Analyse des principes et guide d'application de la machine de soudage par points, connaissances professionnelles

Connaissance professionnelle de l'analyse des principes et du guide d'application des machines de soudage par points. Notre usine est spécialisée dans la production de machines de soudage bout à bout, de machines de soudage par points, de machines de soudage par couture, de machines de soudage de formes spéciales, etc.
Le soudage par points est le procédé de soudage de points individuels sur la surface de contact d'un composant soudé au niveau d'un joint. Le soudage par points nécessite que les métaux aient une bonne plasticité. Lors du soudage, nettoyez d'abord la surface de la pièce soudée, puis assemblez la tôle soudée en la superposant et en la pressant entre deux électrodes cylindriques en cuivre, et appliquez une force pour la presser fermement. Lorsqu'un courant suffisamment important est passé, une grande quantité de chaleur de résistance est générée au contact de la plaque, chauffant rapidement le métal dans la zone centrale la plus chaude jusqu'à un état hautement plastique ou fondu, formant un bain de fusion liquide en forme de lentille. Continuez à maintenir la pression, coupez le courant et une fois le métal refroidi, un joint de soudure est formé.
Le soudage par points est uniquement utilisé pour souder des structures à recouvrement de plaques minces, des treillis métalliques, des composants de structure en acier croisé, etc. sans exigences d'étanchéité en raison de l'espacement spécifique entre les points de soudage. Si l'électrode en forme de colonne est remplacée par une électrode en forme de disque, l'électrode est fermement pressée contre la pièce à souder et tournée, et la pièce à souder est alimentée en continu entre les électrodes en forme de disque, puis pulsée avec de l'électricité. Il peut former un point de soudure continu et superposé, formant un cordon de soudure, appelé soudage par joint. Il est principalement utilisé pour souder des composants structurels à chevauchement de plaques minces avec des exigences d'étanchéité ou des exigences de résistance de joint élevées, tels que les réservoirs d'huile, les réservoirs d'eau, etc.
Les machines de soudage par points peuvent être classées en types universels (universels) et spécialisés en fonction de leurs objectifs. Selon le nombre de joints de soudure soudés simultanément, il existe des types à point unique, à double point et à points multiples. Selon le mode de transmission du mécanisme de pressurisation, il existe le type à pédale, le type à came à moteur électrique, le type pneumatique, le type hydraulique, le type composite (type à compression gaz-liquide), etc.
Principe de fonctionnement de la machine à souder par points
La méthode de soudage par pression à travers des électrodes et en utilisant la chaleur de résistance générée par le courant traversant la surface de contact et les zones adjacentes du joint après le soudage est appelée soudage par résistance. Le soudage par résistance présente les caractéristiques d'une efficacité de production élevée, d'un faible coût, d'une économie de matériaux et d'une automatisation facile. Par conséquent, il est largement utilisé dans divers secteurs industriels tels que l'aviation, l'aérospatiale, l'énergie, l'électronique, l'automobile et l'industrie légère, et constitue l'un des processus de soudage les plus importants.
1. Facteurs de production et d'influence de la chaleur de soudage
La chaleur générée lors du soudage par points est déterminée par l'équation suivante : Q=IIRt (J) -- (1)
Dans la formule : Q - chaleur générée (J), I - courant de soudage (A), R - résistance de l'électrode (ohms), t - temps de soudage (s)
1. Résistance R et facteurs affectant R
La résistance interélectrode comprend la résistance Rw de la pièce elle-même, la résistance de contact Rc entre deux pièces et la résistance de contact Rew entre l'électrode et la pièce. C'est-à-dire R=2Rw+Rc+2Rew - (2) comme indiqué sur la figure
Lorsque la pièce et l'électrode sont constantes, la résistance de la pièce dépend de sa résistivité. Par conséquent, la résistivité est une caractéristique importante du matériau soudé. Les métaux à haute résistivité ont une mauvaise conductivité (comme l'acier inoxydable), tandis que les métaux à faible résistivité ont une bonne conductivité (comme l'alliage d'aluminium). Par conséquent, lors du soudage par points de l'acier inoxydable, la génération de chaleur est facile mais la dissipation de chaleur est difficile, et lors du soudage par points de l'alliage d'aluminium, la génération de chaleur est difficile mais la dissipation de chaleur est facile. Lors du soudage par points, le premier peut utiliser un faible courant (plusieurs milliers d'ampères), tandis que le second doit utiliser un courant important (des dizaines de milliers d'ampères). La résistivité dépend non seulement du type de métal, mais également de l'état de traitement thermique, de la méthode de traitement et de la température du métal.
