Ponthegesztés

A ponthegesztés általában 0,05…6 mm vastagságú alkatrészek átlapolt kötésének kialakítására alkalmas eljárás.
A hegesztés végezhető egyenárammal vagy váltakozó árammal. Az áramforrás transzformátora a hálózati áramot 10000…50000 A-re növeli, amelyet elektródák vezetnek a munkadarabokhoz. A nagy áram rendkívül rövid idő (általában néhány periódus) alatt megömleszti az érintkezési helyet, és kialakul a lencse alakú hegvarrat. A hegesztett kötés kialakulása pont-, dudor- és vonalhegesztéskor hasonló.

A folyamat gyakorlatilag három szakaszra tagozódik:

1. Az áram bekapcsolásával létrejön a villamos érintkezés a munkadarabok között. A szilárd fém felhevül és kitágul, ezáltal a munkadarabok közötti rés megnő, majd az elektródaerő hatására a megolvadt fém kinyomódik a munkadarabok közötti résbe, és kialakul a hegesztési lencse záróövezete.
2. Az érintkezési felület tovább nő, és az adott munkadarab vastagságától függő átmérőjű lencse képződik. A felületi oxidréteg feltöredezik és elkeveredik a megömlött fémben, a fém tovább tágul és képlékeny alakváltozást szenved.
3. A hegesztőáram kikapcsolása után a fém lehűl és kristályosodik. A kristályosodási folyamat a nyomóerő változásával szabályozható. A hegesztendő fém termomechanikai igénybevétele hat a lencse és annak közvetlen közelében levő fém tulajdonságaira.

A munkadarabok ellenállása a hőmérséklet növekedésével nő. Az érintkezési ellenállás függ a fémfelület tisztaságától, felületi érdességétől, s kellően tiszta felületek és megfelelő nyomóerő esetén értéke gyakorlatilag nullára csökkenhet. A hegesztett kötés kialakulásának szempontjából lényeges az átmeneti ellenállás, amelynek értéke a hőmérséklet növekedésével szintén csökken.

Az olvadt mag hűlése a kokillában hűlő öntött fém hűlésével hasonlítható össze. A lencse alakú fém a szélektől a közép felé haladva hűl, annál gyorsabban, minél nagyobb a hőmérséklet-gradiens. Gyors hűlés esetén előfordulhat, hogy az ömledékben levő gázok a varratban maradnak. Megfelelő nagyságú nyomóerővel ez a hiba megszüntethető.

A ponthegesztés berendezései

A ponthegesztő gépek lehetnek helyhez kötött vagy hordozható berendezések. A nyomóerőt emelőkarok és rugók közvetítik az elektródákra, a legnagyobb elektródanyomás kb. 300 N. Az elektródák mozgatása és a megfelelő nyomóerő kifejtése a mechanikus elven kívül megvalósulhat pneumatikus vagy hidropneumatikus úton is. Pneumatikus mozgatás esetén szűrő tisztítja meg a géphez érkező sűrített levegőt, majd nyomáscsökkentő csökkenti a nyomást az előírt értékre. A táplevegő munkahengerbe való bejutását elektromágneses szelep vezérli aszerint, hogy a henger a dugattyúval egyszeres vagy kettős működésű. A pneumatikus mozgatás igen gyakori, főként helyhez kötött berendezéseken, mivel egyszerű, olcsó, rugalmas szerkezet.

A ponthegesztés karosszériagyártásban való elterjedésével megnőtt a mozgatható pneumatikus ponthegesztők jelentősége. A ponthegesztő pisztolyok olyan méretű, illetve összetett alakú összeállítások hegesztésére szolgálnak, amelyeknek kezelése súlyuk és formájuk miatt igényes. A kézi ponthegesztő pisztolyok a könnyebb és pontosabb kezelhetőség elérése érdekében balanszerrel vannak ellátva. Általában pneumatikus vagy szervó meghajtással vannak ellátva, különféle alakú kialakításban, alacsonyfrekvenciás transzformátorral vagy középfrekvenciás inverterrel.
Manapság a nagyobb gyártók mind robotkarra szerelt ponthegesztő pisztolyokat alkalmaznak.

