Projektowanie elektrod i chłodzenie w maszynach do spawania szwów

W zgrzewarkach liniowych zamiast standardowych końcówek do zgrzewania punktowego stosuje się okrągłe elektrody rolkowe. Rolki te mają zazwyczaj średnicę od 50 mm do 600 mm, a najczęściej stosowane rozmiary mieszczą się w przedziale od 180 mm do 250 mm. Grubość wałka zazwyczaj mieści się w zakresie od 10 mm do 20 mm.

Powierzchnia styku elektrody rolkowej może przyjmować jeden z następujących kształtów:

Powierzchnia cylindryczna

Powierzchnia kulista

Powierzchnia stożkowa (stosowana w specjalnych przypadkach, takich jak połączenia kołnierzowe)

Walce cylindryczne są często wykonane z dwustronnymi lub jednostronnymi fazowaniami, szczególnie do zastosowań takich jak połączenia kołnierzowe. Szerokość powierzchni styku (ω) zmienia się w zależności od grubości przedmiotu obrabianego i zwykle mieści się w zakresie od 3 mm do 10 mm. Rolki sferyczne mają promień krzywizny (R) od 25 mm do 200 mm.

Walce cylindryczne są szeroko stosowane do spawania stali i stopów wysokotemperaturowych.

Rolki sferyczne zapewniają lepsze odprowadzanie ciepła i płynniejsze przejścia wgłębień, dzięki czemu nadają się do spawania stopów lekkich, takich jak aluminium.

Metody chłodzenia elektrod rolkowych

Aby zapobiec przegrzaniu i utrzymać wydajność elektrody, niezbędne jest chłodzenie podczas zgrzewanie szwów. Stosowane są dwa główne typy układów chłodzenia:

Chłodzenie zewnętrzne:

Do spawania metali nieżelaznych i stali nierdzewnej zazwyczaj wystarcza czysta woda z kranu.

Do spawania zwykłej stali powszechnie stosuje się 5% roztwór boraksu, aby zapobiec rdzy.

Wewnętrzne chłodzenie obiegowe:

Stosowana szczególnie w maszynach przeznaczonych do spawania stopów aluminium, metoda ta powoduje cyrkulację wody w elektrodzie.

Chociaż wewnętrzne systemy chłodzenia są bardziej wydajne, są również strukturalnie złożone i droższe.

Optymalizacja oparta na aplikacji

Wybór odpowiedniej konstrukcji rolek i metody chłodzenia ma kluczowe znaczenie dla skutecznego spawania spoinami:

W przypadku materiałów żelaznych i stopów wysokotemperaturowych zazwyczaj wystarczające są walce cylindryczne z chłodzeniem zewnętrznym.

W przypadku metali nieżelaznych lub wrażliwych na ciepło, takich jak stopy aluminium lub magnezu, zalecane są rolki kuliste połączone z wewnętrznymi układami chłodzenia wodą.

Prawidłowa kombinacja geometrii wałka, szerokości styku i strategii chłodzenia zapewnia stałą jakość spoiny, wydłuża żywotność elektrody i pomaga uniknąć odkształceń termicznych podczas spawania.