Точечная сварка алюминия: Автоматическая контактная точечная сварка алюминия

Появление новых технологий и оборудования в области контактной сварки обуславливалось следующими причинами:

• применение новых материалов;
• возрастающие требования к качеству
• применение роботизированной техники, обусловленное массовым характером производства;
• новая элементная база и широкое использование вычислительной техники для создания новых типов сварочной техники.

Наглядным примером развития сварочной техники и технологий в области контактной точечной сварки является автомобильная промышленность. Идеи воплощенные в новых технологиях контактной сварки в основном разрабатывались для потребностей автомобильной отрасли и в последствии получили свое признание в других отраслях промышленности, таких, как авиационная, оборонная, машиностроение, судостроение и строительство.

Современные тенденции при производстве автомобилей связаны с повышением требований к их безопасности и экономичности, а это при производстве кузовов автомобилей требует решение двух основных задач – снижение веса и увеличение прочности конструкции кузова.

Реализация данного решения связана с применением новых материалов в конструкции автомобилей, соединение которых традиционными способами контактной точечной сварки не представляется возможным.

Точечная сварка алюминия – основы технологии

Инженеры компании Elmatech ведут активную работу по теме «Точечная сварка алюминия». Им удалось создать выгодную по цене машину для автосервиса, которая сваривает алюминий до 3 мм толщиной.

Далее – пара диаграмм, которые это подтверждают.

Пример при общей толщине листа 2 мм.

Колпачки электродов после сварки.

Компания Elmatech разработала специальные биметаллические электродные колпачки для сварки алюминия с применением которых возможно выполнить 20 точек подряд. После этого электрод зачищается.

График показывает последовательность точек при сварке алюминия с общей толщиной 3 мм.

На графике видно, что оборудование обеспечивает стабильную повторяемость и высокое качество сварного соединения. Далее приведен пример отшлифованного среза сварного соединения. Структура созданного сварочного ядра хорошо сохраняется и после 15 точек:

Для сварки алюминия с применением технологии контактной сварки в полностью автоматическом режиме фирма Elmatech создала программу, позволяющую производить контактную сварку трудно свариваемого алюминия с последовательностью от 15 до 20 сварочных точек и надежно привариваемой общей толщиной до 3 мм.

Сварочное оборудование с применением технологии адаптивной контактной сварки уже очень хорошо зарекомендовало себя для автосервиса и ремонта автомобилей.

Установки автоматической контактной точечной сварки

ELMAspot VISION AV — Автоматическая установка контактной сварки

Подробнее

Заявка на оборудование

MIDIspot-VISION AV — Автоматическая установка контактной сварки

Подробнее

Заявка на оборудование

© 2019. Рудетранс. Все права защищены. При использовании материалов сайта прямая гиперссылка на сайт «Рудетранс» обязательна.

Контактная сварка алюминия и его сплавов — «Вебер Комеханикс»

Каталог

15.11.2013

В последние годы наблюдается устойчивая тенденция к увеличению объема использования алюминия и его сплавов в различных отраслях промышленности, особенно в тех случаях, когда важны стойкость к коррозии, легковесность конструкции и высокое соотношение прочность/вес для металлических конструкций.

При точечной сварке заготовок из алюминия и его сплавов необходимо учитывать некоторые важные моменты, такие как специальные режимы сварки, предварительная обработка поверхности, контроль качества полученного сварного соединения и некоторые другие параметры. Об этом и пойдёт речь в статье.

Поскольку алюминий обладает очень высокими коэффициентом теплопроводности и интенсивностью нагрева, при проведении сварочных операций с ним нужно использовать жесткие режимы сварки с малым временем включения тока во избежание деформации и склеиваниясвариваемых заготовок. Следует учитывать тот факт, что сварочный ток будет значительно выше, так как коэффициент электрического сопротивления алюминия ниже, чем у стали.

Поверхность алюминиевых заготовок зачастую загрязнена пылью, маслом, включениями и покрыта оксидной пленкой из оксида Al2O3 (электроизоляционный слой с температурой плавления, превышающей 2000 С). Для получения качественного сварного соединения необходимо устранять все вышеуказанные примеси, в особенности это касается оксидной пленки, которая должна быть удалена, либо ее толщина должна быть минимальной, чтобы понизить сопротивление поверхности заготовки, насколько это возможно.

Оксидную пленку обычно удаляют механически, либо с помощью химических реагентов (травление). Механическая зачистка, которая, в основном, производится вручную, применяется для точечной обработки. При удалении оксидной пленки не желательно применение абразивных материалов с крупной зернистостью, так как это ухудшает качество поверхности. Подготовка поверхности травлением является наилучшим решением для получения качественных сварных соединений. К преимуществам травления можно отнести возможность получения равномерного электрического сопротивления после обработки. Во избежание повторного образования оксидной пленки рекомендуется произвести сварку обработанного материала в течение 24-36 часов после зачистки.

