스폿 용접: 정밀 접합을 위한 팁과 기술

1. 스폿 용접의 방법과 기술.

1.1 스폿 용접 방법.

스폿 용접은 일반적으로 양면 스폿 용접과 단면 스폿 용접의 두 가지 범주로 나뉩니다. 양면 스폿 용접에서는 전극이 공작물의 양쪽에서 용접 영역에 전력을 공급합니다.

양면 스폿 용접의 일반적인 방법은 그림 1에 나와 있습니다. 그림 1a는 가장 일반적으로 사용되는 방법으로, 공작물의 양면에 전극 자국이 있습니다.

그림 1b는 접촉 면적이 넓은 전도성 판을 하부 전극으로 사용하여 하부 전극이 남긴 자국을 제거하거나 줄일 수 있으며 장식용 패널 스폿 용접에 자주 사용되는 것을 보여줍니다.

그림 1c는 변압기를 사용하여 두 개 이상의 용접 지점을 동시에 용접하여 모든 전극을 병렬로 연결하는 양면 스폿 용접을 보여줍니다.

이때 모든 전류 경로의 임피던스는 기본적으로 동일해야 하며, 각 용접 지점을 통과하는 전류가 기본적으로 동일하도록 각 용접 위치의 표면 상태, 재료 두께 및 전극 압력이 동일해야 합니다.

그림 1d는 그림 1c의 단점을 피할 수 있는 여러 변압기를 사용하는 양면 멀티포인트 스폿 용접을 보여줍니다.

단면 스폿 용접에서 전극은 공작물의 같은 쪽에서 용접 영역에 전원을 공급합니다. 단면 스폿 용접의 일반적인 방법은 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2a는 단면 단일 포인트 스폿 용접으로, 용접점을 형성하지 않는 전극은 전류 밀도를 줄이기 위해 큰 직경과 넓은 접촉 면적을 채택합니다.

그림 2b는 모든 용접 전류가 용접 영역을 통해 흐르는 션팅이 없는 단면 더블 포인트 스폿 용접입니다.

그림 2c는 션팅이 있는 단면 이중점 스폿 용접으로, 상부 공작물을 통해 흐르는 전류가 용접 영역을 통과하지 않아 션팅이 발생합니다. 용접 전류에 대한 낮은 저항 경로를 제공하기 위해 구리 패드가 공작물 아래에 배치됩니다.

그림 2d는 골격 부재와 복합 패널 용접에서와 같이 두 용접 지점 l 사이의 거리가 클 때 복합 패널의 뒤틀림을 유발하고 두 전극 사이의 저항을 감소시킬 수 있는 부적절한 가열을 방지하기 위해 공작물의 전극과 함께 압착되는 특수 구리 브릿지 A를 보여줍니다.

 구리 코어봉을 사용한 스폿 용접은 단면 또는 양면 스폿 용접의 특수한 형태입니다. 이 형태는 공간이 제한되어 있고 전극에 접근하기 어렵거나 전혀 도달할 수 없는 공작물에 특히 적합합니다. 그림 3a에 표시된 코어봉은 실제로 몇 밀리미터 두께의 구리판입니다.

그림 3b와 3c는 두 가지 유형의 유사한 구조를 보여 주며, 구조 3b가 구조 3c보다 열등한 이유는 전자가 두 공작물의 접촉면을 통과하지 않고 공작물 2의 전환을 통과하여 용접 영역에서 발생하는 열을 감소시켜 용접 전류의 증가가 필요하기 때문입니다.

이렇게 하면 공작물 2의 접촉면과 두 전극 사이에서 발생하는 열이 증가하여 공작물이 타버릴 수도 있습니다.

코어로드의 단면적이 큰 경우 구리 재료를 절약하고 생산을 용이하게하기 위해 구리 판을 천 접착제 나무 또는 경목으로 만든 코어로드에 감싸거나 내장 할 수 있습니다 (그림 3d 및 3e 참조).

코어 로드와 공작물 사이의 접촉 면적이 전극과 공작물 사이의 접촉 면적보다 훨씬 크기 때문에 용융된 코어는 전극과 접촉하는 공작물 측면으로 이동하는 경향이 있습니다.

두 공작물의 두께가 다른 경우, 더 두꺼운 공작물을 코어 로드 접촉면에 배치하면 용융된 코어의 이동 정도를 줄일 수 있습니다.

