתי וריתוך הקרנה מורכב מארבעה שלבים בסיסיים (כפי שמוצג בתהליך הריתוך הנקודתי):
1) שלב קדם לחיצה - האלקטרודה מורידה לשלב החיבור הנוכחי על מנת לוודא שהאלקטרודה לוחצת בחוזקה את חומר העבודה, כך שיהיה לחץ מתאים בין חומרי העבודה.
2) זמן ריתוך - זרם הריתוך עובר דרך חומר העבודה, ומייצר חום ליצירת גוש ריתוך.
3) זמן תחזוקה - ניתקו את זרם הריתוך, והמשיכו לשמור על לחץ האלקטרודה עד שהליבה המותכת מתמצקת לחוזק מספק.
4) זמן מנוחה - מתחילת הרמת האלקטרודה ועד תחילת ירידת האלקטרודה שוב, מתחיל מחזור הריתוך הבא.
על מנת לשפר את הביצועים של חיבורים מרותכים, לפעמים יש צורך להוסיף אחד או יותר מהדברים הבאים למחזור הבסיסי:
1) הגבר את הלחץ המקדים כדי למנוע פערים בין חלקי עבודה עבים ולהבטיח התאמה הדוקה.
2) שימוש בפולסי חימום מראש כדי לשפר את הפלסטיות של מתכות, מה שמקל על חיבור הדוק של חלקי עבודה ומניעת התזה; בעת ביצוע ריתוך קמור, זה יכול להבטיח שנקודות קמור מרובות יהיו במגע שווה עם הצלחת השטוחה לפני הריתוך, כדי להבטיח חימום עקבי בכל נקודה.
3) הגבר את לחץ הזיוף כדי לדחוס את גרעין ההיתוך ולמנוע סדקים או התכווצות.
4) שימוש בפולסי מזג או קירור איטי כדי לחסל את המבנה הרווה של פלדת סגסוגת, לשפר את התכונות המכניות של המפרקים, או למנוע סדקים והתכווצות מבלי להגביר את לחץ החישול.
4, סוגים וטווח ישים של זרם ריתוך
1. ניתן לשנות את זרם החילופין כדי להגדיל ולהקטין את הזרם בהדרגה, להשגת מטרת החימום והקירור מראש, מה שמועיל מאוד לריתוך סגסוגת אלומיניום. ניתן להשתמש במתח AC גם לריתוך נקודתי רב פעימות, המשאיר זמן קירור בין שני פולסים או יותר כדי לשלוט בקצב החימום. שיטה זו משמשת בעיקר לריתוך לוחות פלדה עבים.
2. מתח DC משמש בעיקר במצבים הדורשים זרם גבוה. מכיוון שרוב מכונות ריתוך DC מופעלות על ידי מקורות חשמל תלת פאזיים, היא מונעת חוסר איזון עומס תלת פאזי כאשר מסופק חשמל חד פאזי.
5, ריתוך במהלך ריתוך התנגדות מתכת
להלן האינדיקטורים העיקריים להערכת יכולת הריתוך של ריתוך התנגדות:
1. חומרים בעלי התנגדות מוליכות חשמלית ותרמית נמוכה ומוליכות תרמית גבוהה דורשים מכונות ריתוך בעלות הספק גבוה, בעלות יכולת ריתוך גרועה.
2. חוזק בטמפרטורה גבוהה של חומרים. מתכות בעלות חוזק תפוקה גבוה בטמפרטורות גבוהות (0.5-0.7Tm) מועדות לפגמים כגון ניתזים, התכווצות וסדקים במהלך ריתוך נקודתי, המחייבים שימוש בלחץ אלקטרודה גבוה. בעת הצורך, יש צורך להפעיל לחץ פרזול גדול לאחר הפסקת חשמל, מה שגורם לריתוך לקוי.
3. טווח טמפרטורות הפלסטיק של החומרים רגיש מאוד לתנודות בפרמטרים של תהליך הריתוך למתכות בעלות טווחי טמפרטורות פלסטיים צרים (כגון סגסוגות אלומיניום), המחייב שימוש במכונות ריתוך שיכולות לשלוט במדויק על פרמטרי תהליך ומעקב טוב אחר אלקטרודות. יכולת ריתוך לקויה.
4. רגישות החומרים לרכיבה תרמית. בהשפעת מחזוריות תרמית ריתוך, מתכות בעלות נטייה לכיבוי נוטות לפתח מבנים מוקשים וסדקים קרים; סגסוגות בעלות נקודות התכה נמוכות המועדות להיתוך זיהומים מועדות לפיצוח תרמי; מתכות שהתחזקו על ידי קירור מועדות לאזורי ריכוך. יש לנקוט באמצעי תהליך מקביל כדי למנוע פגמים אלו. לכן, למתכות בעלות רגישות תרמית גבוהה לרכיבה יש גם יכולת ריתוך גרועה.