Ce tableau montre clairement l'importance de l'entretien des électrodes. Ceci est important non seulement pour maintenir la qualité du joint soudé, qui est d'une importance primordiale, mais également pour réduire les contraintes inutiles sur l'équipement de soudage. Après avoir examiné les données tabulaires, vous pouvez tirer vos propres conclusions.
PROFIL DE LA POINTE
POINT DE SOUDURE
COURANT REQUIS, A
RÉSULTAT
MAINTENANCE CORRECTE DES ÉLECTRODES POUR LE SOUDAGE PAR POINTS PAR RÉSISTANCE ET PAR DÉGAGEMENT
Électrodes de soudage par projection
Pour assurer l'alignement précis requis pour un bon contact et une bonne qualité de soudure, les électrodes de soudage par projection doivent être positionnées directement sur la ligne centrale d'application de la pression. En plus de l'apparition de joints soudés de mauvaise qualité, un alignement insuffisant des électrodes peut entraîner des dommages à leurs surfaces [Fig. 1].
Une autre cause sérieuse de mauvaise soudure est le non-parallélisme des surfaces des électrodes. Cela entraîne une pression inégale sur les électrodes, ce qui fait que le métal en fusion s'échappe de la zone de soudure pendant le cycle de soudage. Dans le cas où la soudure a traversé la partie portante de l'électrode, les reliefs sont endommagés et l'isolant peut griller. De plus, le non-parallélisme conduit à mordre les pointes d'électrodes par leurs parties d'appui pendant le soudage, entraînant une brûlure de la pièce au point de contact avec des reliefs déplacés, et un décalage par rapport aux pièces d'accouplement de l'équipement de soudage est possible [Figue. 2].
DEVRAIT
... conserver une réserve d'électrodes sur la machine pour minimiser les temps d'arrêt dus au remplacement des électrodes,
... rectifier les électrodes sur un tour,
...utilisez du cuivre spécial de grade 3 pour les pointes des électrodes.
NE FAIS PAS ÇA
... limer les électrodes (une surface inégale entraînera soit une soudure partielle, soit une projection de métal hors de la zone de soudure),
Électrodes de soudage par points
Dans le soudage par points par contact, la concentration thermique dépend de la taille et de la forme des pointes d'électrode. Le soudage est effectué sur toute la zone sous la pointe de l'électrode traversée par le courant. Les pointes des électrodes de soudage par points de petit diamètre se décomposent ou s'usent beaucoup plus rapidement que leurs homologues de soudage par décharge et doivent donc être affûtées régulièrement pour maintenir un bon contact [fig. 3].
DEVRAIT
... conserver une réserve d'électrodes sur la machine,
... rectifier périodiquement les électrodes sur une machine spécialisée,
... pour modifier le diamètre des pointes lorsque vous travaillez avec différentes épaisseurs de métal soudé.
NE FAIS PAS ÇA
... limer les électrodes (une surface inégale entraînera un manque de pénétration),
... stocker les électrodes dans des endroits où des dommages à leurs surfaces sont possibles,
... utilisez une clé à molette pour retirer les électrodes.
1. Pour assurer un alignement parfait, les surfaces et les axes des électrodes doivent être parallèles. Cela peut être testé en insérant un morceau de charbon de bois et une feuille de papier blanc propre entre les électrodes et en faisant fonctionner les électrodes en mode test. L'impression sur papier qui en résulte montrera la taille et l'uniformité du plan de contact entre les deux surfaces.
2. Utilisez une chemise d'eau si nécessaire et maintenez-la aussi près que possible de la surface de soudage.
3. Gardez le matériau à souder propre : exempt d'huile, de film, de saleté et d'autres corps étrangers.
4. Suivez la procédure de soudage prescrite.
ÉLECTRODES DE SOUDAGE ET SUPPORTS
RECOMMANDÉ |
INTERDIT |
| 1. Utilisez un matériau d'électrode adapté à votre tâche. 2. Utilisez des électrodes standard dans la mesure du possible. 3. Utilisez des pointes du diamètre optimal pour l'épaisseur spécifiée des matériaux à souder. 4. Utilisez des tuyaux transparents pour surveiller en permanence le débit d'eau à travers les électrodes. 5. Connectez le tuyau d'alimentation en eau à l'entrée appropriée sur le support de sorte que l'eau entre en premier dans le tuyau de refroidissement central. 6. Refroidissez les électrodes avec de l'eau qui coule au moins 7 litres par minute à travers chaque pointe. 7. Assurez-vous que le tube interne du système de refroidissement du support est inséré dans le trou d'eau de la pièce à main à une profondeur de 6 mm. 8. Ajustez la hauteur du tube de liquide de refroidissement interne du support lors du passage à une pointe d'une longueur différente. 9. Assurez-vous que l'extrémité supérieure du tube du système de refroidissement du support est coupée à un angle qui ne provoquera pas le blocage de la pointe et ne coupera pas l'alimentation en eau. 10. Appliquez une fine couche de lubrifiant spécial sur la tige de la pièce à main avant de l'insérer dans le support pour faciliter son extraction. 11. Utilisez des supports de type éjecteur pour retirer facilement les pointes et éviter d'endommager les tiges des pointes. 12. Gardez la pièce à main et le support propres, lisses et exempts de corps étrangers. 13. Meulez les électrodes de soudage par points assez souvent pour maintenir la qualité de la soudure. 14. Meulez les électrodes sur un tour à la forme originale si possible. 15. Utilisez un morceau de cuir ou un maillet en caoutchouc pour niveler le support ou la pointe. 16. Alimentez le liquide de refroidissement des deux côtés du disque lors du soudage continu. 17. Utilisez des disques de moletage spécialement conçus pour maintenir la forme appropriée du disque de soudage à la molette. |
1. N'utilisez jamais d'électrodes ou de matériaux d'électrode inconnus. 2. Évitez les pointes spéciales, décalées ou personnalisées lorsque le travail peut être effectué avec une pointe droite standard. 3. N'utilisez pas de petites pointes pour souder de grandes pièces lourdes et vice versa. 4. Assurez-vous d'ouvrir l'alimentation en eau de refroidissement à pleine capacité avant de souder. 5. N'utilisez jamais un tuyau qui est desserré sur le mamelon d'alimentation en eau sur le support. 6. Ne pas fuir, obstruer ou endommager votre outil à eau. 7. Évitez d'utiliser des supports avec des tubes qui fuient ou sont déformés. 8. N'utilisez jamais de porte-électrodes qui n'ont pas de tubes de refroidissement internes réglables. 9. Ne laissez pas le tube se boucher en raison de l'accumulation d'impuretés. Quelques gouttes d'huile à intervalles raisonnables aideront à maintenir le tube en bon état de fonctionnement. 10. Ne laissez pas les électrodes inutilisées dans les supports pendant de longues périodes. 11. N'utilisez pas de clés à molette ou d'outils similaires pour retirer les électrodes. 12. Évitez d'utiliser de la céruse ou des composés similaires pour sceller les adaptateurs qui fuient. 13. Ne laissez jamais la pointe d'une électrode de soudage par points s'aplatir au point que l'affûtage devienne difficile. 14. N'utilisez jamais de disques grossiers pour affûter les électrodes. 15. Ne frappez pas le support ou la pointe avec un maillet en acier lors de la mise à niveau de l'outil. 16. Évitez d'utiliser des disques trop fins pour une chaleur ou une charge physique donnée lors du soudage à la molette. 17. Ne laissez pas les disques de soudage dépasser des pièces à souder. |
Une durabilité élevée des électrodes et une bonne qualité de soudage par points ne sont pas possibles sans un entretien approprié des électrodes. De 3 à 10 % du temps de travail du soudeur est consacré à l'entretien des électrodes. Un bon entretien des électrodes permet à une paire d'électrodes de réaliser 30 ... 100 000 points de soudure, tandis que la consommation de l'alliage d'électrode n'est que de 5 ... 20 g pour mille points soudés.