1 - 구리 코어 로드

2. 3 - 공작물

4-풀 스틱과 천

5 구리 클래드 플레이트

6- 내장형 구리 막대

7 - 필러

밀폐된 용기에 공작물을 용접할 때 코어봉을 용기에 삽입할 수 없는 경우, 용접 전에 용기 전체를 용접 금속보다 융점이 낮은 Zn, Pb, A1 또는 기타 금속으로 채울 수 있습니다(그림 3f 참조).

용기 벽이 두꺼운 경우 모래나 파라핀과 같은 비전도성 재료를 필러로 사용할 수도 있습니다. 장기간 가열하면 저융점 금속이나 파라핀이 녹아 공작물에 전극 압력이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 용접 시 강한 조건을 적용해야 합니다.

대량 생산에서는 단면 멀티 스폿 용접이 널리 사용됩니다. 이때 변압기를 사용하여 전원을 공급하고 각 전극 쌍이 차례로 공작물을 누르거나(그림 4a 참조), 각 전극 쌍이 별도의 변압기로 전원을 공급하고 모든 전극이 동시에 공작물을 누를 수 있습니다(그림 4b 참조).

후자의 형태는 더 많은 장점이 있으며 더 널리 사용됩니다. 각 변압기를 연결된 전극에 가장 가깝게 배치할 수 있어 전력과 크기를 크게 줄일 수 있고, 각 용접의 공정 파라미터를 개별적으로 조정할 수 있으며, 모든 용접을 동시에 용접하여 높은 생산성을 달성하고, 모든 전극이 동시에 공작물을 눌러 변형을 줄이고, 여러 변압기에 동시에 전원을 공급하여 3상 부하를 균형 있게 유지할 수 있다는 장점이 있습니다.

1.2 스폿 용접 공정 파라미터 선택.

일반적으로 스폿 용접 공정 파라미터의 선택은 특정 재료에 대한 용접 조건 표를 참조하여 공작물의 재료와 두께에 따라 결정됩니다.

먼저 전극 끝면의 모양과 크기를 결정합니다. 둘째, 전극 압력과 용접 시간을 미리 선택한 다음 용접 전류를 조정하여 서로 다른 전류로 샘플을 용접합니다.

용융 코어 직경이 요구 사항을 충족하는지 확인한 후 전극 압력, 용접 시간 및 전류를 적절한 범위 내에서 조정하고 용접 품질이 기술 조건에 지정된 요구 사항을 충족 할 때까지 샘플 용접 및 검사를 수행합니다.

샘플 검사에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 인열 테스트입니다. 고품질 용접의 흔적은 찢어진 샘플의 한 조각에는 원형 구멍이 있고 다른 조각에는 원형 볼록한 부분이 있습니다.

두꺼운 판이나 담금질된 재료의 경우 인열 시험에서 원형 구멍과 볼록을 얻지 못할 수 있지만 전단 파괴를 통해 용융 코어의 직경을 확인할 수 있습니다.

필요한 경우 침투율, 전단 강도, 수축 구멍, 균열 등의 여부를 확인하기 위해 저배율 측정, 인장 시험, X-선 검사도 수행해야 합니다.

a) 변압기 한 대가 차례로 전원을 공급합니다.

b) 여러 개의 변압기는 다음에 개별적으로 전원을 공급합니다: 1. 유압 실린더; 2. 전극 

테스트 샘플을 기반으로 공정 파라미터를 선택할 때는 편향, 강자성 재료의 영향, 조립 간극 측면에서 테스트 샘플과 실제 공작물 간의 차이를 충분히 고려하고 그에 따라 적절히 조정해야 합니다.

1.3 두께가 같지 않고 재료가 다른 스폿 용접

두께가 같지 않거나 다른 재료의 스폿 용접을 수행할 때 용융된 코어는 접합면을 기준으로 비대칭이 되어 두꺼운 쪽 또는 전도도 및 열전도도가 낮은 쪽으로 이동합니다. 이러한 이동의 결과로 더 얇거나 전도성/열전도성이 더 좋은 공작물의 침투율과 강도가 감소합니다.

용융 코어 이동은 두 공작물 간의 열 발생 및 발산 차이로 인해 발생합니다.

