Elektrootporsko tackasto zavarivanje

Elektrootporsko takasto zavarivanje

Nauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic

1

ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJEElektrootporno zavarivanje obuhvata grupu postupaka kod kojih se materijal zagreva toplotom stvorenom elektrinim otporom, a zavareni spoj nastaje dodatnim dejstvom sile pritiska izmeu elektroda. Elektrinim otporom se stvara toplota koja se koristi za zagrevanje odreene koliine materijala na temperaturu zavarivanja, kao i za zagrevanje materijala u okolnoj zoni radi lakeg plastinog deformisanja. Osnovni postupci elektrootpornog zavarivanja su: takasto, kod koga spojevi nastaju u pojedinim takama preklopljenih delova, kasto avno, kod koga spoj nastaje preklapanjem niza zavarenih taaka, bradaviasto, kod koga spoj nastaje u pojedinim takama preklopljenih delova, koje su pre zavarivanja oblikovane kao bradavice, zbijanjem, kod koga spoj nastaje stalnim pritiskom na dve sueone povrine, varnienjem, kod koga spoj nastaje varnienjem izmeu dve sueone povrine. Elektrootporno zavarivanje je nalo iroku primenu u industriji, posebno automobilskoj, za spajanje tankih elinih limova. Osnovne prednosti elektrootpornog zavarivanja su velika proizvodnost i mogunost automatizacije i robotizacije, a osnovne mane su ogranienja vezana za geometriju delova koji se zavaruju, i nemogunost postizanja hermetinosti spoja kod takastog zavarivanja.Nauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 2

ELEKTROOTPORNO TAKASTO ZAVARIVANJEElektrootporno takasto zavarivanje je postupak spajanja metala kombinovanim dejstvom toplote, dobijene elektrinim otporom u zatvorenom strujnom kolu izmeu dva lima (3) pritisnuta elektrodama oblika ipke (2), i sile pritiska F, sl. 6.1a. Pri tome nastaje spoj (zavarena taka) kao na sl. b, gde je s debljina lima, ds prenik zavarene take (soiva), H visina take, de prenik elektrode, h ulegnue.sila el. struja

elektroda soivo lim

elektroda

sila

ema a) takastog zavarivanja; b) takasto zavarenog spojaNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 3

Elektrini otpori kod takastog zavarivanja


4

Proces spajanja metala takastim zavarivanjem Takasto zavarivanje poinje pritiskivanjem komada radi obezbeenja dobrog kontakta. Pri tome je vano obezbediti dovoljnu silu pritiska, jer e se u suprotnom pojaviti istiskivanje. Istiskivanje se uoava na poetku procesa pri suvie brzom zagrevanju i nedovoljnoj sili pritiska ili na kraju procesa usled prekomernog zagrevanja. Zagrevanje pri elektrootpornom zavarivanju je kratkotrajno (od mikrosekunde do nekoliko sekundi) i neravnomerno, pri emu se najvie zagreva sredinji deo take (jezgro), gde je jaina struje najvea. U poetnoj fazi zagrevanja u jezgru poinje obrazovanje krupnih zrna pod dejstvom sile pritiska, tj. zavarivanje bez topljenja. Daljim zagrevanjem jezgro se topi, a njegovim ovravanjem se dobija zavarena taka.

Istiskivanje jezgra

Promena temperature u jezgruNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 5

Poseban problem kod elektrootpornog takastog zavarivanja predstavlja skretanje struje (antiranje) zbog prisustva okolnih zavarenih taaka. Ova pojava je izraenija kod jednostranog zavarivanja, nego kod dvostranog zavarivanja.

Skretanje struje kod takastog zavarivanjaNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 6

Ureaji i elektrode za elektrootporno takasto zavarivanje Ureaji za elektrootporno zavarivanje se sastoje od sledeih delova: vremenskog prekidaa za ukljuivanje i iskljuivanje struje; elektrode i elemenata za dovoenje struje; papue i mehanizma za davanje sile pritiska; transformatora velike snage koji smanjuje napon sa 380 ili 220 V na 0,510 V.

