Machines et appareils de soudage par résistance

Soudage sous pression

Le soudage sous pression comprend diverses méthodes de soudage dans lesquelles les pièces à assembler sont comprimées par une force mécanique, grâce à laquelle la continuité et la résistance du joint sont obtenues.

Dans la majorité des cas, le soudage sous pression est réalisé en chauffant les pièces à souder d'une manière ou d'une autre, et seulement dans certains cas particuliers, le soudage est réalisé sans chauffage (par exemple, soudage à froid, soudage explosif). De toutes les méthodes de soudage sous pression, le soudage par résistance électrique est le plus courant.

Le soudage par contact ou par résistance est appelé méthode de soudage électrique, dans laquelle un échauffement se produit en raison du dégagement de chaleur prédominant aux points de contact des pièces à souder lorsqu'un courant électrique les traverse (Fig. 1).

Riz. 1. Les principaux types de soudage par résistance: a - frontal, 6 - point, b - rouleau, I - direction du courant de soudage.

La résistance au soudage se caractérise par une concentration locale de puissance calorifique et donc une température élevée au niveau du joint des pièces à souder, ce qui est dû à la résistance importante du contact du joint par rapport à la résistance des pièces elles-mêmes . À cet égard, le soudage par résistance est un type de soudage très économique et rapide.

Le soudage par résistance peut être effectué à la fois en courant continu et en courant alternatif, mais en pratique, on utilise presque exclusivement du courant alternatif, car les courants nécessaires au soudage de l'ordre de milliers, voire de dizaines de milliers d'ampères à des tensions de quelques volts peuvent être les plus facilement obtenu à l'aide de transformateurs. des sources de courant continu dédiées à cet effet seraient trop coûteuses, difficiles à fabriquer et moins fiables en fonctionnement.

Soudage bout à bout

Dans le soudage bout à bout, les extrémités des pièces à assembler se touchent, après quoi un courant important traverse les pièces, chauffant le joint à la température requise pour le soudage. La force de compression longitudinale réalise alors une continuité de connexion directe.

Il existe deux types de soudage bout à bout : le soudage non réflexe (soudage par résistance) et le ressoudage.

En soudage par résistance, les pièces aux extrémités usinées sont mises en contact et comprimées avec une force considérable, puis un courant traverse les pièces et en raison de la résistance de contact de la jonction, un dégagement concentré de chaleur se produit.

Après avoir atteint la température requise pour le soudage dans la zone frontale, le soudage plastique des pièces à assembler est effectué sous l'influence de la force de pressage.A la fin du cycle de soudage, le courant est coupé puis la force de compression est relâchée.

Le soudage par résistance est généralement effectué à une densité de courant de 5-10 kA et une puissance spécifique de 10-15 kVA pour 1 cm2 de la section transversale des pièces soudées. Ce type de soudage est généralement utilisé pour connecter des pièces de petites sections (jusqu'à environ 300 mm2).

En soudage bout à bout avec réchauffage, le chauffage des pièces s'effectue en trois ou deux étapes consécutives - préchauffage, flashage et refoulement final, ou uniquement dans les deux dernières étapes.

Au moment initial du soudage, les pièces à souder sont en contact avec une force de compression de 5 - 20 MPa, puis le courant est activé, ce qui chauffe les joints à 600 - 800 ° C (pour l'acier), comme dans soudage bout à bout sans fusion. Après cela, la force de pression est réduite à 2 - 5 MPa, ce qui augmente la résistance de contact et, par conséquent, le courant de soudage diminue.

Avec le relâchement de la compression, la zone de contact réelle des extrémités des pièces diminue, le courant se précipite vers un nombre limité de points de contact et les chauffe à la température de fusion, et avec un chauffage supplémentaire dans ces conditions, le métal surchauffe pour la température de vaporisation en des points individuels.