L'entretien des électrodes des machines ponctuelles consiste en deux opérations: nettoyer les électrodes directement sur la machine et remplir l'électrode retirée sur un tour ou une machine spéciale.
La fréquence de dénudage dépend principalement du matériau à souder. Lors du soudage d'acier avec une surface bien préparée, dans certains cas, il est possible de se passer de décapage, dans d'autres, le décapage requis est effectué après avoir soudé plusieurs centaines de points. Lors du soudage d'alliages d'aluminium, le nettoyage des électrodes est nécessaire après 30 ... Le même phénomène est observé lors du soudage d'autres matériaux à point de fusion inférieur, comme par exemple le magnésium.
Le décapage doit être effectué de manière à obtenir une surface d'électrode propre sans enlever une grande quantité de métal. Pour simplifier cette opération et faciliter les conditions de travail lors du dénudage des électrodes, des dispositifs spéciaux sont utilisés.
Le dispositif le plus simple est représenté sur la Fig. 1. Il s'agit d'une spatule avec des évidements à double face dans lesquels du papier de verre est inséré. La spatule est insérée entre les électrodes comprimées et, lorsqu'elle est tournée autour de l'axe des électrodes, elle nettoie leurs surfaces de contact.
Riz. 1. Dispositif de dénudage manuel des électrodes :
1 - peau; 2 - évidement sphérique.
Au lieu d'une telle spatule, vous pouvez utiliser une plaque d'acier pour dénuder les électrodes avec une surface de contact plane ou un morceau de caoutchouc pour dénuder les électrodes avec une surface de travail sphérique. Les électrodes à surface de contact plate sont nettoyées simultanément ou alternativement, avec une surface sphérique - simultanément, avec une petite force de compression. Après décapage, les traces de poussières abrasives sont éliminées avec un chiffon sec.
La volonté de mécaniser le processus de nettoyage de la surface de contact des électrodes a conduit à la création d'appareils à entraînement électrique ou pneumatique. Sur la fig. La figure 2 montre une machine pneumatique pour le dénudage des électrodes.
Riz. 2. Machine à dénuder les électrodes pneumatiques à angle
La nécessité de nettoyer la surface de contact est déterminée visuellement, en fonction de l'état de la surface du produit à souder, mais des tentatives sont connues pour déterminer le moment du nettoyage à l'aide de dispositifs spéciaux.
À l'aide du contrôle logiciel, non seulement l'installation de l'unité soudée, le courant de soudage et le temps de soudage sont effectués, mais également un signal est donné sur la nécessité de nettoyer les électrodes.
Il est proposé de déterminer le moment du dénudage de l'électrode en comparant la luminosité du faisceau lumineux réfléchi par la surface de contact de l'électrode avec la luminosité du faisceau réfléchi par la surface de l'étalon. Ce procédé permet également d'arrêter le processus de soudage sous l'action d'un signal dont l'amplitude augmente lorsque la surface utile de l'électrode est contaminée.
Remplir la partie travaillante d'une électrode usée afin de lui redonner sa forme d'origine peut se faire de plusieurs manières. La moindre qualité est le remplissage avec une petite lime. Il est recommandé d'utiliser des stations-service spéciales à ces fins. Un exemple d'amorçage manuel est illustré à la fig. 3.
Riz. 3. Remplisseur manuel d'électrode :
1 - corps; 2 - vis. 3 - incisives; 4 - poignée.
Il est également recommandé d'utiliser des remplisseuses pneumatiques spéciales équipées d'une fraise à surfacer dont le profil de la partie coupante correspond au profil de la partie travaillante de l'électrode. Une fraise spéciale est insérée dans le mandrin d'une perceuse à main conventionnelle et vous permet de traiter simultanément les surfaces coniques et plates de la partie active de l'électrode.
Une bonne façon d'enfiler les électrodes est d'enfiler sur des tours avec un contrôle de jauge.
Avec un grand nombre d'électrodes rechargeables, il est conseillé d'utiliser des machines spéciales du type.
Pour changer rapidement les électrodes sans dommage, il est recommandé d'utiliser des électrodes aplaties clés en main ou d'utiliser des extracteurs spéciaux.
L'extracteur le plus simple (Fig. 4) est une pince à vis de conception spéciale.
Riz. 4. Extracteur de la conception la plus simple :
1 - corps; 2 - meurt; 3 - vis de serrage.
La récupération des électrodes usées pour le soudage par points n'a pas été pratiquée auparavant. Récemment, une technologie a été développée pour la restauration des électrodes des machines de soudage par points par surfaçage à l'arc. La dureté, la conductivité électrique et la résistance des électrodes régénérées correspondent aux propriétés des électrodes constituées de tiges. L'application de la méthode de récupération de l'électrode par rechargement pour une seule machine multipoint permet d'économiser jusqu'à 500 kg de bronze par an.