두께가 같지 않으면 두꺼운 쪽이 더 큰 저항을 가지며 접합 표면이 전극에서 멀어져 더 많은 열이 발생하고 손실이 적어 용융된 코어가 두꺼운 쪽으로 이동하게 됩니다.

재료가 다른 경우 전도성과 열전도율이 낮은 재료는 열을 쉽게 생성하지만 열을 잘 방출하지 못하므로 그림 5에서 p가 저항률을 나타내는 것처럼 용융 코어도 이러한 재료 쪽으로 이동합니다.

용융 코어 이동을 조정하는 원리는 더 얇거나 전도성이 좋은/열 전도성이 좋은 공작물의 열 생산량을 늘리고 방열 표면을 줄이는 것입니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다:

1. 더 얇거나 전도성이 좋은/열 전도성이 좋은 공작물에 접촉면 직경 또는 구형 반경이 다른 전극을 사용합니다. 한쪽의 직경이나 반경이 작을수록 해당 쪽의 전류 밀도를 높이고 전극 손실의 영향을 줄일 수 있습니다.

a) 두께가 같지 않음(σ1<σ2)

b) 다른 재료(p1<p2)

2) 열전도율이 좋은 다른 재료 또는 도체로 만든 전극을 사용하고, 작업물의 한쪽에는 열전도율이 낮은 구리 합금을 사용하여 해당 쪽의 열 손실을 줄이세요.

3) 공정 패드를 사용하여 열전도율이 낮은 금속으로 만든 패드(두께 0.2~0.3mm)를 공작물의 한쪽 면에 놓거나 열전도율이 좋은 도체를 사용하여 해당 면의 열 방출을 줄입니다.

4) 강한 조건 방법을 사용합니다 - 전기가 흐르는 시간이 짧기 때문에 공작물 사이의 간접 저항 가열 효과가 증가하는 반면 전극 방열 효과는 감소하여 용융 코어 편차를 극복하는 데 도움이됩니다.

이 방법은 얇고 두꺼운 공작물을 함께 스폿 용접할 때 상당한 효과를 발휘합니다. 커패시터 저장 에너지 용접기(일반적으로 전류가 높고 전기 흐름 시간이 짧은)는 최대 20:1의 두께 비율로 공작물을 스폿 용접할 수 있으며, 이는 명확한 예시입니다.

그러나 두꺼운 공작물의 경우 전기 흐름 시간이 길기 때문에 접촉 저항이 용융 코어 가열에 거의 영향을 미치지 않습니다.

이 경우 약한 조건은 실제로 두 공작물의 인터페이스에 열이 전달될 수 있는 충분한 시간을 허용하여 용융 코어 편차를 극복하는 데 더 효과적입니다.

생산 과정에서 두께 3.5mm(전기 저항이 높음)의 5A06(LF6) 알루미늄 합금과 두께 5.6mm(전기 저항이 낮음)의 2A14(LD10) 알루미늄 합금을 스폿 용접할 때 더 얇은 5A06(IF6) 공작물 쪽으로 심각한 용융 코어 편차가 발생한 사례가 있었습니다. 전기 흐름 시간을 13Hz에서 20Hz로 늘린 후에야 편차를 수정할 수 있었습니다.

2. 스폿 용접 조인트 설계

스폿 용접은 일반적으로 겹치는 조인트와 접힌 모서리를 활용합니다(그림 6 참조). 접합부는 두께가 같거나 다른 두 개 이상의 공작물로 구성될 수 있습니다.

스팟을 디자인할 때 용접 구조전극의 접근성, 즉 전극이 부품의 용접 영역에 쉽게 도달할 수 있어야 한다는 점을 고려해야 합니다. 또한 가장자리 거리, 오버랩 양, 용접 간격, 어셈블리 간격, 조립 간격 등의 요소도 고려해야 합니다. 용접 강도 도 고려해야 합니다.

에지 거리의 최소값은 금속 유형 용접되는 재료, 두께 및 용접 조건에 따라 달라집니다. 값이 작을수록 높은 항복 강도 금속, 얇은 시트 또는 강한 용접 조건이 적용되는 경우.

a) 겹치는 조인트

b) 접힌 에지 조인트: e - 용접부 사이의 간격; b - 에지 거리

오버랩 양은 가장자리 거리의 두 배이며, 권장되는 최소 오버랩 양은 표 1에 나와 있습니다.

