Punktsvetsning

Punktsvetsningsprocessen tenderar att härda materialet, vilket gör att det blir skevt. Detta minskar materialets utmattningshållfasthet och kan sträcka ut materialet samt glöda det. De fysiska effekterna av punktsvetsning är bland annat inre sprickor, ytsprickor och ett dåligt utseende. De kemiska egenskaper som påverkas är bland annat metallens inre motstånd och dess korrosiva egenskaper.

Svetstiderna är ofta mycket korta, vilket kan orsaka problem med elektroderna – de kan inte röra sig tillräckligt snabbt för att hålla materialet fastspänt. Svetsregulatorer använder en dubbelpuls för att komma runt detta problem. Under den första pulsen kan det hända att elektrodkontakten inte klarar av att göra en bra svetsning. Den första pulsen mjukar upp metallen. Under pausen mellan de två pulserna kommer elektroderna närmare varandra och får bättre kontakt.

Under punktsvetsning inducerar den stora elektriska strömmen ett stort magnetfält, och den elektriska strömmen och magnetfältet interagerar med varandra för att också producera ett stort magnetiskt kraftfält, vilket driver den smälta metallen att röra sig mycket snabbt med en hastighet på upp till 0,5 m/s. Värmeenergifördelningen vid punktsvetsning kan därför förändras dramatiskt av den smälta metallens snabba rörelse. Den snabba rörelsen vid punktsvetsning kan observeras med höghastighetsfotografering.

Den grundläggande punktsvetsaren består av en strömförsörjning, en energilagringsenhet (t.ex. en kondensatorbank), en omkopplare, en svetstransformator och svetselektroderna. Energilagringselementet gör det möjligt för svetsaren att leverera höga momentana effektnivåer. Om effektkraven inte är höga behövs inte energilagringselementet. Strömbrytaren gör att den lagrade energin dumpas in i svetstransformatorn. Svetstransformatorn sänker spänningen och höjer strömmen. En viktig egenskap hos transformatorn är att den minskar den strömnivå som strömbrytaren måste hantera. Svetselektroderna är en del av transformatorns sekundärkrets. Det finns också en kontrollbox som hanterar brytaren och kan övervaka svetselektrodens spänning eller ström.

Det motstånd som presenteras för svetsaren är komplicerat. Det finns motståndet i den sekundära lindningen, kablarna och svetselektroderna. Det finns också kontaktmotståndet mellan svetselektroderna och arbetsstycket. Det finns arbetsstyckets motstånd och kontaktmotståndet mellan arbetsstyckena.

I början av svetsen är kontaktmotstånden vanligtvis höga, så det mesta av den initiala energin kommer att förbrukas där. Den värmen och klämkraften kommer att mjuka upp och jämna ut materialet vid gränssnittet mellan elektrod och material och skapa bättre kontakt (dvs. sänka kontaktmotståndet). Följaktligen kommer mer elektrisk energi att gå in i arbetsstycket och de två arbetsstyckenas anslutningsmotstånd. När elektrisk energi levereras till svetsen och får temperaturen att stiga, leder elektroderna och arbetsstycket bort värmen. Målet är att tillföra tillräckligt med energi så att en del av materialet inom punkten smälter utan att hela punkten smälter. Punktens omkrets leder bort mycket värme och håller omkretsen vid en lägre temperatur. Den inre delen av fläcken har mindre värme som leds bort, så den smälter först. Om svetsströmmen appliceras för länge smälter hela fläcken, materialet tar slut eller misslyckas på annat sätt och ”svetsen” blir ett hål.

Den spänning som behövs för svetsning beror på motståndet hos det material som ska svetsas, plåttjockleken och den önskade storleken på klumpen. Vid svetsning av en vanlig kombination som 1,0 + 1,0 mm stålplåt är spänningen mellan elektroderna endast ca 1,5 V i början av svetsen men kan sjunka så lågt som 1 V i slutet av svetsen. Denna spänningsminskning beror på den minskning av motståndet som orsakas av att arbetsstycket smälter. Spänningen i öppen krets från transformatorn är högre än så, vanligtvis i intervallet 5 till 22 volt.

Svetspunktens motstånd förändras när den flyter och blir flytande. Modern svetsutrustning kan övervaka och justera svetsen i realtid för att säkerställa en jämn svets. Utrustningen kan försöka styra olika variabler under svetsen, till exempel ström, spänning, effekt eller energi.

Svetsstorlekar varierar från 5 till 500 kVA. Mikropunktsvetsare, som används i en rad olika branscher, kan gå ner till 1,5 kVA eller mindre för behov av precisionssvetsning.

Det är vanligt att en spray av smälta metalldroppar (gnistor) kastas ut från svetsområdet under processen.

Resistanspunktsvetsning genererar ingen ljusbåge, så UV-skydd behövs inte. OSHA kräver genomskinliga ansiktsskydd eller skyddsglasögon för skydd mot stänk, men kräver ingen filterlins.