Понимание наплавной стыковой сварки: подробный обзор

Наплавная стыковая сварка, или сопротивление стыковая сварка, — это процесс, при котором сращивание происходит одновременно на всей площади двух соприкасающихся поверхностей. Из-за электрического сопротивления между двумя сторонами тепло для сварки получается в обоих методах. Простые различия между методами дуговой и стыковой сварки. Часто эти термины используются чрезмерно или взаимозаменяемо, что может вводить в заблуждение. В каждом процессе сопротивления сварки два или более куска металла сближаются теплом и давлением в течение регулируемого периода. Фундаментальная формула выражается как:

Тепло = I²RT
I = ток сварки в амперах
R = электрическое сопротивление сварных деталей
T = время

Используя вторичный переменный ток (AC) или постоянный ток (DC) с однофазным или трехфазным основным входным управлением, все процессы дуговой и стыковой сварки могут быть выполнены.

Как работает наплавная стыковая сварка?

При дуговой сварке молниеподобные ожоги порождают дефекты на свариваемых поверхностях. Стыковая сварка — один из старейших типов сопротивления пайки, используемых в металлургической промышленности. Хотя дуговая и стыковая сварка выполняются на идентичном сварочном оборудовании, применение давления и тока являются наиболее заметными исключениями.

В случае основной стыковой сварки две детали для сварки сначала давятся. Затем подается ток, нагревающий контактную поверхность достаточно, чтобы приложенное давление могло соединить детали вместе. Другими словами, с точки зрения как тока, так и трения, одностадийный метод — это стыковая сварка. До тех пор пока шов не станет пластичным, давление и ток подаются в течение сварочного периода. Непрерывное давление, обычно от пневматического цилиндра, создает эффект ковки и полученный сварочный шов, а также устраняет размягченную область. Без изменения тока или натяжения это делается в цикле. При настоящей стыковой сварке нет внезапного брызгания. В шове финальный наплав обычно гладкий и симметричный. Очень мало неравномерного выброса металла обнаружено.

Соединение проводов и стержней малого диаметра, таких как катушки для непрерывных линейных операций, изготовление лентопиловых полотен и использование каркасов из проволоки — примеры современных применений техники стыковой сварки переменным током. На материале с шероховатыми краями и двумя неточно выровненными концами может использоваться вспышка сварки.

Развитие наплавной стыковой сварки

Хотя стыковая сварка широко использовалась в ранние годы промышленности, она уступила место из-за сильного тока, необходимого для нагрева концов большой заготовки до температуры ковки. Также требовалась тщательная подготовка кончиков. Сварочные поверхности заготовки должны были быть очень чистыми, плоскими и параллельными. Если не квалифицированы должным образом, горячие точки на сварочной грани могут расти из-за неправильного течения тока.

Полагали, что стыковая сварка дает более слабые швы, чем дуговая сварка. Разработка современных микропроцессорных контроллеров и использование постоянного тока и точного управления контактными поверхностями опровергли это убеждение. Изначально стыковая сварка была ограничена небольшими машинами 5–100 кВА и однофазным переменным током. Для более крупных применений требуются высокие токи. Этот высокий спрос на вторичный ток давит на первичный источник питания потребителя, что требует больших распределительных устройств.

В более поздние годы для стыковой сварки использовалось трехфазное питание постоянным током. Сварочная система, оснащенная трехфазным источником постоянного тока, гарантирует сбалансированный линейный спрос, сниженный первичный ток и более равномерный нагрев сварочной зоны. Индукционные ошибки уменьшаются, давая больше свободы в проектировании устройства. Более крупные поперечные сечения как ферристых, так и неферристых материалов были успешно сварены с использованием трехфазной стыковой сварки постоянным током.

Трехфазное питание постоянным током несет дополнительные расходы, однако с его выпрямителем, физическими размерами и связанными компонентами, необходимыми для работы системы стыковой сварки. Трехфазное управление необходимо, как и улучшенное водоснабжение в выпрямленной вторичной обмотке трансформатора. Научный анализ показал, что более узкая теплово-воздействуемая зона (HAZ) может быть создана на трехфазном стыковом сварочном аппарате постоянным током. Дальнейшие испытания показали, что не было значительного улучшения производительности трехфазной стыковой сварки постоянным током по сравнению с однофазной дуговой сваркой переменным током.

Как работает вспышка сварки?

Термин «вспышка сварки» вполне самоописателен — действие генерируется «вспышкой» в процессе. Тепло генерируется в процессе дуговой сварки контактным сопротивлением на границе дугового уровня, а не касанием сопротивления, как в процессе стыковой сварки. В то время как стыковая сварка — одностадийная операция, дуговая сварка — двухстадийная.

Движение вспышки — первый шаг. Ток заготовок вызывает мерцание или дугу, касающуюся границы между двумя концами материала. Мерцание возрастает до тех пор, пока материал не перейдет в пластическое состояние. Этот метод мерцания создает теплово-воздействуемую зону, очень похожую на стыковую сварку.

Дополнительные шаги включаются перед вспышкой сварки: огонь или предогрев и нагрев. По мере того как область пластифицируется и достигает нужной температуры, начинается второй этап процесса — сжатие или сварка. Два конца заготовок соединяются позже вместе с очень сильной силой, достаточной для того, чтобы материал вспучился. Он выталкивает пластичный металл из шва вместе с большей частью примесей.

Преимущества наплавной стыковой сварки

Как и в большинстве процессов сопротивления сварки, технология быстро меняет применение как стыковых, так и вспышек сварок. Продолжающееся производство механизмов управления, источников питания AC и DC, новых гидравлик и сервоклапанов улучшили оба процесса. Примерно в то же время эта передовая технология расширила диапазон реализаций, которые могут быть выполнены. Из-за количества объектов и компонентов, которые могут быть сварены стыковой или вспышкой сварки, каждое применение должно проверяться отдельно. Производственные требования, среда, чистота и эстетика самого шва играют важную роль в выборе этих двух методов сопротивления сварки.

При правильном использовании оба метода дают высококачественные швы без газовой защиты и наплавного материала. Эти процессы сейчас используются во множестве применений, включая авиакосмическую, сельскохозяйственную и строительную отрасли, колеса. Сплавы, включая никель, в отдельных сплавах, турбинные и реактивные кольца двигателей, шасси самолетов, ободы маховиков и более алюминий, вольфрам и медь. Наплавная стыковая сварка и вспышка сварки — разные ветви семьи сопротивления сварки. В ранние годы своего развития недопонимание придало им несправедливую репутацию черного искусства. Сегодня технологические достижения стали возможны благодаря наплавной стыковой сварке и дуговой сварке, которые стали высококонтролируемыми, надежными и эффективными процессами плавления металла.