Ureaji za elektrootporno takasto zavarivanjeNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 7


8

Elektrode se prave od legura bakra koje treba da imaju to veu elektrinu provodnost i to veu otpornost na habanje na povienim temperaturama. Prvi zahtev najbolje ispunjava ist bakar, ali je njegova tvrdoa, posebno na povienim temperaturama, nedovoljna. Stoga se za izradu elektroda najee koriste legure bakra sa hromom (0,31,2% Cr), sa kadmijumom (0,71,3% Cd) ili trojna legura Cu-Cr-Zr (0,51,4% Cr, 0,020,2% Zr), sem za neke specijalne primene gde se koriste volframove legure (najee sa bakrom), koje imaju manju provodnost od legura bakra ali znatno veu tvrdou. Elektrode se u svakom sluaju hlade tekuom vodom da bi im se smanjila radna temperatura i poveao radni vek. Vrh elektrode moe da bude razliitog oblika, a njegov izbor zavisi od problema koji se reava.

Presek elektrode i razliiti oblici vrha elektrodeNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 9

Parametri takastog zavarivanja Na kvalitet elektrootporno zavarenih spojeva najvie utiu: jaina struje zavarivanja, sila pritiska na elektrode, vreme zavarivanja, dimenzije vrhova elektroda, vreme prianjanja elektroda i vreme odravanja sile pritiska na elektrodama. Osim navedenih parametara pri elektro-otpornom zavarivanju treba voditi rauna o karakteristikama osnovnog materijala, zahtevima za spoljni izgled zavarenih spojeva, potrebnoj klasi kvaliteta spoja, kvalitetu opreme i ureaja za zavarivanje i njihovoj kontroli.


10

Jaina struje i vreme zavarivanja su meusobno povezani parametri. Kako uvek postoji minimalna jaina struje potrebna za dobijanje zavarenog spoja, vreme zavarivanja ne moe da se poveava preko neke vrednosti. Minimalna vrednost jaine struje zavisi od karakteristika osnovnog materijala, debljina limova i stanja njihovih povrina, dimenzija vrha elektrode i sile pritiska, kao i temperature metala na mestu gde se povrine dodiruju. Vrednosti jaine struje i vremena zavarivanja pri kojima je mogue dobiti zavareni spoj, definisane su rafiranim delom na dijagramu. Zavareni spoj nee nastati ukoliko se odaberu vrednosti jaine struje i vremena zavarivanja koje se na dijagramu nalaze levo od rafirane oblasti, ve e se tada pojaviti efekt lepljenja spojeva. U podruju koje se nalazi desno od rafirane oblasti, usled prekomerne toplote, nastae prskanje, tj. curenje ili izbacivanje rastopljenog metala, to takoe pogorava kvalitet zavarenog spoja. Zavisnost jaine struje i vremena zavarivanjaNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 11

Reimi zavarivanja Za postizanje kvalitetnog takasto zavarenog spoja potrebno je definisati optimalni reim zavarivanja, to ukljuuje i izbor osnovnih parametara zavarivanja: jaine struje Iz, vremena zavarivanja tz i sile pritiska Fp koja se prenosi preko elektroda. Prema jaini struje i vremenu, reimi zavarivanja mogu da se podele na: otre, kod kojih je jaina struje velika, a vreme zavarivanja kratko, meke kod kojih je jaine struje mala, a vreme zavarivanja dugo. Navedeni reimi odraavaju se na oblik zavarene take, koji je u sluaju mekog reima gotovo eliptian, a u sluaju otrog reima javljaju se karakteristina ispupenja po okovima.Otri

Blagi

Razliiti oblici soivaNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 12

Promena jaine struje Iz i sile pritiska Fp tokom zavarivanja ine ciklus zavarivanja.