Le soudage par points, grâce à l'émergence d'appareils portables compacts tels que BlueWeldPlus, devient populaire non seulement dans les applications à l'échelle industrielle, mais aussi dans la vie quotidienne. Le point faible de cette technologie réside dans les électrodes pour le soudage par contact : leur faible résistance effraie souvent le consommateur.
Raisons de la fragilité des électrodes de soudage par résistance
Le processus de soudage par contact comprend les étapes suivantes :
- Préparation préliminaire de la surface des pièces à assembler - elle ne doit pas être facilement nettoyée de la saleté et des oxydes, mais également très lisse afin d'éliminer les irrégularités de la tension de champ électrique résultante.
- Serrage manuel ou mécanique des produits soudés - avec une augmentation de la force de serrage, l'intensité de la diffusion et la résistance mécanique de la soudure augmentent.
- Fusion locale des métaux dans la zone de pressage par la chaleur d'un courant électrique, à la suite de quoi un joint soudé est formé. Le serrage des électrodes à ce stade évite la formation de projections de soudure.
- Coupure du courant et refroidissement progressif de la soudure.
Ainsi, le matériau des électrodes pour le soudage par contact subit non seulement des contraintes thermiques importantes, mais également des charges mécaniques. Par conséquent, un certain nombre d'exigences lui sont imposées - conductivité électrique élevée, résistance thermique élevée (y compris en raison de fluctuations de température constantes), valeurs accrues de résistance à la compression, faible coefficient de capacité thermique. Un nombre limité de métaux ont un tel complexe de propriétés. Tout d'abord, il s'agit de cuivre et d'alliages à base de celui-ci, cependant, ils ne répondent pas toujours aux exigences de production.
En raison de l'amélioration constante des caractéristiques énergétiques des produits fabriqués, de nombreuses marques orientent le consommateur vers l'utilisation uniquement d'électrodes de marque "leur propre", ce qui n'est pas toujours observé. En conséquence, la qualité des soudures obtenues à l'aide de cette technologie diminue et la confiance dans le processus de soudage électrique par contact lui-même est ébranlée.
Ces problèmes sont surmontés de deux manières : en améliorant les types et les conceptions des électrodes de soudage pour le soudage par points, et en développant de nouveaux matériaux utilisés pour la fabrication de telles électrodes. Pour les utilisateurs privés, le prix de l'émission compte également.
Matériaux d'électrode
Selon GOST 2601, le critère de qualité de la couture finie est sa résistance à la traction ou au cisaillement. Elle dépend de l'intensité de la puissance thermique dans la zone de décharge électrique, et est donc liée principalement aux caractéristiques thermophysiques du matériau d'électrode.
L'utilisation d'électrodes en cuivre est inefficace pour deux raisons. Premièrement, le cuivre, étant un métal très ductile, n'a pas une élasticité suffisante pour restaurer complètement la forme géométrique des électrodes entre les cycles de travail. Deuxièmement, le cuivre est très rare et le remplacement fréquent des électrodes entraîne des coûts financiers élevés.
Les tentatives d'utilisation de cuivre durci plus dur ne réussissent pas: pour les matériaux écrouis, parallèlement à une augmentation de la dureté, la température de recristallisation diminue, par conséquent, à chaque cycle de travail, l'usure de l'extrémité de travail de l'électrode de soudage par résistance augmentera . Par conséquent, les alliages de cuivre avec l'ajout d'un certain nombre d'autres métaux ont reçu une application pratique. En particulier, l'introduction de cadmium, de béryllium, de magnésium, de zinc et d'aluminium dans un alliage de cuivre ne modifie pas significativement la conductivité thermique, mais améliore la dureté lorsqu'il est chauffé. La stabilité de l'électrode contre les charges thermiques dynamiques est augmentée par le fer, le nickel, le chrome et le silicium.
Lors de la sélection du matériau optimal pour les électrodes de soudage pour le soudage par contact, ils sont guidés par l'indicateur de la conductivité électrique spécifique de l'alliage. Moins il diffère (vers le bas) de la conductivité électrique du cuivre pur - 0,0172 Ohm mm 2 / m, mieux c'est.
La résistance la plus efficace à l'usure et à la déformation est démontrée par les alliages, qui comprennent le cadmium (0,9 ... 1,2%), le magnésium (0,1 ... 0,9%) et le bore (0,02 ... 0,03%).
Le choix du matériau pour les électrodes de soudage par points dépend également des tâches spécifiques du processus. Trois groupes peuvent être distingués :
- Électrodes conçues pour le soudage par résistance dans des conditions difficiles (alternance continue de cycles, températures de surface jusqu'à 450 ... 500ºС). Ils sont fabriqués à partir de bronzes contenant du chrome et du zirconium (Br.Kh, Br.KhTsr 0,6-0,05. Bronzes au nickel-silicium (Br.KN1-4), ainsi que des bronzes en outre alliés au titane et au béryllium (Br.NTB), utilisés pour le soudage par points des aciers et alliages inoxydables et réfractaires.
- Électrodes utilisées à des températures de contact sur la surface jusqu'à 250 ... 300ºС (soudage d'aciers ordinaires au carbone et faiblement alliés, de produits en cuivre et en aluminium). Ils sont fabriqués à partir d'alliages de cuivre de grades MS et MK.
- Électrodes pour des conditions de fonctionnement relativement légères (températures de surface jusqu'à 120 ... 200ºС). Les matériaux utilisés sont le bronze au cadmium Br.Kd1, le bronze au chrome Br.Kh08, le bronze au silicium-nickel Br.NK, etc.. Ces électrodes peuvent également être utilisées pour le soudage électrique par contact au rouleau.
Il est à noter que, par ordre décroissant de conductivité électrique (par rapport au cuivre pur), ces matériaux sont rangés dans l'ordre suivant : .NK → Br.Kd1 → Br.KN1-4. En particulier, le chauffage jusqu'à la température requise d'une électrode en bronze Br.KhTsr 0,6-0,05 se produira environ deux fois plus vite que celui obtenu à partir du bronze Br.KN1-4.
Conceptions d'électrodes
L'endroit le moins résistant de l'électrode est sa partie travaillante sphérique. L'électrode est rejetée si l'augmentation des dimensions de la crosse dépasse 20 % des dimensions primaires. La conception des électrodes est déterminée par la configuration de la surface à souder. Il existe les versions suivantes de l'outil
- Avec une partie travaillante cylindrique et une partie d'atterrissage conique.