La durée de la résistance de contact est brève et existe généralement dans les premières étapes du soudage, pour deux raisons :
(1) La présence de couches d'oxyde ou de saleté à haute résistance sur la surface des pièces et des électrodes peut considérablement entraver la circulation du courant. Des couches d'oxyde et de saleté excessives peuvent même empêcher la conduction du courant.
(2) Dans des conditions de surface très propres, en raison de la micro
Des irrégularités sont observées, ce qui fait que la pièce ne forme des points de contact que localement sur des surfaces rugueuses. Convergence des lignes de courant au point de contact. En raison de la réduction du trajet du courant, la résistance au point de contact a augmenté.
Par rapport à Rc et Rw, la résistance Rew entre l'électrode et la pièce est généralement plus faible dans les alliages de cuivre en raison de leur résistivité et de leur dureté plus faibles, ce qui a un impact moindre sur la formation de noyaux de fusion. Par conséquent, nous considérons que son influence est moindre.
2. L'influence du courant de soudage
D'après la formule (1), on peut voir que le courant a un impact plus important sur la génération de chaleur que la résistance et le temps. Par conséquent, pendant le processus de soudage, il s'agit d'un paramètre qui doit être strictement contrôlé. Les principales causes des variations de courant sont les fluctuations de tension dans le réseau électrique et les variations d'impédance dans le circuit secondaire de la machine à souder à courant alternatif. Les variations d'impédance sont dues aux variations de la forme géométrique du circuit ou à l'introduction de différentes quantités de métal magnétique dans le circuit secondaire. Pour les machines à souder à courant continu, les variations d'impédance du circuit secondaire n'ont pas d'impact significatif sur le courant.
3. L'impact du temps de soudage
Afin de garantir la taille du noyau de fusion et la résistance du point de soudure, le temps de soudage et le courant de soudage peuvent se compléter dans une certaine plage. Afin d'obtenir une certaine résistance des joints de soudure, un courant élevé et un temps court (conditions fortes, également appelées spécifications dures) peuvent être utilisés, ou un courant faible et un temps long (conditions faibles, également appelées spécifications souples) peuvent être utilisés. Le choix entre les spécifications dures et souples dépend des performances, de l'épaisseur et de la puissance de la machine à souder utilisée pour le métal. Il existe une limite supérieure et inférieure pour le courant et le temps requis pour les métaux ayant des propriétés et des épaisseurs différentes, qui doivent être utilisés comme norme.
4. Effets de la pression de l'électrode
La pression de l'électrode a un impact significatif sur la résistance totale R entre les deux électrodes. Lorsque la pression de l'électrode augmente, R diminue considérablement, tandis que l'augmentation du courant de soudage n'est pas significative et ne peut pas affecter la réduction de la génération de chaleur causée par la diminution de R. Par conséquent, la résistance du joint de soudure diminue toujours avec l'augmentation de la pression de soudage. La solution consiste à augmenter le courant de soudage tout en augmentant la pression de soudage.
5. Influence de la forme de l'électrode et des propriétés du matériau
Étant donné que la surface de contact de l'électrode détermine la densité de courant, la résistivité électrique et la conductivité thermique du matériau de l'électrode sont liées à la génération et à la dissipation de chaleur. Par conséquent, la forme et le matériau de l'électrode ont un impact significatif sur la formation de noyaux de fusion. À mesure que la pointe de l'électrode se déforme et s'use, la surface de contact augmente et la résistance du joint de soudure diminue.
6. Influence de l'état de surface de la pièce
Les oxydes, la saleté, l'huile et d'autres impuretés présents à la surface de la pièce augmentent la résistance de contact. Une couche d'oxyde trop épaisse peut même empêcher le passage du courant. La conduction locale, due à une densité de courant excessive, peut entraîner des éclaboussures et des brûlures de surface. La présence d'une couche d'oxyde peut également affecter le chauffage inégal de divers joints de soudure, provoquant des fluctuations dans la qualité de la soudure. Par conséquent, un nettoyage minutieux de la surface de la pièce est une condition nécessaire pour garantir l'obtention de joints de haute qualité.
2. Bilan thermique et dissipation de la chaleur
Lors du soudage par points, seule une petite partie de la chaleur générée est utilisée pour former la soudure, et une plus grande partie est perdue par conduction ou rayonnement vers les matériaux adjacents. L'équation d'équilibre thermique est la suivante :
Q=Q1+Q2- (3) où : Q1- chaleur de formation de nucléation, Q2- perte de chaleur
La chaleur effective Q1 dépend des propriétés thermophysiques du métal et de la quantité de métal fondu, et est indépendante des conditions de soudage utilisées. Q1=10%-30%Q, limite inférieure pour les métaux ayant une bonne conductivité thermique (tels que l'aluminium, les alliages de cuivre, etc.) ; les métaux ayant une résistivité électrique élevée et une faible conductivité thermique (tels que l'acier inoxydable, les alliages haute température, etc.) sont soumis à une limite supérieure. La perte de chaleur Q2 comprend principalement la chaleur conduite à travers l'électrode (30 % -50% Q) et la chaleur conduite à travers la pièce (environ 20 % Q). Environ 5 % de la chaleur rayonnée dans l'atmosphère.