Качество соединения также во многом зависит от формы и материала электродов. При точечной контактной сварке электроды должны обладать высокой электро- и теплопроводностью, стойкостью к деформациям, а также низкой склонностью к диффузии со свариваемым материалом.

Основное назначение электродов:

– передача сварочного тока;

– отвод тепла от заготовок;

– передача сварочного усилия.

Качество соединения в контакте электрод-деталь является ключевой переменной для получения качественного сварного соединения. В процессе естественного износа электрода его рабочая поверхность увеличивается, уменьшая тем самым плотность тока и интенсивность передачи тепла в заготовку. Для определения максимального/минимального количества сварок до следующей зачистки и восстановления рабочей поверхности электродов, необходимо проводить тесты.

Образцы высококачественной сварки алюминия на машинах контактной сварки

Что касается формы электродов, то наилучшие результаты достигаются при использовании электродов с полусферической формой рабочей поверхности. Если на одной из сторон детали не допустимы механические отпечатки, то один из электродов может иметь плоскую рабочую поверхность. Важным параметром является фаза охлаждения, так как без должного охлаждения заготовки после пропускания тока (охлаждение происходит в сжатом состоянии через электроды) может возникать диффузия медного и алюминиевого сплавов, что сокращает срок службы электродов.

Для улучшения качества сварной точки можно увеличить усилие на электроде после протекания сварочного тока – применить ковочное усилие (в два раза больше сварочного усилия).

Необходимо обратить внимание, что при сварке сплавов с высокой электропроводностью (Al 99.5) рекомендуется увеличить ток на 15 %. При сварке сплавов с более низкой электропроводностью (АМг3) рекомендуется уменьшить значение тока на 5-10%.

Мы рекомендуем рассматривать табличные значения в качестве основы для проведения пробных тестов на образцах, в ходе которых Вы сможете подобрать оптимальные параметры для достижения требуемого качества сварки.

Ещё один важный момент, на который нужно обратить внимание. В процессе образования сварного соединения часть алюминия уходит из расплавленной зоны (литого ядра), создавая при этом условия для возможного образования трещин и пустот. Исходя из этого, рекомендуется увеличивать сварочное усилие в этой части цикла (время выдержки). При наличии возможности регулировки сварочного усилия внутри сварочного цикла (машины с пропорциональным клапаном) упрощается процесс оптимизации параметров сварки (времени, тока, мощности), и мы получаем дополнительные возможности для достижения лучшего качества сварки.

Машины точечной и рельефной сварки серии PPN 3FCC

Особенности машин:

• Получение высококачественных сварных соединений.
• Большая мощность машин позволяет охватить широкий диапазон задач рельефной сварки.
• Отсутствие потерь мощности при увеличении длины хоботов.
• Отсутствие потерь мощности в случае наличия в сварочном контуре магнитных материалов.
• Сварка постоянным током обеспечивает большой ресурс электродов.
• Больший КПД по сравнению с однофазными машинами.
• Меньшее время сварки.
• Сбалансированное потребление мощности электрической сети.
• Большие коэффициент мощности и выходная мощность.
• Снижение потребляемой мощности и, как следствие, расходов на электроэнергию.
• Водяное охлаждение вторичной цепи.

В России официальным представителем компании CEA является компания «Вебер Комеханикс». Подробную информацию по широкому спектру сварочного и другого металлообрабатывающего оборудования Вы можете получить у специалистов компании по тел.: +7 (495) 925-8887.

Как выполнить контактную точечную сварку алюминиевых сплавов?

Часто задаваемые вопросы

Алюминий и его сплавы обладают более высокой тепло- и электропроводностью по сравнению со сталью, и, поскольку процесс зависит от резистивного (джоулевого) нагрева, для них требуются гораздо более высокие сварочные токи. Кроме того, поверхностное контактное сопротивление играет важную роль в тепловыделении. Короткое время сварки используется для быстрого выделения тепла и, таким образом, минимизации потерь тепла за счет теплопроводности. Более твердые сплавы, как правило, легче свариваются, и наоборот, чистый алюминий не рекомендуется для точечной сварки.

Оксид алюминия, естественным образом образующийся на поверхности алюминия, имеет очень высокое электрическое сопротивление. Таким образом, состояние поверхности материала оказывает сильное влияние на выделяемое тепло, требуемые настройки, а также на свариваемость материала.

