Punktsvejsning

Punktsvejsningsprocessen har en tendens til at hærde materialet, hvilket får det til at skævvride. Dette reducerer materialets træthedsstyrke, og kan strække materialet samt udgløde det. De fysiske virkninger af punktsvejsning omfatter indre revner, overfladesprækker og et dårligt udseende. De kemiske egenskaber, der påvirkes, omfatter metallets indre modstand og dets korrosive egenskaber.

Svejsetiden er ofte meget kort, hvilket kan give problemer med elektroderne – de kan ikke bevæge sig hurtigt nok til at holde materialet fastspændt. Svejsecontrollere vil bruge en dobbeltpuls for at omgå dette problem. Under den første puls er elektrodekontakten måske ikke i stand til at lave en god svejsning. Den første puls vil blødgøre metallet. I pausen mellem de to pulser vil elektroderne komme tættere på hinanden og skabe bedre kontakt.

Ved punktsvejsning inducerer den store elektriske strøm et stort magnetfelt, og den elektriske strøm og magnetfeltet interagerer med hinanden og skaber også et stort magnetisk kraftfelt, som får det smeltede metal til at bevæge sig meget hurtigt med en hastighed på op til 0,5 m/s. Som sådan kan varmeenergifordelingen ved punktsvejsning ændres dramatisk af det smeltede metals hurtige bevægelse. Den hurtige bevægelse ved punktsvejsning kan observeres med højhastighedsfotografering.

Den grundlæggende punktsvejser består af en strømforsyning, en energilagerenhed (f.eks. en kondensatorbank), en afbryder, en svejsetransformator og svejseelektroderne. Energilagringselementet gør det muligt for svejseren at levere høje øjeblikkelige effektniveauer. Hvis strømbehovet ikke er højt, er energilagringselementet ikke nødvendigt. Afbryderen bevirker, at den lagrede energi bliver dumpet ind i svejsetransformatoren. Svejsetransformatoren nedtrapper spændingen og optrapper strømmen. En vigtig egenskab ved transformeren er, at den reducerer det strømniveau, som afbryderen skal håndtere. Svejseelektroderne er en del af transformatorens sekundære kredsløb. Der er også en kontrolboks, der styrer kontakten og kan overvåge svejseelektrodens spænding eller strøm.

Den modstand, der præsenteres for svejseren, er kompliceret. Der er modstanden i den sekundære vikling, kablerne og svejseelektroderne. Der er også kontaktmodstanden mellem svejseelektroderne og arbejdsemnet. Der er modstanden i arbejdsstykkerne og kontaktmodstanden mellem arbejdsstykkerne.

I begyndelsen af svejsningen er kontaktmodstandene normalt høje, så det meste af den indledende energi vil blive spredt der. Denne varme og spændingskraften vil blødgøre og udglatte materialet ved elektrode-materiale-grænsefladen og skabe bedre kontakt (dvs. sænke kontaktmodstanden). Som følge heraf vil der gå mere elektrisk energi ind i emnet, og de to emners grænsemodstand vil blive reduceret. Når den elektriske energi tilføres svejsningen og får temperaturen til at stige, leder elektroderne og arbejdsemnet varmen væk. Målet er at tilføre tilstrækkelig energi til, at en del af materialet inden for punktet smelter, uden at hele punktet smelter. Omkredsen af punktet vil lede meget varme væk og holde omkredsen ved en lavere temperatur. Den indvendige del af pletten får mindre varme ledt væk, så den smelter først. Hvis svejsestrømmen anvendes for længe, smelter hele punktet, materialet løber ud eller svigter på anden måde, og “svejsningen” bliver til et hul.

Den nødvendige spænding til svejsning afhænger af modstanden i det materiale, der skal svejses, pladetykkelsen og den ønskede størrelse af klumpen. Ved svejsning af en almindelig kombination som 1,0 + 1,0 mm stålplade er spændingen mellem elektroderne kun ca. 1,5 V i starten af svejsningen, men kan falde helt ned til 1 V ved slutningen af svejsningen. Dette fald i spændingen skyldes den reduktion i modstanden, der skyldes, at emnet smelter. Den åbne kredsløbsspænding fra transformeren er højere end dette, typisk i intervallet 5 til 22 volt.

Svejsepunktets modstand ændres, efterhånden som det flyder og bliver flydende. Moderne svejseudstyr kan overvåge og justere svejsningen i realtid for at sikre en ensartet svejsning. Udstyret kan søge at styre forskellige variabler under svejsningen, f.eks. strøm, spænding, effekt eller energi.

Svejseapparaternes størrelse varierer fra 5 til 500 kVA. Mikropunktsvejseapparater, der anvendes i en række forskellige industrier, kan gå ned til 1,5 kVA eller mindre til behov for præcisionssvejsning.

Det er almindeligt, at der under processen udsendes en spray af smeltede metaldråber (gnister) fra svejseområdet.

Ved modstandspunktsvejsning genereres der ingen lysbue, så UV-beskyttelse er ikke nødvendig. OSHA kræver gennemsigtige ansigtsskærme eller beskyttelsesbriller til beskyttelse mod stænk, men kræver ikke nogen filterlinse.