- Avec une partie conique d'atterrissage et de travail et une section cylindrique de transition.
- Avec une extrémité de travail sphérique.
- Avec extrémité de travail biseautée.
De plus, les électrodes peuvent être pleines et composites.
Lors de l'auto-fabrication (ou du réaffûtage), il est recommandé de maintenir les rapports de dimensions suivants pour lesquels l'outil aura une durabilité maximale :
- Pour calculer le diamètre d de l'électrode, la dépendance Р = (3…4)d 2 est utilisée, où Р est la compression requise réelle des électrodes pendant le processus de soudage électrique par résistance. À leur tour, les valeurs recommandées de la pression de refoulement, à laquelle les joints de la plus haute qualité sont obtenus, sont de 2,5 ... 4,0 kg / mm 2 de la surface de la soudure résultante;
- Pour les électrodes à partie travaillante conique, l'angle de conicité optimal varie de 1:10 (pour un outil avec une partie travaillante jusqu'à 30…32 mm) à 1:5 – sinon ;
- Le choix de l'angle du cône est également déterminé par la plus grande force de compression : à l'effort maximum, il est recommandé de prendre une conicité de 1:10, car assurant une résistance longitudinale accrue de l'électrode.
Les principales formes d'électrodes pour le soudage par résistance sont établies par GOST 14111. Par conséquent, en utilisant certains rapports de taille, il convient de prendre en compte les dimensions de l'espace d'assise de l'outil pour un modèle spécifique de machine de soudage par résistance.
Des économies importantes de matière peuvent être réalisées grâce à l'utilisation de structures composites. Dans le même temps, des matériaux à haute conductivité électrique sont utilisés pour la fabrication du boîtier, et la partie mobile amovible est en alliages à haute dureté et résistance à l'usure (y compris thermique). En particulier, les alliages céramique-métal de la société suisse AMRCO de grades A1W ou A1WC, contenant 56% de tungstène et 44% de cuivre, ont une combinaison similaire de propriétés. Leur conductivité électrique atteint 60% de la conductivité électrique du cuivre pur, ce qui détermine les faibles pertes thermiques lors du soudage. Les alliages de bronze avec des ajouts de chrome et de zirconium, ainsi que le tungstène, peuvent également être des matériaux recommandés.
Les électrodes pour le soudage par contact des alliages légers, où une force de serrage importante n'est pas requise, sont réalisées avec une partie travaillante sphérique, et il est conseillé d'utiliser des bronzes au silicium pour les mâchoires de contact des machines électriques de soudage par points.
Les caractéristiques mécaniques des électrodes doivent être dans les limites suivantes :
- dureté Brinell, HB - 1400 ... 2600;
- module de Young, GPa – 80…140 ;
- Moment de flexion ultime, kgcm - pas moins de 750 ... 800.
Les conceptions d'électrodes doivent toujours être creuses pour assurer un refroidissement efficace.
Le soudage par points est un type de soudage par contact. Avec cette méthode, le chauffage du métal à son point de fusion est effectué par la chaleur, qui se forme lorsqu'un courant électrique important passe d'une pièce à l'autre par le lieu de leur contact. Simultanément au passage du courant et quelque temps après, les pièces sont comprimées, ce qui entraîne une pénétration et une fusion mutuelles des sections chauffées du métal.
Les caractéristiques du soudage par points par résistance sont : un temps de soudage court (de 0,1 à plusieurs secondes), un courant de soudage élevé (plus de 1000 A), une faible tension dans le circuit de soudage (1-10 V, généralement 2-3 V), une force importante comprimant le soudage spot (de quelques dizaines à centaines de kg), une petite zone de fusion.
Le soudage par points est le plus souvent utilisé pour assembler des flans de tôle avec un chevauchement, moins souvent pour les matériaux de baguette de soudage. La gamme d'épaisseurs soudées par celui-ci va de quelques micromètres à 2-3 cm, cependant, le plus souvent, l'épaisseur du métal à souder varie de dixièmes à 5-6 mm.
Outre le soudage par points, il existe d'autres types de soudage par contact (bout à bout, couture, etc.), mais le soudage par points est le plus courant. Il est utilisé dans l'industrie automobile, la construction, l'électronique radio, la construction aéronautique et de nombreuses autres industries. Lors de la construction de liners modernes, notamment, plusieurs millions de points de soudure sont réalisés.
Popularité méritée
La forte demande de soudage par points est due à un certain nombre d'avantages dont il dispose. Parmi eux: pas besoin de consommables de soudage (électrodes, matériaux d'apport, flux, etc.), légères déformations résiduelles, simplicité et commodité de travail avec des machines à souder, précision de la connexion (pratiquement aucune soudure), respect de l'environnement, efficacité, sensibilité aux mécanisation et automatisation faciles, hautes performances. Les machines de soudage par points sont capables d'effectuer jusqu'à plusieurs centaines de cycles de soudage (soudures par points) par minute.Les inconvénients comprennent le manque d'étanchéité de la couture et la concentration des contraintes au point de soudure. De plus, ces derniers peuvent être considérablement réduits voire éliminés par des méthodes technologiques spéciales.
Séquence de processus en soudage par résistance par points
L'ensemble du processus de soudage par points peut être divisé en 3 étapes.- Compression des pièces provoquant une déformation plastique des microrugosités de la chaîne électrode-pièce-pièce-électrode.
- Allumer une impulsion de courant électrique, ce qui entraîne un échauffement du métal, sa fusion dans la zone de joint et la formation d'un noyau liquide. Au fur et à mesure que le courant passe, le noyau augmente en hauteur et en diamètre jusqu'à une taille maximale. Les liaisons se forment dans la phase liquide du métal. Dans le même temps, la sédimentation plastique de la zone de contact se poursuit jusqu'à la taille finale. La compression des pièces assure la formation d'une ceinture d'étanchéité autour du noyau en fusion, ce qui empêche le métal d'éclabousser hors de la zone de soudage.