용접 간격은 인접한 지점 사이의 중심 간 거리를 말하며, 최소값은 용접되는 금속의 두께, 전기 전도도, 표면 청결도 및 용융 코어의 직경과 관련이 있습니다. 표 2는 용접 사이의 권장 최소 간격을 보여줍니다.

표 1 조인트의 최소 권장 오버랩 크기(단위: mm)

표 2 용접 간 최소 권장 간격(단위: mm)

최소 피치는 주로 전환 효과를 위해 고려됩니다. 강한 조건과 큰 전극 압력을 사용하는 경우 피치를 적절히 줄일 수 있습니다. 열팽창 모니터링이나 각 지점의 전류를 순차적으로 변경할 수 있는 컨트롤러를 사용하거나 전환 효과를 효과적으로 보상할 수 있는 다른 장치를 사용하면 피치에 제한을 받지 않을 수 있습니다.

공작물 크기 제한으로 인해 피치를 넓힐 수 없고 위에서 언급한 제어 조치가 없는 경우, 일관된 용융 코어 크기를 보장하려면 적절한 전류를 사용하여 각 공작물의 첫 번째 지점을 먼저 용접한 다음 전류를 증가시키고 인접 지점을 용접해야 합니다.

간극을 없애기 위해 압력에 의존하면 전극 압력의 일부가 소모되어 실제 용접 압력이 감소하므로 조립 간극은 가능한 한 작아야 합니다.

간격이 고르지 않으면 용접 압력의 변동이 발생하여 각 용접 지점의 강도에 상당한 차이가 발생합니다. 과도한 간격은 또한 심각한 스플래시를 유발합니다.

허용 간격 값은 공작물의 강성과 두께에 따라 달라집니다. 강성과 두께가 클수록 허용 간격은 일반적으로 0.1~2mm 사이로 작아집니다. 환형 공작물의 과도한 여유 공간은 롤링으로 제거할 수 있습니다.

단일 용접 지점의 전단 강도는 두 플레이트 사이의 계면에 있는 융착 코어의 면적에 따라 달라집니다. 접합 강도를 보장하려면 융착 직경 외에도 관통률과 압입 깊이도 요구 사항을 충족해야 합니다.

두 플레이트 각각에 대한 투과율은 별도로 측정해야 합니다. 투과율은 20%에서 80% 사이여야 합니다. 최대 투과율은 마그네슘 합금 는 60%까지만 허용되며, 티타늄 합금의 경우 90%까지 허용됩니다. 두께가 다른 공작물을 용접하는 경우 각 공작물의 최소 관통률은 접합부의 가장 얇은 부분 두께의 20%가 될 수 있습니다.

압입 속도는 판재 두께의 15%를 초과하지 않아야 합니다. 두 공작물의 두께 비율이 2:1보다 크거나 평평한 전극을 사용하여 손이 닿기 어려운 부분 또는 공작물의 한쪽에 용접을 수행하는 경우 압입 깊이를 20%~25%로 늘릴 수 있습니다. 그림 7은 저배율 연삭 디스크의 융착 코어 크기를 보여줍니다.      

d는 융착 직경, σ는 공작물 두께, h는 융착 깊이, c는 압입 깊이입니다.

스팟의 강점 용접 조인트 는 플레이트 표면에 수직인 인장 하중을 받는 인장 강도입니다.

주위의 두 판 사이에 형성된 예각으로 인한 응력 집중으로 인해 퓨전 존를 사용하면 융합 영역의 실제 강도가 감소할 수 있으므로 일반적으로 스폿 용접 조인트는 이러한 방식으로 하중을 가하지 않습니다.

일반적으로 인장 강도와 전단 강도의 비율은 조인트의 연성을 판단하는 지표로 사용됩니다. 이 비율이 클수록 조인트의 연성이 좋습니다.

여러 개의 용접으로 형성된 조인트의 강도는 용접의 피치와 분포에 따라 달라집니다. 피치가 작은 경우 접합부의 강도는 전환의 영향을 받을 수 있으며, 피치가 크면 배열할 수 있는 용접의 수가 제한됩니다.

따라서 최대 조인트 장력을 얻으려면 피치와 용접 횟수를 모두 고려해야 합니다. 여러 줄의 용접은 직사각형 배열보다는 엇갈린 패턴으로 배열하는 것이 가장 좋습니다.

3. 일반적으로 사용되는 금속의 스폿 용접.

