Zgrzewanie punktowe

Proces zgrzewania punktowego ma tendencję do utwardzania materiału, powodując jego wypaczanie. Zmniejsza to wytrzymałość zmęczeniową materiału i może spowodować jego rozciągnięcie, jak również wyżarzanie. Fizyczne skutki zgrzewania punktowego obejmują wewnętrzne pęknięcia, pęknięcia powierzchniowe i zły wygląd. Wpływ na właściwości chemiczne obejmuje opór wewnętrzny metalu i jego właściwości korozyjne.

Czasy spawania są często bardzo krótkie, co może powodować problemy z elektrodami – nie mogą one poruszać się wystarczająco szybko, aby utrzymać materiał zaciśnięty. Kontrolery spawania używają podwójnego impulsu, aby obejść ten problem. Podczas pierwszego impulsu, kontakt elektrody może nie być w stanie wykonać dobrego spawu. Pierwszy impuls spowoduje zmiękczenie metalu. Podczas przerwy pomiędzy dwoma impulsami, elektrody zbliżą się do siebie i uzyskają lepszy kontakt.

Podczas zgrzewania punktowego, duży prąd elektryczny indukuje duże pole magnetyczne, a prąd elektryczny i pole magnetyczne oddziałują na siebie, wytwarzając również duże pole sił magnetycznych, co powoduje, że stopiony metal porusza się bardzo szybko z prędkością do 0,5 m/s. W związku z tym, rozkład energii cieplnej w zgrzewaniu punktowym może zostać drastycznie zmieniony przez szybki ruch stopionego metalu. Szybki ruch w zgrzewaniu punktowym można obserwować za pomocą fotografii o dużej prędkości.

Podstawowa zgrzewarka punktowa składa się ze źródła zasilania, elementu magazynującego energię (np. baterii kondensatorów), przełącznika, transformatora spawalniczego i elektrod spawalniczych. Element magazynujący energię umożliwia zgrzewarce dostarczanie wysokich poziomów mocy chwilowej. Jeśli zapotrzebowanie na moc nie jest wysokie, wówczas element magazynujący energię nie jest potrzebny. Przełącznik powoduje zrzucenie zmagazynowanej energii do transformatora spawalniczego. Transformator spawalniczy obniża napięcie i zwiększa natężenie prądu. Ważną cechą transformatora jest to, że zmniejsza on poziom prądu, który musi być obsługiwany przez wyłącznik. Elektrody spawalnicze są częścią obwodu wtórnego transformatora. Istnieje również skrzynka kontrolna, która zarządza przełącznikiem i może monitorować napięcie lub prąd elektrod spawalniczych.

Opór przedstawiony spawaczowi jest skomplikowany. Jest to rezystancja uzwojenia wtórnego, kabli i elektrod spawalniczych. Istnieje również opór kontaktowy pomiędzy elektrodami spawalniczymi a spawanym przedmiotem. Istnieje opór przedmiotów obrabianych oraz opór styku pomiędzy przedmiotami obrabianymi.

Na początku spawania opory styku są zwykle wysokie, więc większość początkowej energii zostanie rozproszona właśnie tam. Ciepło i siła docisku spowodują zmiękczenie i wygładzenie materiału na styku elektroda-materiał i lepszy kontakt (czyli obniżenie rezystancji styku). W konsekwencji, więcej energii elektrycznej trafi do przedmiotu obrabianego i zmniejszy się rezystancja połączenia dwóch przedmiotów obrabianych. Ponieważ energia elektryczna jest dostarczana do spoiny i powoduje wzrost temperatury, elektrody i przedmiot obrabiany odprowadzają to ciepło. Celem jest dostarczenie takiej ilości energii, aby część materiału w miejscu zgrzewu stopiła się bez konieczności stopienia całego miejsca zgrzewu. Obwód plamki odprowadzi dużo ciepła i utrzyma niższą temperaturę na obwodzie. Do wnętrza plamki odprowadzane jest mniej ciepła, więc topi się ona jako pierwsza. Jeśli prąd zgrzewania jest stosowany zbyt długo, cała plama topi się, materiał się wyczerpuje lub w inny sposób zawodzi, a „zgrzew” staje się dziurą.

Napięcie potrzebne do zgrzewania zależy od oporu zgrzewanego materiału, grubości blachy i pożądanego rozmiaru bryłki. Podczas spawania popularnej kombinacji, takiej jak blacha stalowa 1,0 + 1,0 mm, napięcie między elektrodami wynosi tylko około 1,5 V na początku spoiny, ale może spaść nawet do 1 V na końcu spoiny. Ten spadek napięcia wynika z obniżenia oporu spowodowanego topnieniem materiału. Napięcie otwartego obwodu z transformatora jest wyższe, zwykle w zakresie od 5 do 22 V.

Oporność miejsca zgrzewania zmienia się w miarę jego płynięcia i upłynniania. Nowoczesne urządzenia spawalnicze mogą monitorować i regulować spoinę w czasie rzeczywistym, aby zapewnić spójność spoiny. Sprzęt może dążyć do kontrolowania różnych zmiennych podczas zgrzewania, takich jak prąd, napięcie, moc lub energia.

Wielkości zgrzewarek wahają się od 5 do 500 kVA. Mikro zgrzewarki punktowe, stosowane w różnych gałęziach przemysłu, mogą osiągać moc 1,5 kVA lub mniejszą dla potrzeb zgrzewania precyzyjnego.

Powszechne jest wyrzucanie rozpylonych kropel stopionego metalu (iskier) z obszaru zgrzewu podczas procesu.

Odporne zgrzewanie punktowe nie generuje jasnego łuku, więc ochrona przed promieniowaniem UV nie jest wymagana. OSHA wymaga przezroczystych osłon twarzy lub gogli do ochrony przed odpryskami, ale nie wymaga żadnych soczewek z filtrem.

.