- Coupure du courant, refroidissement et cristallisation du métal, se terminant par la formation d'un noyau coulé. Au refroidissement, le volume du métal diminue et des contraintes résiduelles apparaissent. Ces derniers sont un phénomène indésirable, qui est combattu de diverses manières. La force qui comprime les électrodes est supprimée avec un certain retard après la coupure du courant. Ceci fournit les conditions nécessaires pour une meilleure cristallisation du métal. Dans certains cas, dans la phase finale du soudage par points par résistance, il est même recommandé d'augmenter la force de serrage. Il fournit un forgeage du métal, ce qui élimine les inhomogénéités de soudure et soulage les contraintes.
Au cycle suivant, tout se répète à nouveau.
Paramètres de base du soudage par points par résistance
Les principaux paramètres du soudage par points par résistance comprennent: la force du courant de soudage (I CB), la durée de son impulsion (t CB), la force de compression des électrodes (F CB), la taille et la forme des surfaces de travail de les électrodes (R - avec une sphère, d E - avec une forme plate ). Pour une meilleure visualisation du procédé, ces paramètres sont présentés sous forme de cyclogramme reflétant leur évolution dans le temps.
Distinguer les modes de soudage dur et doux. Le premier se caractérise par un courant élevé, une courte durée de l'impulsion de courant (0,08-0,5 seconde selon l'épaisseur du métal) et une force de compression élevée des électrodes. Il est utilisé pour le soudage des alliages de cuivre et d'aluminium à haute conductivité thermique, ainsi que des aciers fortement alliés pour maintenir leur résistance à la corrosion.
En mode doux, les pièces sont chauffées plus en douceur avec un courant relativement faible. La durée de l'impulsion de soudage est de quelques dixièmes à plusieurs secondes. Les modes doux sont indiqués pour les aciers susceptibles de durcir. Fondamentalement, ce sont les modes doux qui sont utilisés pour le soudage par points par résistance à la maison, car la puissance des appareils dans ce cas peut être inférieure à celle du soudage dur.
Dimensions et forme des électrodes. A l'aide d'électrodes, le poste à souder est en contact direct avec les pièces à souder. Ils fournissent non seulement du courant à la zone de soudage, mais transmettent également la force de compression et évacuent la chaleur. La forme, les dimensions et le matériau des électrodes sont les paramètres les plus importants des machines de soudage par points.
Selon leur forme, les électrodes sont divisées en droites et bouclées. Les premiers sont les plus courants, ils sont utilisés pour souder des pièces qui permettent un libre accès des électrodes à la zone soudée. Leurs tailles sont normalisées par GOST 14111-90, qui établit les diamètres suivants des tiges d'électrodes : 10, 13, 16, 20, 25, 32 et 40 mm.
Selon la forme de la surface de travail, il existe des électrodes à pointes plates et sphériques, caractérisées respectivement par les valeurs du diamètre (d) et du rayon (R). La zone de contact de l'électrode avec la pièce dépend de la valeur de d et R, ce qui affecte la densité de courant, la pression et la taille du noyau. Les électrodes à surface sphérique ont une durée de vie plus longue (capables de faire plus de points avant le réaffûtage) et sont moins sensibles au désalignement que les électrodes à surface plane. Par conséquent, avec une surface sphérique, il est recommandé de fabriquer des électrodes utilisées dans les pinces, ainsi que des électrodes figurées qui fonctionnent avec de grandes déviations. Lors du soudage d'alliages légers (par exemple, aluminium, magnésium), seules des électrodes à surface sphérique sont utilisées. L'utilisation d'électrodes à surface plane à cette fin entraîne des bosses et des contre-dépouilles excessives à la surface des pointes et une augmentation des écarts entre les pièces après le soudage. Les dimensions de la surface de travail des électrodes sont choisies en fonction de l'épaisseur des métaux à souder. Il convient de noter que les électrodes à surface sphérique peuvent être utilisées dans presque tous les cas de soudage par points, tandis que les électrodes à surface plane ne sont très souvent pas applicables.
* - dans le nouveau GOST, au lieu d'un diamètre de 12 mm, 10 et 13 mm sont introduits.
Les parties d'atterrissage des électrodes (endroits connectés au support électrique) doivent assurer une transmission fiable de l'impulsion électrique et de la force de pression. Ils sont souvent réalisés sous la forme d'un cône, bien qu'il existe d'autres types de connexions - le long d'une surface cylindrique ou d'un filetage.
Le matériau des électrodes est d'une grande importance, car il détermine leur résistance électrique, leur conductivité thermique, leur stabilité thermique et leur résistance mécanique à haute température. Pendant le fonctionnement, les électrodes chauffent à des températures élevées. Le mode de fonctionnement thermocyclique, associé à une charge mécanique variable, provoque une usure accrue des parties actives des électrodes, entraînant une détérioration de la qualité des connexions. Pour que les électrodes puissent résister à des conditions de travail difficiles, elles sont fabriquées à partir d'alliages de cuivre spéciaux à haute résistance à la chaleur et à haute conductivité électrique et thermique. Le cuivre pur est également capable de fonctionner comme électrodes, cependant, il a une faible résistance et nécessite un réaffûtage fréquent de la partie active.
Courant de soudage. L'intensité du courant de soudage (I CB) est l'un des principaux paramètres du soudage par points. Il détermine non seulement la quantité de chaleur dégagée dans la zone de soudage, mais également le gradient de son augmentation dans le temps, c'est-à-dire taux de chauffage. Les dimensions de l'âme soudée (d, h et h 1) dépendent directement de I WT et augmentent proportionnellement à l'augmentation de I WT.
Il convient de noter que le courant qui traverse la zone de soudage (I CB) et le courant circulant dans le circuit secondaire de la machine à souder (I 2) diffèrent l'un de l'autre - et plus, plus la distance entre les points de soudure est petite. . La raison en est le courant de shunt (Ish) circulant à l'extérieur de la zone de soudage - y compris à travers les points précédemment réalisés. Ainsi, le courant dans le circuit de soudage de la machine doit être supérieur au courant de soudage de la valeur du courant shunt :
je 2 \u003d je CB + je w
Pour déterminer l'intensité du courant de soudage, vous pouvez utiliser différentes formules contenant divers coefficients empiriques obtenus de manière empirique. Dans les cas où une détermination précise du courant de soudage n'est pas requise (ce qui arrive le plus souvent), sa valeur est tirée de tableaux compilés pour différents modes de soudage et divers matériaux.