3, Cycle de soudage
Le cycle de soudage par points et par projection se compose de quatre étapes de base (comme indiqué dans le processus de soudage par points) :
1) Étape de pré-pressage - l'électrode est abaissée jusqu'à l'étape de connexion actuelle pour garantir que l'électrode presse fermement la pièce, de sorte qu'il y ait une pression appropriée entre les pièces.
2) Temps de soudage - Le courant de soudage traverse la pièce, générant de la chaleur pour former un noyau de soudure.
3) Temps de maintenance - Coupez le courant de soudage et continuez à maintenir la pression de l'électrode jusqu'à ce que le noyau fondu se solidifie à une résistance suffisante.
4) Temps de repos - à partir du début de la montée de l'électrode jusqu'au début de la descente de l'électrode, le cycle de soudage suivant commence.
Afin d'améliorer les performances des assemblages soudés, il est parfois nécessaire d'ajouter un ou plusieurs des éléments suivants au cycle de base :
1) Augmentez la prépression pour éliminer les espaces entre les pièces épaisses et assurer un ajustement serré.
2) Utiliser des impulsions de préchauffage pour améliorer la plasticité des métaux, ce qui facilite l'ajustement serré des pièces et évite les éclaboussures ; lors de la réalisation d'un soudage convexe, cela peut garantir que plusieurs points convexes sont uniformément en contact avec la plaque plate avant le soudage, pour assurer un chauffage constant à chaque point.
3) Augmenter la pression de forgeage pour compacter le noyau de fusion et éviter les fissures ou le rétrécissement.
4) Utiliser des impulsions de revenu ou de refroidissement lent pour éliminer la structure trempée de l'acier allié, améliorer les propriétés mécaniques des joints ou prévenir les fissures et le retrait sans augmenter la pression de forgeage.
4. Types et plage applicable de courant de soudage
1. Le courant alternatif peut être modulé pour augmenter et diminuer progressivement le courant, ce qui permet d'atteindre l'objectif de préchauffage et de refroidissement, ce qui est très bénéfique pour le soudage des alliages d'aluminium. L'alimentation CA peut également être utilisée pour le soudage par points à impulsions multiples, ce qui laisse un temps de refroidissement entre deux ou plusieurs impulsions pour contrôler la vitesse de chauffe. Cette méthode est principalement utilisée pour le soudage de plaques d'acier épaisses.
2. L'alimentation CC est principalement utilisée dans les situations nécessitant un courant élevé. La plupart des machines de soudage CC étant alimentées par des sources d'alimentation triphasées, elles évitent le déséquilibre de charge triphasée lorsque l'alimentation est monophasée.
5. Soudabilité lors du soudage par résistance des métaux
Voici les principaux indicateurs permettant d’évaluer la soudabilité du soudage par résistance :
1. Les matériaux à faible conductivité électrique et thermique, à faible résistivité et à conductivité thermique élevée nécessitent des machines de soudage à haute puissance, qui ont une faible soudabilité.
2. Résistance des matériaux à haute température. Les métaux à limite d'élasticité élevée à haute température (0.5-0.7Tm) sont sujets à des défauts tels que des projections, des rétrécissements et des fissures lors du soudage par points, ce qui nécessite l'utilisation d'une pression d'électrode élevée. Si nécessaire, il est nécessaire d'appliquer une pression de forgeage importante après une panne de courant, ce qui entraîne une mauvaise soudabilité.
3. La plage de température plastique des matériaux est très sensible aux fluctuations des paramètres du processus de soudage pour les métaux avec des plages de température plastique étroites (comme les alliages d'aluminium), ce qui nécessite l'utilisation de machines à souder capables de contrôler avec précision les paramètres du processus et un bon suivi des électrodes. Mauvaise soudabilité.
4. La sensibilité des matériaux aux cycles thermiques. Sous l'influence des cycles thermiques de soudage, les métaux ayant tendance à la trempe sont susceptibles de développer des structures durcies et des fissures à froid ; les alliages à bas point de fusion qui sont susceptibles de faire fondre les impuretés sont sujets aux fissures thermiques ; les métaux renforcés par refroidissement sont sujets aux zones de ramollissement. Des mesures de processus correspondantes doivent être prises pour éviter ces défauts. Par conséquent, les métaux à forte sensibilité aux cycles thermiques ont également une faible soudabilité.