Готовый лист:	Обычно поддается сварке, но тяжелый или непостоянный оксид может привести к нестабильности.
Химически раскисленный или протертый лист:	Удаление оксида непосредственно перед сваркой может обеспечить постоянное, но очень низкое поверхностное сопротивление, поэтому требуется гораздо более высокий сварочный ток. Такие контролируемые процедуры используются для сварки аэрокосмического качества.
Модификация поверхности:	Некоторые специально разработанные химические обработки поверхности, часто применяемые поставщиком материала, обеспечивают поверхностную стойкость от средней до высокой и могут быть постоянными. Может быть достигнута хорошая свариваемость.
Анодированный, с сильным хромированием или другой пассивацией, или лист с сухой смазкой:	Эти виды обработки обычно обеспечивают очень высокое сопротивление, а иногда и полностью изолирующие поверхностные слои и, как правило, непригодны для сварки.

Электроды для листового материала толщиной от 1 до 3 мм имеют куполообразную поверхность с радиусом от 50 до 100 мм, предпочтительно увеличивающимся с увеличением толщины листа. Большие радиусы могут использоваться для высококачественной сварки, чтобы свести к минимуму вмятины. Обычно рекомендуются электроды с высокой проводимостью (типы класса 1), но для приложений коммерческого качества можно использовать электроды класса 2 (например, Cu/Cr/Zr).

Поскольку медь легко образует сплав с алюминием, а контактный нагрев высок из-за высоких сварочных токов, электроды изнашиваются очень быстро. Внимание к электродам обычно требуется после выполнения нескольких сотен сварных швов, но некоторые специальные обработки поверхности уменьшают износ. Более частая зачистка электродов с помощью автоматизированных инструментов для зачистки электродов является рекомендуемой стратегией для контроля состояния электрода и сведения к минимуму влияния на качество сварки. Электроды заправляются очень часто при выполнении сварных швов аэрокосмического качества, чтобы избежать загрязнения контактных поверхностей. Было показано, что очень частая легкая шлифовка или полировка электродов, которая предотвращает образование видимого слоя сплава на электроде, обеспечивает превосходную воспроизводимость качества сварки и длительный срок службы электрода.

Подробные настройки сварки доступны в стандартных учебниках или у поставщиков материалов или оборудования и могут зависеть от подробных требований к качеству и используемых материалов. Стандарт «BS EN ISO 18595 Сварка сопротивлением. Точечная сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Свариваемость, сварка и испытания» содержит полезные рекомендации.

Для сварных швов товарного качества на листах толщиной 1,2 мм, обработанных на заводе, параметры сварки обычно находятся в диапазоне –

Сила электрода: Время сварки: Сварочный ток:

от 3 до 5 кН от 2 до 5 циклов (40-100 мс) от 22 до 28 кА

В то время как источники питания переменного тока могут использоваться для сварки алюминиевых сплавов, инверторные источники питания постоянного тока были предложены как обеспечивающие больший контроль кратковременного сварочного импульса и, таким образом, улучшающие свариваемость. Следует отметить, что при питании постоянным током наблюдается заметный эффект полярности. Рост самородка немного смещен в сторону положительного электрода, и это можно использовать с выгодой при сварке листов разной толщины, располагая более тонкий лист на положительной стороне. Кроме того, положительный электрод подвергается более быстрому износу, чем отрицательный. Источники питания постоянного тока обычно обеспечивают более эффективное использование мощности сети при требуемых высоких сварочных токах.

Сварочные брызги могут ухудшить качество сварки, и их следует избегать. Может возникнуть некоторая пористость или растрескивание самородков, особенно в чувствительных типах сплавов. Эти дефекты обычно не оказывают существенного влияния на прочность сварного шва при условии, что при испытании происходит нормальное разрушение пробки (пуговицы). Графики двойного усилия необходимы для высококачественных сварных швов, где требуется контроль очаговых дефектов.

При сравнении материалов одинаковой толщины статическая и усталостная прочность на сдвиг точечных сварных швов из алюминиевого сплава составляет примерно одну треть значения стальных сварных швов (в зависимости от типа сплава). Там, где вместо стали используется алюминий, его толщина обычно увеличивается, что дает прочность сварного шва, более выгодную по сравнению со сталью, но при этом позволяет добиться экономии веса.

Точечная сварка алюминиевых листов

Алюминиевые листы также можно соединять друг с другом с помощью контактной точечной сварки . Вызов – это выше электрическая проводимость. Теплопроводность также отличается от стали. Это требует кардинального увеличения электрической текущий. При точечной сварке алюминия отклоняющиеся условия, такие как шунтирующие эффекты или изменяющиеся поверхности, может привести к неправильным результатам. Также оксид алюминия будет влиять на полученный результат. результат сварки. Из-за свойств материала алюминия мы можем резюмировать следующие проблемы:

– Низкое электрическое сопротивление:
Высокие токи
– Высокая теплопроводность:
Короткое время процесса
– Окисляющие поверхности:
Различные условия запуска
– Обязательная очистка электродов: 90 057 Регулярная очистка колпачка электрода