L'augmentation du temps de soudage permet de souder avec des courants bien inférieurs à ceux indiqués dans le tableau pour les appareils industriels.
temps de soudage. Le temps de soudage (t CB) s'entend comme la durée de l'impulsion de courant lors de la réalisation d'un point de soudage. Associé à l'intensité du courant, il détermine la quantité de chaleur dégagée dans la zone de connexion lorsqu'un courant électrique la traverse.
Avec une augmentation de t CB, la pénétration des pièces augmente et les dimensions du coeur du métal en fusion augmentent (d, h et h 1). Dans le même temps, l'évacuation de la chaleur de la zone de fusion augmente également, les pièces et les électrodes sont chauffées et la chaleur est dissipée dans l'atmosphère. Lorsqu'un certain temps est atteint, un état d'équilibre peut se produire, dans lequel toute l'énergie d'entrée est retirée de la zone de soudage, sans augmenter la pénétration des pièces et la taille du noyau. Par conséquent, une augmentation de t SW n'est recommandée que jusqu'à un certain point.
Lors du calcul précis de la durée de l'impulsion de soudage, de nombreux facteurs doivent être pris en compte - l'épaisseur des pièces et la taille du point de soudure, le point de fusion du métal à souder, sa limite d'élasticité, son coefficient d'accumulation de chaleur, etc. Il existe des formules complexes avec des dépendances empiriques, qui, si nécessaire, effectuent le calcul.
En pratique, le plus souvent le temps de soudage est pris selon les tableaux, en corrigeant, si nécessaire, les valeurs admises dans un sens ou dans l'autre, selon les résultats obtenus.
Force de compression. La force de compression (F CB ) affecte de nombreux processus de soudage par points par résistance : déformations plastiques se produisant dans le joint, dégagement et redistribution de la chaleur, refroidissement du métal et sa cristallisation dans le noyau. Avec une augmentation de F CB, la déformation du métal dans la zone de soudage augmente, la densité de courant diminue et la résistance électrique dans la section électrode-pièce-électrode diminue et se stabilise. À condition que les dimensions de l'âme restent inchangées, la résistance des points de soudure augmente avec l'augmentation de la force de compression.
Lors du soudage dans des conditions difficiles, des valeurs plus élevées de F CB sont utilisées que dans le soudage doux. Cela est dû au fait qu'avec une augmentation de la rigidité, la puissance des sources de courant et la pénétration des pièces augmentent, ce qui peut entraîner la formation de projections de métal en fusion. Une grande force de compression est juste conçue pour empêcher cela.
Comme déjà indiqué, afin de forger un point de soudure afin de soulager les contraintes et d'augmenter la densité du noyau, la technologie de soudage par points par résistance permet dans certains cas une augmentation à court terme de la force de compression après la désactivation de l'impulsion électrique . Le cyclogramme dans ce cas se présente comme suit.
Dans la fabrication des machines de soudage par résistance les plus simples à usage domestique, il n'y a aucune raison de s'engager dans des calculs de paramètres précis. Des valeurs approximatives pour le diamètre de l'électrode, le courant de soudage, le temps de soudage et la force de serrage peuvent être extraites de tableaux disponibles dans de nombreuses sources. Il faut seulement comprendre que les données des tableaux sont quelque peu surestimées (ou sous-estimées, si l'on tient compte du temps de soudage) par rapport à celles qui conviennent aux appareils domestiques où les modes doux sont généralement utilisés.
Préparation des pièces pour le soudage
La surface des pièces dans la zone de contact entre les pièces et à l'endroit de contact avec les électrodes est nettoyée des oxydes et autres contaminants. Avec un mauvais nettoyage, les pertes de puissance augmentent, la qualité des connexions se dégrade et l'usure des électrodes augmente. Dans la technologie de soudage par points par résistance, le sablage, les meules d'émeri et les brosses métalliques sont utilisés pour nettoyer la surface, ainsi que la gravure dans des solutions spéciales.Des exigences élevées sont imposées à la qualité de surface des pièces en alliages d'aluminium et de magnésium. Le but de la préparation de surface pour le soudage est d'éliminer, sans endommager le métal, un film d'oxydes relativement épais avec une résistance électrique élevée et inégale.
Matériel de soudage par points
Les différences entre les types existants de machines de soudage par points sont déterminées principalement par le type de courant de soudage et la forme de son impulsion, qui sont produits par leurs circuits électriques de puissance. Selon ces paramètres, l'équipement de soudage par points par résistance est divisé en types suivants :- machines à souder à courant alternatif;
- machines de soudage par points basse fréquence;
- machines à condensateur;
- Machines à souder à courant continu.
Chacun de ces types de machines a ses propres avantages et inconvénients sur les plans technologique, technique et économique. Les machines les plus utilisées pour le soudage à courant alternatif.
Machines de soudage par points à résistance AC. Un schéma de principe des machines de soudage par points à courant alternatif est présenté dans la figure ci-dessous.
La tension à laquelle le soudage est effectué est formée à partir de la tension secteur (220/380V) à l'aide d'un transformateur de soudage (TC). Le module thyristor (CT) assure la connexion de l'enroulement primaire du transformateur à la tension d'alimentation pendant le temps nécessaire à la formation d'une impulsion de soudage. À l'aide du module, vous pouvez non seulement contrôler la durée du temps de soudage, mais également contrôler la forme de l'impulsion appliquée en modifiant l'angle d'ouverture des thyristors.
Si l'enroulement primaire est constitué non pas d'un, mais de plusieurs enroulements, alors en les connectant dans diverses combinaisons les unes aux autres, il est possible de modifier le rapport de transformation, en obtenant différentes valeurs de la tension de sortie et du courant de soudage sur le secondaire enroulement.
En plus du transformateur de puissance et du module thyristor, les machines de soudage par points AC disposent d'un ensemble d'équipements de contrôle - une source d'alimentation pour le système de contrôle (transformateur abaisseur), des relais, des contrôleurs logiques, des panneaux de commande, etc.
Soudage de condensateur. L'essence du soudage par condensateur est qu'au début, l'énergie électrique s'accumule relativement lentement dans le condensateur lors de sa charge, puis elle est consommée très rapidement, générant une forte impulsion de courant. Cela permet d'effectuer le soudage en utilisant moins d'énergie du réseau par rapport aux machines de soudage par points conventionnelles.