3.1 저항 용접 전 공작물 청소

스폿 용접 여부, 심 용접를 사용하거나 프로젝션 용접을 사용하는 경우 안정적인 접합 품질을 보장하기 위해 용접 전에 공작물 표면을 청소해야 합니다.

청소는 기계적 또는 화학적 방법을 통해 할 수 있습니다. 일반적인 기계적 청소 방법에는 샌드 블라스팅, 샷 블라스팅, 연마, 사포 또는 와이어 브러시로 샌딩하는 방법이 있습니다.

금속과 합금에 따라 다른 세척 방법이 필요하며, 이를 요약하면 다음과 같습니다:

알루미늄은 산소에 대한 화학적 친화력이 강하기 때문에 알루미늄과 그 합금에 대한 표면 청소 요건은 매우 엄격합니다. 방금 청소한 표면은 빠르게 산화되어 산화막을 형성합니다. 따라서 용접 전에 청소한 표면을 얼마나 오래 보관할 수 있는지에 대한 엄격한 시간 제한이 있습니다.

의 산화막 알루미늄 합금 는 주로 화학적 방법으로 제거됩니다. 알칼리성 용액으로 탈지하고 헹군 후 공작물을 인산 용액에 부식시킵니다. 새 필름의 성장 속도를 늦추고 새 필름의 기공을 채우기 위해 부식하는 동안 패시베이션 처리를 수행합니다.

가장 일반적으로 사용되는 패시밴트는 중크롬산칼륨과 중크롬산나트륨입니다(표 3 참조). 패시베이션 처리 후에는 산화막을 제거할 때 공작물 표면의 과도한 부식이 발생하지 않습니다.

부식 후 공작물을 헹구고 질산 용액으로 브라이트닝 처리를 수행합니다. 처리 후 다시 헹구고 5℃의 온도에서 건조실에서 건조하거나 열풍으로 건조합니다. 이러한 세척 후 공작물은 용접하기 전에 72 시간 동안 보관할 수 있습니다.

알루미늄 합금을 청소할 때는 기계적 방법도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 0-00 번호 사포 또는 전기/팬 구동 와이어 브러시를 사용할 수 있습니다. 그러나 작업물 표면의 손상을 방지하기 위해 와이어 직경은 0.2mm를 초과하지 않아야 하고 길이는 40mm보다 짧지 않아야 하며 작업물에 가해지는 브러시의 압력은 5-20N을 초과하지 않아야 합니다. 또한 용접은 청소 후 2~3시간 이내에 수행해야 합니다.

안정성을 보장하기 위해 용접 품질현재 중국의 여러 공장에서는 화학 세척 후 겹쳐진 공작물의 내부 표면을 청소하기 위해 와이어 브러시를 사용하고 있습니다.

알루미늄 합금을 세척한 후에는 두 개의 알루미늄 합금 공작물을 고정하는 두 전극 사이의 총 저항을 측정해야 합니다. 다음과 유사한 전용 장치 스폿 용접기 이 용도로 사용됩니다.

전극 중 하나는 전극 클램프에서 절연되고 두 개의 테스트 피스는 전극 사이에서 함께 눌려집니다. 이렇게 얻은 R 값은 표면 청소의 품질을 가장 객관적으로 반영할 수 있습니다.

2A12, 7A04 및 5A06 알루미늄 합금의 경우 R은 120uΩ을 초과해서는 안 되며, 청소 직후의 R 값은 일반적으로 40~50uΩ입니다. 3A21, 5A02 및 소결 알루미늄 합금과 같이 전도성이 더 좋은 알루미늄 합금의 경우 알루미늄 소재R은 28-40uΩ을 초과하지 않아야 합니다.

마그네슘 합금은 일반적으로 화학적으로 세척한 다음 크롬산 용액에서 부동태화합니다.

이 처리는 표면에 얇고 조밀한 산화막을 형성하여 안정적인 전기적 특성을 가지며 성능의 변화가 거의 없이 10일 이상 지속될 수 있습니다. 마그네슘 합금은 와이어 브러시로도 청소할 수 있습니다.

구리 합금은 질산과 염산으로 처리하여 중화시키고 용접 잔여물을 제거할 수 있습니다.