Sous l'influence d'une pression excessive, la vapeur de métal est retirée de la zone de contact de soudage et déplace les particules de métal liquide dans l'air sous la forme d'un éventail d'étincelles, et une partie du métal en fusion s'écoule en gouttes. Derrière les protubérances détruites, des protubérances de contact successives se touchent, créant de nouveaux chemins pour que le courant de soudage répète l'effet défini.

Ce processus de fusion séquentielle des extrémités des pièces le long des arêtes élémentaires se poursuit jusqu'à ce que les extrémités des pièces soudées soient recouvertes d'un film continu de métal semi-liquide, après quoi une continuité métallique du joint soudé est créée avec relativement peu de force perturbatrice. . Dans ce cas, la quantité excédentaire de métal fondu est expulsée du contact sous la forme d'un trou (bord).

Le chauffage des extrémités saillantes des pièces soudées s'effectue principalement par conduction thermique à partir du contact de soudage, où la température est de la plus grande importance. L'échauffement des pièces entre les électrodes de connexion et d'alimentation dû au courant circulant pendant le processus de refusion est très faible.

Le réglage de la quantité d'énergie délivrée à une résistance de contact donnée déterminée par les conditions du processus de soudage peut être effectué soit en modifiant le courant de soudage, soit en modifiant la durée du flux de courant.

Le fonctionnement de la machine à souder bout à bout est illustré à la fig. 2.

Riz. 2. Schéma d'une machine à souder bout à bout : 1 - lit, 2 - guides, 3 - plaque fixe, 4 - plaque mobile, 5 - dispositif d'alimentation, 6 - dispositif de serrage, 7 - limiteurs, 8 - transformateur, 9 - conducteur de courant flexible , Pzazh — force de serrage des produits, Ros — force perturbatrice des produits.

Les machines de soudage bout à bout sont classées comme suit.

1. Par méthode de soudage — pour le soudage par résistance et le clignotement (clignotement continu ou clignotement chauffant).

2. Avec inscription préalable — universelle et spécialisée.

3. Selon la conception du mécanisme d'alimentation - avec un ressort, un levier, une vis (du volant), un entraînement pneumatique, hydraulique ou électromécanique.

4.Par disposition des pinces - avec des pinces excentriques, à levier et à vis, et des pinces à levier et à vis peuvent être réalisées manuellement ou mécanisées avec un entraînement pneumatique, hydraulique ou électromécanique.

5. Selon la méthode d'assemblage et d'installation — fixe et portable.

Soudage par points

En soudage par points, les pièces à assembler sont généralement situées entre deux électrodes fixées dans des porte-électrodes spéciaux. Sous l'action du mécanisme de pression, les électrodes pressent fermement les pièces à souder, après quoi le courant est activé.

En raison du passage du courant, les pièces à souder sont rapidement portées à la température de soudage et le dégagement de chaleur le plus important se produit au niveau des surfaces à assembler, où la température peut dépasser la température de fusion des pièces à souder.

En figue. La figure 3 montre la distribution de température le long de la section des pièces soudées, caractéristique de l'étape finale du soudage de l'acier.

Riz. 3. Champ de température dans la dernière étape du soudage par points

La température la plus élevée est observée dans la partie centrale ombragée du poste de soudage - le noyau.La surface de contact de la pièce qui sera soudée avec une électrode (généralement avec refroidissement à l'eau) est chauffée à une température relativement basse, mais en présence de un noyau liquide ou semi-liquide et un noyau métallique plastique adjacent, la force de compression des électrodes provoque des indentations à la surface des pièces à souder.

La température à cœur au point de soudure est généralement légèrement supérieure au point de fusion du métal.Le diamètre du noyau fondu détermine le diamètre du point de soudure, généralement égal au diamètre de la surface de contact de l'électrode.