En plus de cet avantage principal, le soudage par condensateur en a d'autres. Avec lui, il y a une consommation d'énergie contrôlée constante (celle qui s'est accumulée dans le condensateur) pour un joint soudé, ce qui assure la stabilité du résultat.
Le soudage se produit en un temps très court (centièmes et même millièmes de seconde). Cela donne un dégagement de chaleur concentré et minimise la zone affectée par la chaleur. Ce dernier avantage lui permet d'être utilisé pour souder des métaux à conductivité électrique et thermique élevée (alliages de cuivre et d'aluminium, argent, etc.), ainsi que des matériaux aux propriétés thermiques très différentes.
La microsoudure à condensateur rigide est utilisée dans l'industrie radioélectronique.
La quantité d'énergie stockée dans les condensateurs peut être calculée à l'aide de la formule :
W = C U 2 /2
où C est la capacité du condensateur, F; W - énergie, W; U - tension de charge, V. En modifiant la valeur de résistance dans le circuit de charge, le temps de charge, le courant de charge et la puissance consommée par le réseau sont régulés.
Défauts de soudage par points par résistance
Avec des performances de haute qualité, le soudage par points a une résistance élevée et est capable d'assurer le fonctionnement du produit pendant une longue durée de vie. En cas de destruction de structures reliées par soudage par points multipoints à plusieurs rangées, la destruction se produit, en règle générale, le long du métal de base et non le long des points de soudure.
La qualité du soudage dépend de l'expérience acquise, qui se réduit principalement au maintien de la durée requise de l'impulsion de courant sur la base d'une observation visuelle (par couleur) du point de soudure.
Un point de soudure correctement réalisé est situé au centre du joint, a la taille optimale du noyau coulé, ne contient pas de pores ni d'inclusions, ne présente pas d'éclaboussures et de fissures externes et internes et ne crée pas de fortes concentrations de contraintes. Lorsqu'une force de traction est appliquée, la destruction de la structure ne se produit pas le long du noyau coulé, mais le long du métal de base.
Les défauts de soudage par points sont divisés en trois types :
- écarts des dimensions de la zone coulée par rapport aux dimensions optimales, déplacement du noyau par rapport au joint des pièces ou à la position des électrodes;
- violation de la continuité du métal dans la zone de connexion;
- modification des propriétés (mécaniques, anti-corrosion, etc.) du métal du point de soudure ou des zones adjacentes à celui-ci.
Le défaut le plus dangereux est l'absence de zone coulée (manque de pénétration sous forme de "collage"), dans laquelle le produit peut supporter la charge à faible charge statique, mais est détruit sous l'action d'une charge et d'une température variables fluctuation.
La résistance de la connexion est également réduite avec de grandes bosses des électrodes, des lacunes et des fissures dans le bord du chevauchement et des éclaboussures de métal. Du fait de la sortie de la zone coulée à la surface, les propriétés anti-corrosion des produits (le cas échéant) sont réduites.
Absence totale ou partielle de fusion, dimensions insuffisantes du noyau coulé. Raisons possibles : faible courant de soudage, force de serrage trop élevée, usure de la surface de travail des électrodes. Le manque de courant de soudage peut être causé non seulement par sa faible valeur dans le circuit secondaire de la machine, mais aussi par le fait que l'électrode touche les parois verticales du profilé ou par une distance trop proche entre les points de soudure, entraînant un shunt important actuel.
Le défaut est détecté par inspection externe, en soulevant les bords des pièces avec un poinçon, des appareils à ultrasons et à rayonnement pour contrôler la qualité de la soudure.
Fissures externes. Causes : courant de soudage trop élevé, force de compression insuffisante, manque de force de forgeage, surface contaminée des pièces et/ou des électrodes, entraînant une augmentation de la résistance de contact des pièces et une violation du régime de température de soudage.
Le défaut peut être détecté à l'œil nu ou à la loupe. Diagnostic capillaire efficace.
Cassures sur les bords du tour. La raison de ce défaut est généralement la même - le point de soudure est situé trop près du bord de la pièce (chevauchement insuffisant).
Il est détecté par un examen externe - à la loupe ou à l'œil nu.
Bosses profondes de l'électrode. Raisons possibles : trop petite taille (diamètre ou rayon) de la partie travaillante de l'électrode, force de forgeage excessive, électrodes mal installées, dimensions trop grandes de la zone coulée. Ce dernier peut être dû à un courant de soudage excessif ou à une durée d'impulsion excessive.
Éclaboussure interne (sortie de métal en fusion dans l'espace entre les pièces). Causes : Les valeurs autorisées de courant ou de durée de l'impulsion de soudage sont dépassées - une trop grande zone de métal en fusion s'est formée. La force de compression est faible - une ceinture d'étanchéité fiable autour du noyau n'a pas été créée ou une cavité d'air s'est formée dans le noyau, ce qui a provoqué l'écoulement du métal en fusion dans l'espace. Les électrodes sont mal installées (mal alignées ou de travers).
Il est déterminé par les méthodes de contrôle ultrasonique ou radiographique ou d'examen externe (en raison des éclaboussures, un espace peut se former entre les pièces).
Projection externe (sortie de métal à la surface de la pièce). Raisons possibles : mise en marche de l'impulsion de courant avec des électrodes non comprimées, valeur trop élevée du courant de soudage ou de la durée de l'impulsion, force de compression insuffisante, distorsion des électrodes par rapport aux pièces, contamination de la surface métallique. Les deux dernières raisons conduisent à une densité de courant inégale et à la fusion de la surface de la pièce.
déterminée par un examen externe.
Fissures internes et coquilles. Causes : Le courant ou la durée d'impulsion est trop élevé. La surface des électrodes ou des pièces est sale. Petite force de compression. Force de forgeage manquante, tardive ou insuffisante.
Des cavités de retrait peuvent apparaître lors du refroidissement et de la cristallisation du métal. Pour éviter leur apparition, il est nécessaire d'augmenter la force de compression et d'appliquer une compression de forgeage au moment du refroidissement du noyau. Les défauts sont détectés par des tests aux rayons X ou aux ultrasons.
Déplacement du noyau coulé ou sa forme irrégulière. Raisons possibles : les électrodes ne sont pas installées correctement, la surface des pièces n'est pas nettoyée.