언제 저항 용접 스테인리스 스틸 및 고온 합금의 경우 기름, 먼지 또는 페인트가 있으면 황 취화 가능성이 높아져 접합 결함이 발생할 수 있으므로 공작물 표면을 매우 청결하게 유지하는 것이 중요합니다.

청소 방법에는 연마, 샷 블라스팅, 와이어 브러싱 또는 화학적 부식 등이 있습니다(표 3 참조). 특히 중요한 부품의 경우, 전해 연마 를 사용하기도 하지만 이 방법은 복잡하고 생산성이 낮습니다.

의 산화물 층 티타늄 합금은 염산, 질산, 인산나트륨의 혼합 용액에 딥 에칭하여 제거할 수 있습니다. 와이어 브러싱 또는 샷 블라스팅도 사용할 수 있습니다.

저탄소 강철 및 저 합금강 는 대기 중 부식에 대한 저항력이 낮습니다.

따라서 이러한 금속은 운송, 보관 및 가공 중에 부식 방지 오일로 보호되는 경우가 많습니다. 작업장에서 기름칠 표면이 먼지나 기타 전도성이 낮은 물질로 오염되지 않은 경우, 전극 압력으로 유막을 쉽게 압착하여 접합 품질에 영향을 주지 않고 쉽게 압착할 수 있습니다.

강재 공급 상태에는 산세척을 하지 않은 열연, 산세척 및 오일 코팅을 한 열연, 냉연이 포함됩니다. 산세 처리를 하지 않은 열연강재를 용접할 때는 샌드 블라스팅, 샷 블라스팅 또는 화학적 부식 방법을 사용하여 산화물 층을 제거해야 합니다.

이는 황산 및 염산 용액 또는 주로 인산으로 구성되지만 티오우레아가 포함된 용액(표 3 참조)에서 수행하면 기름 잔여물을 효과적으로 제거하고 표면을 동시에 부식시킬 수 있습니다.

표 3 화학적 부식에 사용되는 용액의 구성.

코팅이 된 강판은 몇 가지 예외를 제외하고는 일반적으로 용접 시 특별한 청소가 필요하지 않습니다. 반면 아연 도금 강판은 와이어 브러시나 화학 부식제를 사용하여 청소해야 합니다.

인산염 코팅이 된 강판은 표면 저항이 매우 높아 낮은 전극 압력에서는 용접 전류가 통과할 수 없으며, 더 높은 압력에서만 용접에 사용할 수 있습니다.

3.2 저탄소강 스폿 용접

저탄소강은 w(C) 함량이 0.25% 미만입니다. 저항이 적당하여 용접기 출력이 상대적으로 낮고, 소성 온도 범위가 넓어 큰 전극 압력 없이도 필요한 소성 변형을 얻을 수 있으며, 탄소 및 미량 원소 함량이 낮고 융점이 높은 산화물이 없어 일반적으로 담금질된 미세 구조나 내포물이 발생하지 않으며, 결정화 온도 범위가 좁고 고온 강도가 낮으며 열팽창 계수가 작아 균열이 발생하기 쉽습니다.

이 유형의 강철은 용접성용접 전류, 전극 압력, 통전 시간과 같은 공정 파라미터는 조정 범위가 넓습니다.

표 4는 미국 RWMA에서 저탄소강 스폿 용접에 권장하는 용접 조건을 보여 주며 참고할 수 있습니다.

3.3 담금질 강철의 스폿 용접

냉각 속도가 매우 빠르기 때문에 단단하고 부서지기 쉽습니다. 마르텐사이트 구조 는 담금질된 강철을 스폿 용접할 때 필연적으로 생성되며, 응력이 높으면 균열이 발생할 수 있습니다.

담금질 구조를 제거하고 접합 성능을 향상시키기 위해 일반적으로 전극 간 용접 및 템퍼링 후 이중 펄스 스폿 용접 방법을 채택합니다.

표 4 저탄소강 스폿 용접을 위한 용접 조건.

이 방법의 첫 번째 전류 펄스는 용접 펄스이고 두 번째 펄스는 템퍼링 열처리 펄스. 이 방법을 사용할 때는 두 가지 점에 유의해야 합니다:

1. 두 펄스 사이의 시간 간격은 용접이 마르텐사이트 변환점 Ms 온도 이하로 냉각되도록 해야 합니다;
2. 템퍼링 전류 펄스의 진폭은 용접 영역의 금속이 다음을 초과하지 않도록 적절해야 합니다. 오스테나이트 상 전이점을 다시 설정하여 이차 담금질을 유발합니다.

