Sčelno varjenje: oprema, metode in procesna tehnologija

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Ustvarjanje kakršne koli kovinske konstrukcije vedno pomeni zanesljivo in trajno povezavo posameznih komponent in delov v eno samo mehansko enoto. Seveda je kovinski izdelek mogoče izdelati kot monoliten, enodelni del, na primer z litjem. Vendar pa je najpogosteje potrebno ustvariti integralno povezavo z metodo medatomskih kovinskih vezi, ki jo spremlja visoko segrevanje mesta, kjer so deli spojeni. Preprosto povedano, bliskovno čelno varjenje.

Oprema, metode in procesna tehnologija so zanimivi za mnoge začetnike varilcev. Ta vrsta povezave se pogosto uporablja v vesoljski in avtomobilski industriji, saj omogoča ustvarjanje močnega in zanesljivega varilnega šiva.

Lastnosti sočelnega varjenja

Sčelno varjenje različnih materialov je ena od vrst močne povezave pod vplivom tlačne sile in električnega toka. To pomeni, da se deli, povezani med bliskovnim varjenjem, hkrati pritisnejo drug na drugega in segrejejo z električnim oblokom.

Če je prostor združendeli v plastično stanje (brez taljenja), potem se ta vrsta povezave imenuje uporovno varjenje. Ko se obdelovanci segrejejo do taljenja, naj bi zadnji robovi varilnih spojev uporabljali metodo utripanja. Vsaka od teh metod se uporablja v določenih situacijah, ki jih oceni varilec, odvisno od zahtev glede kakovosti in zanesljivosti veznega šiva, pa tudi od uporabljene opreme.

Prisotnost napak v zvarih močno poslabša kakovost opravljenega dela. Zato je za odpravo te težave potrebno kontaktne površine predhodno očistiti pred oksidi, nepravilnostmi in umazanijo.

Upoštevati je treba tudi, da se s povečanjem velikosti spojne površine močno poslabšata moč in kakovost zvara. To je posledica dejstva, da se veliko območje slabo segreje in prispeva k hitremu nastajanju oksidov, ki negativno vplivajo na kakovost zvarjenega spoja.

Ugodnosti zadnjice

Vsaka vrsta varjenja ima svoje tehnološke prednosti in slabosti. Čelno varjenje ima po mnenju mnogih varilcev številne pozitivne lastnosti, ki ga bistveno razlikujejo od drugih tehnologij.

Prednosti bliskovnega sočelnega varjenja vključujejo:

• pri tej metodi reflow ni treba predgrevati spoja in pripravljati robov spojenih delov;
• ob upoštevanju tehnologije varjenja je enostavno dobiti močan in zanesljivpovezava, ki lahko traja več desetletij brez nesreč;
• ohranja visoko stopnjo kemične homogenosti materiala po varjenju, kar poveča trdnost spoja;
• lahkost in preprostost dela ne zahtevata posebnega znanja niti od varilca začetnika;
• zmožnost izvajanja postopka bliskovnega sočelnega varjenja v popolnoma avtomatskem načinu;
• visoka hitrost tehnoloških operacij;
• vsestranskost pri uporabi skoraj vseh materialov.

Vse te prednosti močno odtehtajo manjše pomanjkljivosti postopka sočelnega varjenja.

Slabosti varjenja

Nekatere slabosti te vrste varjenja vključujejo:

• visoka poraba električne energije;
• precej visoka cena aparata za uporovno varjenje za domačo uporabo, zato je najbolje, da čelni spoj naredite sami;
• potreba po strogem upoštevanju zahtev glede velikosti površine spojenih delov;
• težave pri varjenju v pogojih visoke vlažnosti.

Vrste sočelnega varjenja

Postopek varjenja čelnega spoja temelji na Joule-Lenzovem zakonu. Proces medatomskih vezi poteka pod delovanjem električnega toka s pomočjo močne kompresije, ki se nanese na kontaktno površino izdelka.

Obstajata dve vrsti sočelnega varjenja:

• varjenjeupor;
• flash varjenje.

V bistvu obe metodi uporabljata isti tehnološki postopek elektrodeformacije, vendar obstajajo tudi posebne razlike.

Uporovno varjenje

Edinstvenost te metode je, da postopek spajanja delov poteka brez taljenja osnove. V tem primeru je kovinska površina izpostavljena močni plastični deformaciji. Strukturno so varilne palice povezane z električnim tokom, in ko pridejo v stik s kovinsko površino, nastane zaprto vezje. Na mestu stika se pojavi visok upor, ki zagotavlja majhno segrevanje. Palice, segrete na določeno vrednost, so tesno pritisnjene druga proti drugi in tok se izklopi.

Potem ko se segrete palice začnejo strjevati, se zato ta tehnologija imenuje uporovno varjenje. Da bi se izognili napakam v zvaru, je treba površine izdelkov, ki jih je treba variti, skrbno obdelati, tako da pri lepljenju kovine ni drobnih delcev tujega izvora.

Uporovno varjenje se uporablja za spajanje žice ali cevi, materiali pa so lahko različni (jeklo in baker, lito železo in aluminij).