Les défauts sont détectés par des tests aux rayons X ou aux ultrasons.
brûler. Causes : la présence d'un jeu dans les pièces assemblées, la contamination de la surface des pièces ou des électrodes, l'absence ou la faible force de compression des électrodes lors de l'impulsion de courant. Pour éviter les brûlures, le courant ne doit être appliqué qu'après l'application de la force de compression complète. déterminée par un examen externe.
Correction des défauts. La méthode de correction des défauts dépend de leur nature. Le plus simple est le soudage répété par points ou autre. Il est recommandé de couper ou de percer l'endroit défectueux.
S'il est impossible de souder (en raison de l'inopportunité ou de l'inadmissibilité de chauffer la pièce), au lieu d'un point de soudure défectueux, vous pouvez mettre un rivet en perçant le point de soudure. D'autres méthodes de correction sont également utilisées - nettoyage de la surface en cas d'éclaboussures externes, traitement thermique pour soulager les contraintes, redressage et forgeage lorsque l'ensemble du produit est déformé.
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Les électrodes destinées au soudage par contact sont constituées de tiges métalliques dont le diamètre est compris entre 12 et 40 mm. Leur surface de travail est soit plane, soit en forme de sphère. Pour connecter les pièces les unes aux autres dans une structure assez complexe, elles utilisent des électrodes à surface déplacée - les produits dits à chaussures. Ces produits sont fixés avec une tige spéciale ayant un cône 1:10 ou 1:5.
Également en vente, vous pouvez trouver des électrodes à surface cylindrique, grâce auxquelles elles seront fixées pour fonctionner dans des conceptions spéciales avec un filetage conique. En plus d'eux, les produits sont fabriqués avec une pièce de travail remplaçable - elle est installée sur un cône à l'aide d'un écrou-raccord standard ou simplement pressée.
Les électrodes pour le soudage par résistance de type relief dans leur forme dépendront directement de la méthode de connexion et de la forme finale du produit. Dans la plupart des cas, la taille de la surface de travail d'une électrode donnée ne joue pas un rôle particulier. Cela est dû au fait que la zone de contact et le courant de soudage sélectionné dépendent directement de la forme des pièces aux points de contact.
Il existe également des électrodes pour connecter des éléments avec un relief très complexe. L'équipement de couture utilise des produits qui sont des disques avec une surface de travail plane. Dans le même temps, ces produits peuvent même avoir des biseaux asymétriques. Ces disques sont fixés sur l'équipement par placage ou pressage.
À l'intérieur des électrodes elles-mêmes, il y a certaines cavités à travers lesquelles le liquide de refroidissement circulera pendant le processus de soudage. Les électrodes pour le soudage par contact d'un type par points sont solides, par conséquent, dans ce cas, le refroidissement dit de type externe est utilisé.
Pour minimiser la consommation du matériau d'électrode, le rouleau est remplaçable. L'électrode elle-même est fabriquée à partir d'un alliage spécial fabriqué à partir d'un métal tel que le cuivre. Le résultat est un produit qui n'a pratiquement aucune résistance au courant électrique, un excellent conducteur de chaleur et qui résiste même à des températures assez élevées. De plus, lorsqu'elle est chaude, cette électrode conservera sa dureté d'origine et l'interaction avec le métal de la pièce sera minime.
Types d'équipements de soudage par résistance
La principale caractéristique de cette technologie est la connexion des flans sur toute la surface. Le chauffage optimal est obtenu par flashing à l'aide d'une unité de soudage. Cependant, dans certains cas, ils recourent à un échauffement du fait de la résistance de la pièce au passage du courant électrique.
Le soudage par points par contact peut se produire à la fois avec la fusion du métal et sans cette caractéristique technologique du processus. Le soudage par contact peut être utilisé pour connecter des éléments métalliques dont la section est comprise entre 1 et 19 mm, et dans la plupart des cas, le soudage par résistance est utilisé, car la consommation de matériau d'électrode sera beaucoup plus faible et la connexion finale sera beaucoup plus solide. . Cette soudure est utilisée lors de travaux assez précis, par exemple dans la production de rails pour créer une voie ferrée.
Caractéristiques du soudage par résistance par points
Cette technologie est parfaite pour connecter des éléments métalliques entre eux, et la connexion s'effectue aussi bien en un qu'en plusieurs points de ces pièces. Il est très populaire non seulement dans l'industrie (en particulier, il est souvent utilisé dans l'agriculture, dans la construction d'avions, le transport routier, etc.), mais également dans les conditions domestiques.
Le principe de fonctionnement de cette méthode est assez simple : en traversant des pièces en contact direct les unes avec les autres, un courant électrique chauffe très fortement leurs bords. Le chauffage est si fort que le métal commence à fondre rapidement, immédiatement les pièces sont rapidement pressées avec un effort considérable. À la suite de cela, la formation d'un joint soudé est réalisée.
Les équipements conçus pour utiliser cette technologie sont conçus pour assembler des tôles, des tiges et d'autres produits métalliques. Les principaux avantages de cette méthode sont les suivants :
- L'absence de joint soudé au sens traditionnel ;
- Il n'est pas nécessaire d'utiliser un matériau de remplissage, une atmosphère ou un flux ;
- L'équipement est très facile à utiliser;
- La vitesse de travail est assez élevée.
Le principal et unique inconvénient de cette méthode est que la couture n'est absolument pas étanche.
De quoi sont faites les électrodes de soudage par résistance ?
Le matériau à partir duquel les électrodes seront produites est sélectionné en fonction des exigences qui seront imposées aux conditions de fonctionnement du produit. Il convient de noter que les électrodes doivent parfaitement résister à la compression, aux changements de température, à l'exposition à des températures élevées, aux contraintes qui se formeront à l'intérieur de l'électrode elle-même, qui est soumise à une charge importante.
Pour que les produits soient de la plus haute qualité, il faut que l'électrode conserve sa forme d'origine de sa surface de travail, qui sera en contact direct avec les pièces à assembler. La fonte de ce consommable accélère son usure.
Habituellement, le cuivre est considéré comme l'élément principal, d'autres éléments y sont ajoutés - magnésium, cadmium, argent, bore, etc. Le résultat est un matériau qui résiste parfaitement aux sollicitations physiques même les plus sévères. Les électrodes avec un revêtement en tungstène ou en molybdène ne s'usent pratiquement pas pendant le fonctionnement, elles ont donc récemment gagné en popularité. Cependant, ils ne peuvent pas être utilisés pour souder des produits en aluminium et d'autres matériaux à structure souple.