„ZGRZEWANIE MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH”

Zgrzewanie - jest to sposób łączenia metali, prze którym części metalowe miejscowo nagrzewane do stanu plastycznego, są są łączone za pomocą nacisku mechanicznego, zasadniczo bez użycia materiału dodatkowego, tj. spoiwa.

Zgrzewanie elektryczne oporowe - energia cieplna niezbędna do nagrzania zgrzewanych elementów powstaje pod wpływem oporu prądu w miejscach w których ma postać zgrzeiny i jest jest zgodna z prawem Jaule'a-Lenza.

Q =  I (t) R(t) dt

Q - ilość ciepła [ J ]

I(t) - natężenie prądu [A]

F(t) - całkowity opór strefy zgrzewania [  ]

t2 - czas zgrzewania [ s ]

Zgrzewanie oporowe dzieli się na :

- sposób zasilania prądem

- technologie zgrzewania

- kształt złącza zgrzewanego

Najbardziej istotną klasyfikacją zgrzewania oporowego to podział ze względu na kształt złącza zgrzewanego

- punktowe

- liniowe

- doczołowe

Zgrzewanie punktowe - umożliwia łączenie blach na zakładkę w odpowiednio rozmieszczonych punktach. Blachy dociska się wzajemnie za pomocą przewodzących prąd elektryczny elektrod. W miejscu zsunięcia się blach na skutek przepływu prądu rozgrzeewa się i łączy ze sobą. Zgrzewanie punktowe jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem zgrzewania oporowego.

Parametry zgrzewania punktowego to siła docisku elektrod, natężenie prądu zgrzewania oraz czas jego przepływu. Pobiera się ją w zależności od zgrzewanego metalu i jego grubości, kształtów, wymiarów. Rozróżnia się parametry twarde i miękkie. Charakteryzują się dłuższymi czasami przepływu prądu o niższym natężeniu i siłami docisku.

Zgrzewanie garbowe - polega na łączeniu części w miejscach istniejących ustępów technologicznych zwanych garbami. Garby mają być zyskane celowo lub stanowią fragment łączonych części.

Zgrzewanie zakładkowe - na jednym z elementów blach wytłacza się garby, przeważnie w kształcie wycinków kulki.

Zgrzewanie garbowe doczołowe - osie zgrzewanych elementów np. wałków pokrywają się ze sobą.

Zgrzewanie garbowe prostopadłe - osie elementów są względem siebie prostopadłe np. zgrzewanie kołków, mające na powierzchni czołowej garb lub garby uformowane sztucznie lub naturalnie jak łeb śruby kulistej

Zgrzewanie garbowe krzyżowe - osie elementów krzyżują się (zgrzewanie siatek z prętów zakwalifikowanych do żelbetonowych).

Zgrzewanie garbowe najczęściej stosowane jest do zgrzewania stali niskowęglowych

Zgrzewanie liniowe - prze zgrzewaniu liniowym części łączone przesuwają się pomiędzy dociśniętymi elektrodami kratkowymi. Do elektrod doprowadzone są impulsy prądowe z wtórnego uzwojenia transformatora zgrzewarki. Zgrzewanie liniowe ma szerokie zastosowanie przede wszystkim tam gdzie jest konieczne otrzymanie szczelnych połączeń : przy produkcji zbiorników paliwowych , sprzętu gospodarstwa domowego. Zgrzewanie to stosuje się do łączenia stali węglowych, stopowych, brązów, aluminium i jego stopów. Dobór natężenia prądu i siły docisku odbywa się na takich samych zasadach, jak zgrzewanie punktowe.

Zgrzewanie doczołowe zwarciowe - jest procesem zgrzewania parowego, w którym połączeni pomiędzy dociśniętymi do siebie elementami otrzymuje się na całej nagrzewanej długości powierzchni ich styku. Zgrzewanie oporowe zwarciowe stosowane jest do łączenia prętów, kształtowników, rur, małych zbiorników. Parametry zgrzewania parowego to : natężenie prądu, siła docisku, dł. Mocowania, naddatek na spęcznienie oraz przepych prądu zgrzewania.

Natężenie prądu decyduje o szybkości nagrzania złącza . Długość mocowania decyduje o wielkości oporności przedmiotów a zatem o ich nagrzaniu. Naddatek na spęcznienie decyduje o stopniu odkształcenia metalu w zgrzewaniu oraz o możliwości usunięcia zanieczyszczeń tlenowych.

Czas zgrzewania : T2 = I  Sp / VS

 Sp - naddatek na spęcznienie

VS - średnica prędkości spęcznienia [ mm / s ]

Wytrzymałość złączy zgrzewanych oporowo zwarciowych jest od 10% do 20% niższa od wytrzymałości zgrzewania materiałów rodzimych.

Zgrzewanie tarciowe - jest procesem w którym ciepło niezbędne do uzyskania trwałego połączenia pochodzi z bezpośredniej zmiany energii mechanicznej na energie cieplną w wyniku tarcia w obszarze wzajemnego styku zgrzewanych przedmiotów . Przemieszczenie względem siebie powierzchni (warunkujące tarcie) realizuje się poprzez : ruch obrotowy, oscylacje liniowa, ruch orbitalny.

Biorąc po uwagę ruch obrotowy rozróżnia się :

- zgrzewanie tarciowe konwencjonalne

- zgrzewanie tarciowe inercyjne

Zgrzewanie stosuje się miedzy innymi w produkcji seryjnej elementów konstrukcyjnych samochodów, ciągników, przyczep.

Niezwykle szerokie zastosowanie zgrzewania tarciowego w przemyśle wynika z wielu jego zalet, do których nalezą :

-wytrzymałość złączy

- możliwość- łączenia materiałów mocno różniących się właściwościami fizycznymi duża wydajność- zgrzewania (600 złączy / h )

- równomierne obciążenie sieci elektrycznej i małe zużycie energii.

- Możliwość- sterowania i kontroli jakości w czasie cyklu zgrzewania

- Higieniczne warunki pracy

- Łatwość- automatyzacji

Parametry do zgrzewania tarciowego : to prędkość obrotowa, docisk tarcia, docisk spęczania i czas spęczania. Prędkość obrotowa i docisku wyznaczają warunki cieplne w obszarze łączenia. Przy dużej prędkości i małym docisku czas wydłuża się, powodując znaczne zwiększenie strefy wpływu ciepła. Prędkość obrotowa tarcia jest dobieralna w zależności od rodzaju materiału i wymiarów przedmiotów zgrzewanych i waha się średnio od 400 - 10000 obr / min . Siła docisku wpływa na szybkość nagrzania obszaru i jest dobierana w zależności od wł. Mechanicznych złączonych materiałów. Waha się w granicach od 20 - 200 Mpa. Czas tarcia jest ustalony w ścisłej reakcji z prędkością obrotową i siłą docisku tarcia. Siła docisku spęczniania decyduje o całości połączenia metalu nagrzewanego do stanu plastycznego. Docisk jednostkowy spęczniania dobiera się w zakresie 20 - 400 Mpa. Czas spęczniania jest szacunkowo krótki w porównaniu z czasem tarcia wynoszący zwykle kilka sekund czynny s siłą docisku spęczniania wpływa na jakość połączenia metalowej zgrzeiny.

---