macolakg Dragoljub Aleksijevic Kragujevac
Član broj: 301424 Poruke: 3238 212.62.41.*
|
Tomel,
Potpuno si u pravu oko različite zavarivosti različitih legura.
Osim električne otpornosti materijala, kao jednog od bitnih faktora u elektrootpornom zavarivanju (punktovanju), takođe veoma važnu ulogu igra i hemijski sastav, kao i kristalna struktura materijala.
Na tržištu postoje legure čelika koje su veoma predisponirane za punktovanje (između ostalih tehnoloških osobina), poput na primer HSLA600 "dvofaznog" čelika, koji svoju izvrsnu zavarivost, osim relativno velike električne otpornosti, "duguje" i dopiranju Aluminijumom i Niobijumom u tragovima. Kažem u tragovima jer je procentualno učešće ta dva metala reda 0,0xx%, a udvostručuju zavarivost. Tj. za istu čvrstoću spoja, potrebna struja i vreme su maltene dvostruko manji za taj čelik u odnosu na na primer Č-0146, Č-0147 (običan bravarski čelik sa <0.3% C).
CrNi (rostfraj) čelici takođe imaju najčešće izvrsnu zavarivost zbog viših Džulovih gubitaka i manje sklonosti ka oksidaciji. Takođe se ukrasni CrNi čelici odlično punktuju pod vodom, gde se sa one strane koja treba da nema tragova zavara, stavlja elektroda velike ravne površine, a sa one strane koja se ne gleda uska elektroda, sve to pod vodu i punkt se ne vidi (bez otiska i ZUT)...
----------------------------
Zavarivanje kao grana mašinstva je čitava naučna disciplina za sebe. Zavarivanje takođe ima svoje podgrane: od zavarivanja kovanjem, trenjem, preko hemijskog, električnog i slično, pa do zavarivanja laserom i elektronskim topom.
Elektrootporno zavarivanje, čija je jedna grana i ono što žargonski nazivamo "punktovanje" je zavarivanje dva metala ili legure, gde osnova procesa počiva na Džulovim termogenim gubicima na otpornosti spoja.
Naravno i u punktovanju ima bezbroj tehnologija i to je takođe vrlo masivna oblast, sama za sebe.
Mašine i tehnologije se uglavnom dimenzionišu prema zahtevu oko konačnog proizvoda, gde takođe postoji široka paleta svega, od najprostijeg bravarsko-limarskog punktovanja crnih limova, preko punktovanja zakaljivih materijala sa višefaznim procesom punktovanja, pa do zavarivanja raznorodnih materijala, na primer Aluminijuma za čelik (Toyota 90. godina u auto industriji, CDW metodom).
Laičkim okom posmatrano, proces punktovanja je krajnje jednostavan:
- stisnuti predložak visoko provodljivim i ohlađenim elektrodama,
- plasirati dovoljno veliku struju, u jednom ili više impulsa, u dovoljnom vremenskom intervalu da se razvije otopljeno kupatilo u oba predmeta,
- potom još uvek stisnute komade ohladiti ispod temperature koja bi ugrozila čvrstinu spoja,
- parametre događaja učiniti maksimalno ponovljivim...
U tako jednostavnom algoritmu se krije bezbroj zamki koje jako otežavaju konačan proces.
Nabrojaću neke:
- ispon mašine, tj. geometrija elektroda sa komadom i induktivna kontura koju zaklapaju zatvorene elektrode sa izvorom struje, kao i feromagnetni predmeti u blizini putanja ili nedajbože unutar konture.
Ukoliko su nosači elektroda dugački, tj. tačke zavarivanja dosta udaljene od izvora struje, kod naizmenične struje to može "ukrasti" većinski deo snage mašine ili čak onemogućiti zavar. Par mikrohenrija svega, itekako postaju značajna reaktivna otpornost pri svega 50Hz, ali pri desetinama kiloampera pri tom... Protiv tih problema se bori na razne načine: smanjenjem induktivne konture kada je to moguće, dualnim transformatorima kada je to moguće, punktovanja jednosmernom strujom, što enormno poskupljuje mašinu, ali kad mora... i tako dalje... Kod CDW taj problem ne nestaje. Naprotiv, induktivna kontura veoma oganičava brzinu porasta struje, što za sobom povlači potrebe za sve većim naponima i većom bačenom energijom...
- precizno dimenzionisanje sile stezanja, sa mogućnosti podešavanja iste, po mogućstvu u više faza tokom trajanja zavara, i dovoljno visokom mehaničkom brzinom odziva sistema koji nosi elektrode.
Naime, prilikom naglog dovođenja energije u mesto zavara, materijal se naglo širi tokom formiranja otopljenog kupatila, sa težnjom da isprska između komada zbog visokog pritiska koji se tada razvije. Sila mora biti dovoljno visoka da obezbedi zarobljavanje istopljenog kupatila između komada, ne prevelika da ne bi opao elektični otpor previše (jer onda nam ni Đerdap kao izvor neće pomoći) i ispod granice dozvoljene fizičke deformacije komada pod stiskom. Sistem koji nosi elektrode ne sme biti prevelike mase, odnosno mora se elastično odazvati na to širenje tako da se sila ne promeni bitno u odnosu na deklarisanu. Tokom uspostavljanja tečnog kupatila (još uvek teče struja) naglo opada električna otpornost, istovremeno i unos energije, predložak se skuplja, a pri tom je kupatilo još uvek tečno i pod pritiskom. Elektrodni sistem mora da prati skupljanje i pri tom održi nominalni pritisak, dakle mala inercija sistema. Po prestanku toka struje, kupatilo se naglo hladi i predložak još naglije skuplja. Ukoliko elektrodni sistem to mehanički ne isprati sa korektnom silom, doći će do naprslina i loše čvrstine spoja.