13

Struktura takastog spoja U centralnoj zoni zavarene take je najvee zagrevanje i najbre hlaenja, a promena temperature je razliita u razliitim pravcima, ime se objanjava eliptinost zavarene take. Zbog razliite brzine hlaenja u mikrostrukturi zavarenog spoja mogu da se uoe razliite zone. Zona 1 je ravnoosne strukture, 2 je zona sa orijentisanim dendritima, a 3 je zona normalizacije, koja se nalazi iznad A3 temperature i ima sitnozrnastu strukturu to povoljno utie na sve mehanike osobine. Zona 4 je podruje koje odgovara temperaturama A1 i A3. Zona 5 je podruje rekristalizacije, a 6 je zona osnovnog materijala koja nije podvrgnuta delovanju termikog ciklusa zavarivanja.

ematski prikaz temperaturskog polja kod takasto zavarenog spojaNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic

14

Takasto zavarivanje pojedinih metala i legura Elektrootporno takasto zavarivanje tankih limova od niskougljeninog i niskolegiranih elika ne predstavlja poseban problem i u tom sluaju se koristi najjednostavniji reim zavarivanja. Zavarivanje elika sklonih zakaljivanju zahteva komplikovaniji reim zavarivanja sa dva impulsa struje od kojih prvi slui za zavarivanje, a drugi za termiku obradu kojom se zakaljene strukture otputaju. Zavarivanje visokolegiranih nerajuih elika moe da bude slabijom strujom ili kraim vremenom, jer je njihova elektrina otpornost vea, to je posebno povoljno kod elika sklonih izluivanju karbida po granicama zrna. Zavarivanje obojenih metala i legura zahteva poveanje sile pritiska posle iskljuivanja struje, kao u sluaju elinih limova vee debljine, da bi se izbegla pojava upljina i pora u zavarenoj taki. Legure Al-Cu tipa durala, koje se ne zavaraju konvencionalnim postupcima topljenjem, mogu da se zavare elektrootporno.Nauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 15

Metodi kontrole takasto zavarenih spojeva Takasto zavareni spojevi povremeno se kontroliu na uzorcima zavarenim istom tehnologijom kao i dati proizvod. Kvalitet izvedenog zavarivanja se utvrdjuje tehnolokim probama, ispitivanjem mikrostrukture i odredjivanjem jaine spoja. Dimenzije proba za odredjivanje jaine spoja date su u sledecoj tablici. Pri ispitivanju zatezanjem razaranje moe nastati: smicanjem soiva, upanjem soiva i kidanjem lima. Razaranje upanjem (otkopavanjem) soiva deava se kod materijala vee plasti-nosti (legure Al-Mn, Al-Mg) i uopte kod spojeva na tanjim limovima (0.30.8 mm). Spojevi limova velike jaine ili velike debljine razaraju se smicanjem. Tom prilikom otkrivaju se unutranje greke soiva: naprsline, poroznost, prskotine (rasprskivanje). Zavareni spojevi koji se razore kidanjem lima pokazuju da nisu pravilno dimenzionisani (mala irina ili preklop b).


16

Tablica Dimenzije limova za ispitivanje zatezanjem

s, mm

0.3

0.5

0.8

1.0

1.2

1.5

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

6.0

b, mm

15

15

20

20

25

25

25

30

30

40

50

50

l, mm

75

75

100

100

100

100

100

125

125

150

150

200

b

lNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 17

b

s

Tehnoloke probe za odredjivanje nekih drugih karakteristika date su na slici dole. Za preciznije odredjivanje dimenzija soiva, dubine otiska elektroda i otkrivanje eventualnih greaka, izradjuje se lif za ispitivanje mikrostrukture. lif se pravi poprenim isecanjem spoja kroz centar ava i dalje obradjuje poznatim postupkom.

a)

b)

c)

Probe za: a) prenik soiva, b) moment savijanja i c) normalnu siluNauka o zavarivanju - Veba 11 - Dr Dragan Adamovic 18

Documents

Elektrootporsko tackasto zavarivanje