ZGRZWANIE ELEKTRYCZNE OPOROWE

ZWARCIOWE

Rys.1. Schemat zgrzewania doczołowego zwarciowego prętów i doczołowo-
liniowego rur: a) złącze doczołowe prętów zgrzewane oporowo zwarciowo w
stanie plastycznym, b) złącze doczołowe prętów zgrzewane oporowo
zwarciowo ze stopieniem metalu w obszarze styku; l

1

- długość mocowania,

lz - długość zamocowania, Pz - siła docisku zgrzewania,

Δs - naddatek na

spęczanie, A - makrostruktura złącza

Z definicji:

nagrzanie do stanu plastycznego (1200-1300

0

C)

+ docisk.

Dopuszczalne:

nagrzanie do stanu płynnego i wyciśnięcie

roztopionego metalu

Klasyczny przebieg zgrzewania:

⇑P

const

→⇑I

const

→⇓I

1200-1300

→spęczanie→⇓I

1

Parametry zgrzewania

podstawowe:

♠ natężenie prądu I

z

[A]

♠ siła docisku P [kN]

♠ czas przepływu prądu [s]

pomocnicze:

♥

długość mocowania l

1

[mm]

♥

naddatek na spęczanie

Δ

s

[mm]

Dobór parametrów zgrzewania:

Eksperyment oparty na

doświadczeniu ze zgrzewania podobnych złączy lub nomogramy
parametrów zgrzewania różnych metali i stopów oferowane przez
firmy produkujące zgrzewarki. Przykładowe zalecane parametry
zgrzewania zwarciowego zestawiono w tab.1.

Tab.1. Zalecane parametry zgrzewania zwarciowego

I

z

⇒

prędkość nagrzewania, mechanizm tworzenia i czas zgrzewania

I

z

↑- stale nisko węglowe, nisko stopowe, Al i Cu oraz ich stopy,

I

z

↓- stale o dużej hartowności i stale wrażliwe na dużą V

nagrzewania.

P

⇒

rodzaj metalu, kształt i wymiary złącza (zapewnić równomierne

nagrzewanie i odpowiednie spęczanie) - stały lub stopniowy
P

↑↑- wyboczenie i przesunięcie przedmiotów

P

↓↓- przyklejenia w zgrzeinie.

2

Parametrami zgrzewania można odpowiednio, świadomie

sterować tworząc tzw. programy (cykle) zgrzewania, rys.2,3 i 4.

Rys.2. Program zgrzewania
oporowego doczołowego
zwarciowego ze stałym (I) i
stopniowym (II) dociskiem
zgrzewania; T - temperatura
obszaru styku zgrzewania, J

-

natężenie prądu
zgrzewania, P - siła
docisku zgrzewania

Program (cykl) zgrzewania ze zmiennym dociskiem jest

stosowany dla zwiększenia początkowej oporności stykowej a tym
samym szybkości nagrzewania.

Rys.3. Program zgrzewania
oporowego doczołowego
zwarciowego z impulsowym
przepływem prądu zgrzewania
(J

i

);

T- temperatura obszaru
styku zgrzewania, P -
siła docisku zgrzewania

Program impulsowy (I) jest stosowany dla elementów o dużych

przekrojach z metali wrażliwych na duże prędkości nagrzewania.
Pozwala na równomierne nagrzanie nie powodując przegrzania
obszaru styków zgrzewanych elementów.

3

Rys.4. Program
zgrzewania oporowego
doczołowego zwarciowego
z dodatkowym
nagrzewaniem złącza
impulsem prądu obróbki
cieplnej (Jo);
Jz - natężenie prądu
zgrzewania,
T- temperatura obszaru
styku zgrzewania, P - siła
docisku zgrzewania

Program (rys. 4) jest stosowany dla materiałów wymagających

obróbki cieplnej np. stali o zawartości powyżej 0,3% C. Impuls
prądowy podgrzewa materiał zmniejszając prędkość chłodzenia.

Przygotowanie elementów do zgrzewania

1. Oczyszczenie powierzchni zewnętrznych w obszarach

zgrzewania i mocowania w szczękach (jest to zabieg bardzo
istotny ze względu na przewodzenie prądu i ewentualne
przegrzanie obszarów styku elektrod z przedmiotem);

2. Oczyszczenie i dopasowania powierzchni stykowych –

powierzchnie powinny być czyste i dobrze do siebie
przylegające (zwykle poddane obróbce skrawaniem);

3. Przygotowanie elementów ze względu na ich kształty i

wymiary, tabl. 2.

4

Tab.2. Przykład poprawnego przygotowania przedmiotów do zgrzewania
doczołowego zwarciowego i iskrowego

5

Zastosowanie

Zgrzewanie oporowe zwarciowe jest stosowane do łączenia

elementów o mniejszych przekrojach

(od 0,05 mm2 do 1000+1500

mm2)

, wykonanych ze stali węglowych, niskostopowych,

wysokostopowych, stopów oporowych, stopów niklu, miedzi,
aluminium, stopów miedzi i stopów aluminium oraz metali
szlachetnych.
Zgrzewane są:

⇒

pręty i kształtowniki,

⇒

rury i małe zbiorniki,

⇒

obręcze,

⇒

ogniwa łańcuchów.

Ze względu na małą sprawność energetyczną procesu

zgrzewania zwarciowego i większe koszty do łączenia doczołowego
przedmiotów o większych przekrojach zaleca się zgrzewanie iskrowe
lub tarciowe.

Ogniwa łańcuchów

o średnicach do 20 mm zgrzewa się

oporowo zwarciowo w zgrzewarkach automatycznych, które ze
względu na intensywne bocznikowanie przez ogniwo wymagają 50+
100% nadmiaru mocy w stosunku do zgrzewania oporowego
zwarciowego tych samych prętów bez bocznikowania.

Zgrzewanie oporowe zwarciowe jest stosowane do łączenia

doczołowego

rur cienkościennych

o średnicy do 40 mm, z użyciem

atmosfery ochronnej oraz z usuwaniem rąbka wewnętrznego
zgrzeiny przez nadmuch mieszanki tlenowo-powietrznej wypalającej
metal rąbka po zakończeniu zgrzewania.

Stosowane są również automatyczne urządzenia do zgrzewania

zwarciowego doczołowo-liniowego rur cienkościennych o grubości
ścianki do 20 mm i średnicach 10-300 mm, z prędkościami do 30
m/min, a wymagane moce zgrzewania wynoszą do 300 kVA .

6