Sve to ukazuje na neophodnu potrebu za elastičnom metodom stezanja (opruge, pneumatika) i malom masom makar jedne elektrode i njenog nosača, svakako bez bitnih trenja i zaglavljivanja, a pri tom treba to i ohladiti i dovesti elastičnom metodom ogromnu struju, pri čemu elektrodinamički efekti ne treba da bitno promene silu stezanja...
Kod CDW su zahtevi za malom inercijom nosača elektroda neuporedivo veći jer čitav proces koji sam opisao traje nekoliko milisekundi svega sa višestruko većom brzinom porasta energije u kupatilu... Transfomatorske mašine tu barataju vremenima reda delova sekunde ili sekundama...
- precizna kontrola struja i vremena.
U današnje vreme je to tako lako uraditi na izvoru :-) (moćni procesori, moćni poluprovodnici), ali... rezultat toga na zavarnom mestu nije u skladu sa našim željama jer napredak nije poboljšao obične provodnike, a ni redukovao induktivitet istih, takođe nije eliminisao magnetske sile velikog intenziteta koje se razvijaju u provodnicima, komadu i samom otopljenom kupatilu.
Stvarno bi super bilo kada bi se sve iza tačaka priključnica generatora struje ponašalo kao termogena otpornost. Ali na žalost...
Veličina amplitude struje i vreme relaksacije (kod CDW), će zavisiti od mnogobrojnih faktora poput: geometrije mašine, induktiviteta koji unosi prisustvo samog komada, pritiska stezanja, čistoće površina komada, čistoće elektroda, obližnjih feromagnetskih delova mašine, upravnosti i tačnosti vođica i slično... Tu priču o stvarnim strujama u toku punkta je utoliko teže propratiti jer je veoma problematično meriti tolike struje. Neophodna je Rogowski petlja za validiranje stvarnih događaja (kome to treba za preciznije tehnologije) i storage osciloskop.
- precizno mehaničko ustrojstvo mašine.
Ponovljivost električnih parametara je apsolutno uslovljena ponovljivošću mehaničkih parametara kod punkt mašine. Dakle, vođenje mora biti precizno, čvrsto i lagano (mala masa, mala inercija), a pri tom bez zazora i robusno na bočne sile i pri svim tim zahtevima da ima minimalana mehanička trenja radi ponovljivosti precizne sile stezanja.
Naravno, kod CDW mašine je to zahtevnije jer je potreban daleko brži odziv mehanike nego kod transformatorske mašine, preciznije podešavanje sile jer je nagliji porast pritiska u kupatilu , a pri tom su elektrodinamičke sile, koje utiču na bočna pomeranja daleko veće.
Neretko se viđa na stacionarnim punkt mašinama, snage iznad 20-tak KVA, mehaničko ustrojstvo nalik nekoj omanjoj glodalici, sa sličnom čvrstoćom sistema. Verujte da to nije bez razloga tako...
----------------------------------------
Najkvalitetnije transformatorske mašine su po pravilu sa ispravljačima (DC punktovanje), sa kaskadiranih nekoliko pneumatskih cilindara male inercije, neretko sa servo pneumatskim ventilom i povratnom vezom po sili, radi podešavanja sile u toku samog zavara, sa višefaznim procesom poput:
- veća sila radi oblikovanja ležišta za elektrode, uklanjanja mikroneravnina kovanjem, uklanjanja oksidnih slojeva... To je faza predstezanja,
- potom se smanjuje sila stezanja da bi se povećala termogena otpornost spoja, samo sada sa kovački "sređenim" naleganjem,
- potom je moguća faza predgrevanja u dužem intervalu smanjenom strujom, kod masivnih komada,
- potom struja zavarivanja visokog intenziteta, u jednoj ili dve povorke impulsa, sa eventualnom pauzom i promenom sile stezanja,
- potom eventualna faza otpuštanja zakaljivih materijala sa većom silom i manjom strujom,
- potom visoka sila za vruće kovanje, radi estetskog oblikovanja zavara i maksimalnog hlađenja.
Sve to recimo u par sekundi događanja...
Takve mašine imaju vođenje koje je nalik kvalitetu vođenja jednog erozimata, veoma skupe ispravljačke diode za desetine kiloampera, sa ozbiljnim vodenim hlađenjem, zbog jednosmerne struje veoma veliki ispon (nosači eletroda su veoma dugački pa se može recimo uvući kompletna tabla lima u mašinu) i naravno skupe su ozbiljno. Gubici na ispravljačima su tipično desetinama puta veći nego na regulaciji primara.
Kvalitetne CDW mašine su još kvalitetnije građene. Od lakih a čvrstih metala poput titanijuma na kritičnim delovima i tako to.
Elektrode i nosači su po pravilu od bakra dopiranog cirkonijumom, i tvrde su maltene kao neki čelici.
----------------------------------------------------------------------------------------------
Eto, u ovom kratkom tekstu je sublimirana tajna dobrog punktovanja, što naravno nikako ne može zameniti hiljade stranica potrebne literature, ali makar može pružiti osnovne smernice onima koji žele nešto više od rada na auto limariji.
Kog zanimaju samo najjednostavnija punktovanja, eto za nešto u garaži, može slobodno preskočiti ovaj tekst.
Pozdrav,
Macola
[Ovu poruku je menjao macolakg dana 08.01.2017. u 23:36 GMT+1]
|