담금질 강철에 대한 이중 펄스 스폿 용접 공정 파라미터의 예는 표 5에 나와 있습니다. 단일 펄스 스폿 용접을 사용할 때 접합부의 냉각 속도를 줄이기 위해 긴 용접 시간(평소보다 2~3배 더 긴)을 사용할 수 있지만 여전히 담금질 미세 구조의 형성을 피할 수는 없습니다.

검사를 위해 조인트를 찢어보면 조인트가 부서지기 쉬우며 구멍을 뚫을 수 없고 전단 강도가 이중 펄스 스폿 용접 조인트보다 훨씬 낮습니다. 따라서 싱글 펄스 스폿 용접은 권장하지 않습니다.

3.4 코팅 강판의 스폿 용접

용접 중 발생하는 주요 문제는 다음과 같습니다:

(1) 표면이 쉽게 손상되어 코팅의 원래 기능을 상실합니다.

(2) 전극이 코팅에 쉽게 달라붙어 수명이 짧아집니다.

(3) 저탄소강에 비해 용접 공정 파라미터의 적용 범위가 좁고 불완전 침투 또는 스패터가 형성되기 쉬우므로 공정 파라미터의 정밀한 제어가 필요합니다.

(4) 코팅 금속의 융점은 일반적으로 저탄소 강철의 융점보다 낮습니다. 가열되면 녹은 코팅 금속이 먼저 두 플레이트 사이의 접촉면을 넓혀 전류 밀도가 감소합니다. 따라서 용접 전류는 코팅이 없는 경우보다 높아야 합니다.

(5) 접합 표면에서 녹은 코팅 금속을 배출하려면 전극 압력이 코팅이 없는 경우보다 높아야 합니다.

폴리염화비닐 플라스틱 표면이 있는 강판을 용접할 때는 필요한 접합 강도를 확보해야 할 뿐만 아니라 플라스틱 표면도 손상되지 않아야 합니다. 따라서 단면 스폿 용접을 사용해야 하며 용접 시간을 단축해야 합니다.

(1) 아연 도금 강판의 스폿 용접

아연도금 강판은 크게 전기 도금 아연도금 강판과 용융 아연도금 강판으로 나뉘며, 전자는 후자보다 코팅이 더 얇습니다.

스팟의 경우 아연 도금 강철 용접 플레이트의 경우 2가지 유형의 전극 합금을 권장합니다. 용접 조인트에 높은 외관 요구 사항이 필요한 경우 1종류의 합금을 사용할 수 있습니다. 원뿔 각도가 120°~140°인 테이퍼형 전극 모양을 권장합니다. 용접 집게를 사용할 때는 반단 반경이 25~50mm인 구형 전극을 사용하는 것이 좋습니다.

전극의 수명을 늘리기 위해 텅스텐 전극 헤드가 내장된 복합 전극을 사용할 수도 있습니다. 두 가지 유형의 전극 합금으로 만들어진 전극 본체는 텅스텐 전극 헤드의 열 방출을 향상시킬 수 있습니다.

표 6은 스폿 용접의 용접 조건을 보여줍니다. 아연 도금 강철 용접 일본 용접 학회 제3위원회에서 추천하는 플레이트입니다.

아연도금 강판의 스폿 용접 시에는 ZnO 분진이 인체에 유해하므로 효과적인 환기 장치를 사용해야 합니다.

(2) 알루미늄 코팅 강판의 스폿 용접

알루미늄 코팅 강판은 두 가지 유형으로 나뉩니다. 첫 번째 유형은 주로 20~25um 두께의 Al-Si 합금(Si 함량 6%~8.5%) 층으로 표면을 코팅한 내열성 강판으로 최대 640°C의 온도까지 견딜 수 있습니다. 두 번째 유형은 주로 부식에 강하며, 순수 알루미늄 코팅 두께가 첫 번째 유형의 2~3배입니다. 두 가지 유형의 알루미늄 코팅 강판을 스폿 용접하면 좋은 강도를 얻을 수 있습니다.

표 5 강철의 이중 펄스 스폿 용접을 위한 25CrMnSiA, 30CrMnSi 용접 조건.

