Ponthegesztés

A ponthegesztési eljárás hajlamos megkeményíteni az anyagot, ami vetemedést okoz. Ez csökkenti az anyag fáradási szilárdságát, és megnyújthatja az anyagot, valamint izzíthatja azt. A ponthegesztés fizikai hatásai közé tartoznak a belső repedések, a felületi repedések és a rossz megjelenés. Az érintett kémiai tulajdonságok közé tartozik a fém belső ellenállása és korróziós tulajdonságai.

A hegesztési idők gyakran nagyon rövidek, ami problémákat okozhat az elektródákkal – nem tudnak elég gyorsan mozogni ahhoz, hogy az anyagot befogva tartsák. A hegesztésvezérlők kettős impulzust használnak, hogy megkerüljék ezt a problémát. Az első impulzus során előfordulhat, hogy az elektróda érintkezése nem képes jó hegesztést létrehozni. Az első impulzus megpuhítja a fémet. A két impulzus közötti szünet alatt az elektródák közelebb kerülnek egymáshoz és jobban érintkeznek.

A ponthegesztés során a nagy elektromos áram nagy mágneses teret indukál, és az elektromos áram és a mágneses tér kölcsönhatásba lép egymással, így nagy mágneses erőtér is keletkezik, ami az olvadt fémet nagyon gyors, akár 0,5 m/s sebességű mozgásra készteti. Így a ponthegesztés során a hőenergia eloszlása drámaian megváltozhat az olvadt fém gyors mozgása miatt. A ponthegesztés gyors mozgása nagysebességű fényképezéssel megfigyelhető.

A ponthegesztő alapkészülék egy tápegységből, egy energiatároló egységből (pl. kondenzátorbank), egy kapcsolóból, egy hegesztőtranszformátorból és a hegesztőelektródákból áll. Az energiatároló elem lehetővé teszi, hogy a hegesztő nagy pillanatnyi teljesítményszinteket adjon le. Ha a teljesítményigény nem nagy, akkor az energiatároló elemre nincs szükség. A kapcsoló hatására a tárolt energia a hegesztőtranszformátorba kerül. A hegesztőtranszformátor csökkenti a feszültséget és növeli az áramot. A transzformátor fontos jellemzője, hogy csökkenti az áramszintet, amelyet a kapcsolónak kezelnie kell. A hegesztőelektródák a transzformátor szekunder áramkörének részét képezik. Van egy vezérlődoboz is, amely a kapcsolót kezeli, és figyelemmel kísérheti a hegesztőelektródák feszültségét vagy áramát.

A hegesztőnek bemutatott ellenállás bonyolult. Ott van a szekunder tekercselés, a kábelek és a hegesztőelektródák ellenállása. Ott van még a hegesztőelektródák és a munkadarab közötti érintkezési ellenállás. Van a munkadarabok ellenállása és a munkadarabok közötti érintkezési ellenállás.

A hegesztés kezdetén az érintkezési ellenállások általában magasak, így a kezdeti energia nagy része ott fog eloszlani. Ez a hő és a szorítóerő megpuhítja és kisimítja az anyagot az elektróda-anyag határfelületen, és jobb érintkezést tesz lehetővé (azaz csökkenti az érintkezési ellenállást). Következésképpen több elektromos energia kerül a munkadarabba és a két munkadarab kapcsolódási ellenállása csökken. Ahogy az elektromos energia a hegesztésbe jut, és a hőmérséklet emelkedését okozza, az elektródák és a munkadarab elvezetik ezt a hőt. A cél az, hogy annyi energiát juttassunk be, hogy a foltban lévő anyag egy része megolvadjon anélkül, hogy az egész folt megolvadna. A folt kerülete sok hőt vezet el, és a kerületet alacsonyabb hőmérsékleten tartja. A folt belseje kevesebb hőt vezet el, ezért az olvad meg először. Ha a hegesztőáramot túl sokáig alkalmazzák, az egész pont megolvad, az anyag kifolyik vagy más módon meghibásodik, és a “hegesztési varrat” lyukká válik.

A hegesztéshez szükséges feszültség a hegesztendő anyag ellenállásától, a lemezvastagságtól és a rög kívánt mérettől függ. Egy gyakori kombináció, például 1,0 + 1,0 mm-es acéllemez hegesztésekor az elektródák közötti feszültség a hegesztés kezdetén csak kb. 1,5 V, de a hegesztés végén akár 1 V-ra is csökkenhet. Ez a feszültségcsökkenés a munkadarab olvadása által okozott ellenálláscsökkenésből adódik. A transzformátor nyílt áramköri feszültsége ennél magasabb, jellemzően az 5 és 22 volt közötti tartományban van.

A hegesztési pont ellenállása az áramlás és a cseppfolyósodás során változik. A modern hegesztőberendezések képesek a hegesztési varratot valós időben nyomon követni és beállítani, hogy biztosítsák az egyenletes hegesztést. A berendezés a hegesztés során különböző változók, például az áram, a feszültség, a teljesítmény vagy az energia szabályozására törekedhet.

A hegesztőberendezések mérete 5 és 500 kVA között mozog. A különböző iparágakban használt mikro ponthegesztők 1,5 kVA vagy annál kisebb teljesítményűek lehetnek a precíziós hegesztési igényekhez.

A folyamat során gyakran előfordul, hogy olvadt fémcseppek (szikrák) permetét lövik ki a hegesztési területről.

Az ellenállásos ponthegesztés nem hoz létre fényes ívet, így UV-védelemre nincs szükség. Az OSHA a fröccsenések elleni védelemhez átlátszó arcvédőt vagy védőszemüveget ír elő, de nem követel meg semmilyen szűrőlencsét.