Le temps de soudage en un seul endroit dépend de l'épaisseur et des propriétés physiques du matériau des pièces soudées, de la puissance de la machine à souder et de la force de pression. Ce temps varie de quelques millièmes de seconde (pour des tôles de couleur très fines) à plusieurs secondes (pour des pièces en acier épaisses). Pour une estimation approximative, le temps de soudage d'un point d'acier doux peut être pris comme 1 s par 1 mm d'épaisseur de la tôle soudée. La vitesse de chauffage du métal à la température de soudage dépend de manière significative de l'intensité du dégagement de chaleur.

Machine de soudage par points

Soudage au rouleau

Dans ce type de soudage, la connexion des pièces avec une couture continue ou discontinue est réalisée en passant à travers les pièces à souder, alimentées au moyen de rouleaux rotatifs (Fig. 4).

Riz. 4. Le principe du soudage au rouleau: 1 - transformateur de soudage, 2 - électrodes à rouleau, 3 - entraînement à rouleau, 4 - pièces soudées

De par la nature du processus, le soudage au rouleau est similaire au soudage par points. Le soudage au rouleau est souvent appelé soudage à la molette, ce qui est à proprement parler incorrect, car le concept de soudage à la molette peut être étendu à presque tous les types de soudage.

Les machines à souder à rouleaux sont généralement équipées de deux courants d'alimentation, dont l'un est entraîné et l'autre tourne en raison du frottement lors du déplacement des pièces à souder.

Le soudage au rouleau est le plus souvent utilisé pour connecter des pièces à parois minces, par exemple dans la fabrication de réservoirs de carburant et de barils pour le transport de divers matériaux.

Il existe trois modes de soudage au rouleau.

1. Mouvement continu des pièces soudées par rapport aux rouleaux avec une alimentation continue en courant. Cette méthode est utilisée lors du soudage de pièces d'une épaisseur totale ne dépassant pas 1,5 mm, car avec de grandes épaisseurs, le joint sortant sous les rouleaux, étant à l'état plastique, peut se rompre en raison du délaminage. De plus, avec une alimentation continue en courant, une déformation importante des pièces soudées se produit.

2. Mouvement continu des pièces soudées par rapport aux rouleaux avec alimentation en courant intermittent. Cette méthode la plus courante produit des coutures avec peu de distorsion dans les produits à faible consommation d'énergie.

3. Mouvement intermittent des pièces soudées par rapport aux rouleaux avec alimentation en courant interrompue (soudage par étapes).

Le soudage au rouleau est très efficace dans la production de récipients à paroi mince, dans la production de tubes métalliques soudés et d'un certain nombre d'autres produits.

Les principaux éléments des machines à rouleaux sont le lit, les bras supérieurs et inférieurs avec des électrodes à rouleaux, un mécanisme de compression, un entraînement à rouleaux et un transformateur de soudage avec un fil de courant flexible.

Les transformateurs des machines à rouleaux fonctionnent en mode intensif avec PR = 50 - 60%, ce qui nécessite un refroidissement accru de leurs enroulements.

Les machines à souder à rouleaux sont divisées: selon la nature de l'installation — à stationnaire et mobile, selon le but — à universel et spécialisé, selon l'emplacement des rouleaux par rapport à l'avant de la machine — pour le soudage transversal, pour le soudage longitudinal et universel avec possibilité de déplacer les rouleaux pour l'emplacement des rouleaux par rapport au produit — avec disposition bilatérale et unilatérale, selon le mode de rotation des rouleaux — avec entraînement pour un rouleau, avec entraînement pour les deux rouleaux, avec un rouleau supérieur, se déplaçant le long d'un support fixe, et avec un rouleau et un mandrin inférieur mobile, selon le dispositif du mécanisme de compression - levier-ressort, entraîné par un moteur électrique, pneumatique et hydraulique, selon le nombre de rouleaux — en mono-rouleau, double-rouleau et multi-rouleau.

La puissance des machines à rouleaux les plus courantes est généralement de 100 à 200 kVA.Semblable au soudage par points de pièces minces, il peut être effectué par des impulsions du courant de décharge du condensateur, pour lequel différents types de machines à rouleaux sont fabriqués.

Riz. 5. Machine à souder par résistance