Povezava pretoka

Posebna značilnost sočelnega varjenja je dovod napetosti do transformatorja do stika zvarjenih površin. V tem primeru se štrleče mikrohrapavosti površine segrejejo in zdrobijo. Zato električni tok ne teče po večji izboklini, ampak takoj vzdolžcelotno ravnino stika.

Obstajata dve vrsti bliskovnega sočelnega varjenja:

1. Za neprekinjeno varjenje je značilno gladko premikanje dveh delov izdelka, vpetih v posebne spone varilne enote, drug proti drugemu. Nato se uporabi tok in deli se zaklenejo, tako da se dotaknejo celotne ravnine. Deli so zvarjeni, nato pa pride do posedanja pri določeni vrednosti in električni tok se izklopi.
2. Občasno taljenje nastane zaradi izmenjevanja trenutkov tesnjenja in oslabitve fug, medtem ko električni tok ostane prižgan. To gibanje naprej in nazaj zapre vezje do tališča materiala.

Zahteve za površine in tehnologija čiščenja

Površine materialov, ki jih je treba spojiti, da bi dobili visokokakovosten zvar, morajo izpolnjevati določene zahteve:

1. Vrednost upora na celotni kontaktni ravnini mora biti približno enaka.
2. Odpornost proti električnemu toku mora biti čim nižja.
3. Ravnini obeh površin, ki bosta varjeni, se morata ujemati po nivoju.
4. Raven videz površine je ključ do visokokakovostnega varjenja.

Za izpolnitev teh pogojev je potrebno opraviti predhodno pripravo površine. Za to potrebujete:

1. Izvedite razmaščevanje spoja.
2. Odstranite oksidni film po celotni kontaktni ravnini.
3. Izvedite nevtralizacijo sklepov.
4. Površino dobro posušite.

Po čiščenju morate vizualno preveriti pripravljenost površin za varjenje.

stroji za čelno varjenje

S pomočjo posebnih aparatov za sočelno varjenje se polietilenske cevi najpogosteje varijo, saj je material teh izdelkov zlahka podvržen tipu čelnega kontakta.

Obstajajo naslednje vrste varilnih strojev:

• mobilni;
• nepremično;
• obesek;
• univerzalno;
• specializirano.

Zasnova katerega koli varilnega stroja vključuje električni in mehanski sklop, pa tudi sistem vodnega hlajenja in pnevmatski podajalnik obdelovancev.

Sčelno varjenje polietilenskih cevi se nekoliko razlikuje od spajanja kovinskih izdelkov. Ker plastični material ni prevodnik električnega toka, se segrevanje koncev cevi izvaja s posebnimi grelnimi elementi. Sicer pa je tehnologija sočelnega varjenja polietilenskih cevi podobna povezovanju drugih površin.

Ročno čelno varjenje

Doma je uporaba kontaktnega varilnega aparata nedonosna, zato lahko cevi majhnega premera varimo ročno. Hkrati pa je za doseganje kakovostne povezave potrebno z usposabljanjem pridobiti izkušnje pri opravljanju dela.

Tehnološki koraki postopka ročnega sočelnega varjenja so naslednji:

1. Pripravite delovni prostor v skladu z varnostnimi zahtevami.
2. Naredite varno pritrditev obdelovancev. Pritrditev se lahko izvede s posebnimi sponkami, vendar se v domačih razmerah najpogosteje uporabljajo opeke ali vdolbine v tleh. Glavna stvar je, da deli ostanejo negibni.
3. S brusnim papirjem ali pilo očistite površine, ki jih želite variti.
4. Pri segrevanju čelnega zvara je treba na spoj pritisniti.
5. Šiv je ohlajen naravno - na zraku.

V primeru močnega vetra zunaj je priporočljivo prenehati z delom, da preprečite vdor prahu ali peska v območje varjenja. V deževnem vremenu lahko delo poteka pod posebnim nadstreškom.

Okvare v zadnjičnih sklepih

Dolgotrajno delovanje katere koli mehanske naprave je v veliki meri odvisno od kakovosti vizualnega nadzora opravljenega dela. Zato mora vsak varilec poznati in biti sposoben oceniti glavne napake, ki se lahko pojavijo med postopkom varjenja.

Glavne napake bliskovnega sočelnega varjenja vključujejo:

1. Pomanjkanje penetracije zvara, ki se kaže v delni kovinski vezi. Najpogostejši vzrok za to okvaro je prisotnoststičišče oksidnega filma, pa tudi šibko segrevanje koncev delov.
2. Razpoke in razslojevanje šiva, ki se lahko pojavijo, ko se material po varjenju hitro ohladi.
3. Popačenje vlaken na območju zvara lahko povzroči tudi pretirano vznemirjenje.
4. Onesnaženje spoja z različnimi vključki, velika zrna na zvaru so strukturne napake. Takšne težave nastanejo, ko je šiv oksidiran ali pregret.

Sčelno uporovno varjenje je po mnenju strokovnjakov zanesljiv in kakovosten način spajanja delov iz različnih materialov. Zaradi zmožnosti izvajanja procesa v avtomatskem načinu se v industrijskih podjetjih pogosto uporablja za povezovanje kompleksnih komponent številnih mehanskih naprav.