Hegesztősajtókon és gyors működésű berendezéseken mechanikus (bütykös) mozgatást alkalmaznak, ha a nyomó hengerek mérete vagy tömege kötött, akkor a hidraulikus működtetést helyezik előtérbe. A hidropneumatikus rendszerben a sűrített levegő kisebb nyomását alakítják át 20…50-szer nagyobb hidraulikus nyomássá. Ilyen megoldás található a helyhez kötött, sokpontos berendezéseken. A hordozható ponthegesztő gépeket általában egybeépítik a transzformátorral.

A ponthegesztő berendezés legfontosabb paraméterei a hegesztésteljesítmény (kVA), a karkinyúlás
(mm) és a Sajtolóerő (daN), továbbá a karok közti távolság (mm) és a hengerlöket (mm)

Ponthegesztő elektródák

A ponthegesztő berendezésben az elektróda feladata a koncentrált áramátadás és a nyomás közvetítése, amely jó villamos és hővezető, nagyobb hőmérsékleten is megfelelő szilárdságú anyagból készül.
Az elektródákat többféle anyagból készítik, mint például: CuCr, CuCrZr, CuCoBe, CuNiSi, volfrám, Elkanite stb. Az anyagok típusa elsősorban a hegeszteni kívánt anyag minőségétől függ. Az elektródák acél, rozsdamentes acél, alumínium és réz hegesztésére alkalmasak.

Elektródák a következő anyagokból készülhetnek:
– CuCrZr – acél anyagok hegesztésére alkalmas
– Z-trode – alumínium hegesztésére alkalmas
– NITRODE – horganyzott vagy galvanizált lemezek hegesztésére alkalmas

A ponthegesztés technológiája

A ponthegesztés eljárásváltozatait az alábbi táblázat foglalja össze:

A gyakorlatban többnyire a kétoldali egypontos módszer használatos. Az ilyen ponthegesztő gép alkalmazási területe az elektródatartók cseréjével bővíthető.
Az alábbi képen a cserélhető elektródatartók és ponthegesztő elektródák láthatóak.

Egypontos hegesztés nehezen hozzáférhető munkadarabok esetén egy oldalról is készíthető. Ekkor az áramkör az elektródán és a munkadarabon át kontaktelektródával záródik.

Hegesztési ciklusok. Ponthegesztéskor a munkadarabok anyagminősége, vastagsága, a kötés kialakítása stb. szerint különféle hegesztési ciklusokat lehet beállítani. A hegesztési ciklust elsősorban az áramerősség, a nyomóerő és a hegesztési idő határozza meg.

A ponthegesztett kötések minősége.

A ponthegesztett kötések a velük szemben támasztott követelményektől függően a következő minőségi osztályokba sorolhatók:

– Kiváló minőség: elsősorban dinamikusan igénybe vett, élet- és vagyonbiztonság szempontjából fontos szerkezeti elemek elsődleges teherviselő elemeinek (repülőgép, vasúti és közúti járművek stb.) követelménye.
– Jó minőség: Kisebb szívósságú, elsődlegesen statikus igénybevételű szerkezetek (hajók fedélzeti elemei, acélszerkezetek, vasbeton vasalások stb.).
– Egyéb: Biztonsági szempontok nem játszanak szerepet, különösebb szívóssági és szilárdsági követelmények nincsenek.

A munkarend lehet kemény vagy lágy.
Kemény munkarend esetén nagy áramerősséget rövid idő alatt kell a munkadarabon átvezetni (pl. a jó hővezető fémek, így az alumínium, a réz és ötvözetei hegesztésekor).
Lágy munkarenddel hegesztjük pl. az edződésre hajlamos acélokat. Ez esetben az áramerősség kisebb, a hegesztési idő hosszabb.

Felhasznált forrás:
Dr. Béres Lajos, Dr. Czitán Gábor, Dr. Gáti József, Dr. Gremsperger Géza, Dr. Kovács Mihály: Hegesztési Zsebkönyv, Kiadó: COKOM Mérnökiroda Kft.

Ebben a könyvben rengeteg hasznos információt olvashatunk, érdemes beszerezni!
Megvehető például itt: LINK

Az alábbiakban néhány fényképet mutatunk a ponthegesztés területéről.