С комплексную систему Alu SPATZ+, MATUSCHEK предлагает перспективную индивидуальное комплексное решение. Это означает, что надежный процесс контактной сварки алюминия больше не будет проблемой в будущем при реализации ваших проектов. Постоянный воспроизводимые результаты могут быть достигнуты с Алюминий SPATZ+ в сборе система , как для соединения конструктивных элементов, экструдированных профилей, так и 3-листовых соединений, так и для серийного производства. Можно обрабатывать даже различные алюминиевые сплавы. наша техника управления

Сервопривод SPATZ+ Комбинированный Таймер сварки

Алюминий Сервопистолет GATOR

CapClean 3D-реформация

Состоит из следующих компонентов:

• Сервопривод SPATZ+ Комбинированный таймер сварки (комбинированное управление током и перемещение электрода), до 80 кА
• Алюминий Сервопистолет GATOR, с 2 сервоэлектрическими приводами:
  • для приложения и контроля приложенной силы
  • для независимой от положения эквалайзера адаптивной компенсации эквалайзера
• CapClean для очистки и восстановления колпачков электродов до 300 сварные швы между чистками

Преимущества комплексной системы

• Процесс адаптивного управления Alu MASTER, который компенсирует следующие нарушения/вариации процесса:
  • Шунтирующие ситуации (в целом сильнее влияют на качество самородка из-за лучшая проводимость алюминия и большая толщина используемого листа по сравнению с сталь)
  • Зазор (например, из-за плохой подгонки детали)
  • Состояние поверхности алюминиевых листов (воск, царапины на поверхности!, оксид алюминия, и др. )
  • Различия в количестве наносимых конструкционных и герметизирующих клеев
  • Плохая регулировка сварочного пистолета
  • Неправильное расположение электродов, напр. не перпендикулярно листу
• NUGGET , индекс и GUN , индекс :
  • Проверка и контроль качества сварки и диаметра пятна, информация поступает с сигналом завершения сварки
• Комбинированные материалы:
  • Сварка пакетов листов Al-Al и Steel-Steel на одном и том же оборудовании цикл

Примеры/образцы для алюминия RSW

Примеры/образцы для алюминия RSW

Дополнительные преимущества точечной сварки

• Гибкость

  2- и 3-листовые комбинации, например. классы материалов AA 5xxx и AA 6xxx с толщиной отдельных листов от 0,8 мм до 3,0 мм может быть надежно точечной сварки в автоматизированном серийном производстве с одной сварочной горелкой, оснащенной только одна геометрия электродного колпачка, независимая от

  • последовательность листов в стопке листов вверх
  • ориентация пакета по направлению к движущемуся электроду (направление сварочного тока)!

  Эта гибкость приводит к значительному сокращению необходимого оборудования для процесса соединения и пола. пространство по сравнению с применением механических методов соединения. Таким образом, при том же выпуске меньше требуется оборудование и площадь.

• Высокая доступность

  В связи с тем, что оборудование Alu SPATZ+ представляет собой всего лишь «простую» систему точечной сварки. как известно из применение в стали в основном характеризуется более высокой степенью готовности по сравнению с механическими методы соединения или контроллеры точечной сварки с использованием дополнительного основного материала и оборудования. Например. для предотвращения прямой контакт между медными электродами и алюминиевыми листами. Наличие Alu SPATZ+ при точечной сварке алюминия такой же, как при точечной сварке сталь, просто обеспечивает более длительный срок службы электродов. Сварочная горелка не требует дополнительной подачи или другого направляющего оборудования. Для того же выхода меньше Необходимо оборудование и площадь!

• Недорогой метод соединения

  Затраты на сварное соединение алюминиевых листов – это в основном затраты на энергию сварки! энергия, необходимая для соединения, например. комбинация из 2 листов 3,0 мм AA 5754 + 2,5 мм AA 6082 составляет около 30 кВт. на сварной шов. При ставке 0,08 евро за кВтч это соответствует стоимости 0,0008 евро за точку сварки. Вторичные затраты — это затраты только на расходные материалы, то есть на электроды и чистящие круги. Срок службы пары электродов при наложении 9Оборудование 0078 Alu SPATZ+ составляет около 10 000 сварных швов. пятна. Жизнь время очистки круга > 250 000 точек сварки.

  Пример: Энергозатраты на точечную сварку алюминиевого кузова модели автомобиля с объемом производства 200 000 автомобилей в год и 4 000 точечных сварных соединений на автомобиль составляют 640 000 € в год. В то время как в случае, если в качестве метода соединения будет выбрана клепка вместо точечной сварки, затраты на заклепки только для одной и той же модели автомобиля будут составлять 20 000 000 евро в год, исходя из цены 0,025 евро за заклепку.