코팅의 전기 및 열 전도성이 우수하기 때문에 용접 시 더 큰 용접 전류가 필요합니다. 경질 구리 합금 구형 전극을 사용해야 합니다.

표 7은 타입 1 알루미늄 코팅 강판 스폿 용접의 용접 조건을 보여줍니다. 유형 2의 경우 코팅이 두껍기 때문에 더 큰 전류와 더 낮은 전극 압력을 사용해야 합니다.

(3) 납 코팅 강판 스폿 용접. 납 코팅 강판은 저탄소 강판으로 강판 75% w(Pb)와 25% w(Sn)로 구성된 Pb-Sn 합금으로 코팅되었습니다. 이 소재는 상대적으로 비싸고 덜 일반적으로 사용됩니다. 납 코팅 강판의 스폿 용접은 덜 일반적이며 사용되는 공정 파라미터는 아연 도금 강판과 유사합니다.

3.5 스테인리스 스틸 스폿 용접

스테인리스 스틸은 일반적으로 오스테 나이트 계 스테인리스 스틸, 페라이트 계 스테인리스 스틸 및 마르텐사이트 스테인리스 스틸. 스테인리스 스틸은 저항이 높고 열전도율이 낮기 때문에 저탄소강에 비해 더 적은 용접 전류와 더 짧은 용접 시간을 사용할 수 있습니다.

이러한 소재는 고온 강도를 가지며 수축 구멍 및 균열과 같은 결함을 방지하기 위해 더 높은 전극 압력이 필요합니다. 스테인리스 스틸은 열에 민감하며 일반적으로 짧은 용접 시간, 강력한 내부 및 외부 수냉, 열 영향 영역의 입자 성장을 방지하기 위한 가열 시간 및 용접 전류의 정확한 제어가 필요합니다. 입계 부식.

스팟의 경우 스테인리스 스틸 용접높은 전극 압력의 요구 사항을 충족하려면 클래스 2 또는 클래스 3 전극 합금을 사용하는 것이 좋습니다. 표 8은 스테인리스 스틸 스폿 용접의 용접 조건을 보여줍니다.

마르텐사이트 스테인리스 스틸 는 스폿 용접 중에 담금질되는 경향이 있어 용접 시간이 더 오래 걸립니다. 담금질된 구조를 제거하려면 용접 후 템퍼링을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 더블 펄스 스폿 용접은 일반적으로 담금질로 인한 균열을 방지하기 위해 외부에서 냉각하지 않습니다.

3.6 고온 합금의 스폿 용접

고온 합금은 철계 합금과 니켈계 합금으로 나뉘며, 스테인리스강보다 저항과 고온 강도가 높아 더 작은 용접 전류와 더 큰 전극 압력이 필요합니다. 고온 합금의 스폿 용접 시 균열 및 수염과 같은 결함을 줄이려면 용접 지점의 과열을 최대한 피해야 합니다.

전극 변형과 소비를 줄이기 위해 클래스 3 전극 합금을 사용하는 것이 좋습니다. 표 9는 고온 합금 스폿 용접에 권장되는 용접 조건을 보여줍니다.

두꺼운 판재(2mm 이상)를 스폿 용접할 때는 수축 구멍과 균열을 방지하기 위해 용접 펄스 후 느린 냉각 펄스와 단조 압력을 가하는 것이 가장 좋습니다. 또한 구형 전극을 사용하여 융착 코어 압축 및 열 방출을 촉진해야 합니다. 

표 6 아연 도금 강판의 스폿 용접을 위한 용접 조건.

표 7 내열 알루미늄 강판의 스폿 용접을 위한 용접 조건.

표 8스테인리스 스틸 스폿 용접의 용접 조건.

표 ９ 고온 합금 GH44 및 GH33의 용접 조건.

3.7 알루미늄 합금의 스폿 용접

알루미늄 합금은 널리 사용되며 냉간 가공 강화와 열처리 강화의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 냉간 가공 강화 알루미늄의 용접성 합금 스폿 용접은 특히 열처리된 강화 알루미늄 합금의 경우 불량합니다. 그 이유와 프로세스 조치는 다음과 같습니다:

(1) 알루미늄 합금의 높은 전기 전도도와 열 전도성으로 인해 표면 과열을 줄이고 전극 접착 및 전극 구리 이온이 순수 알루미늄 클래딩 층으로 확산되는 것을 방지하고 접합부의 내식성을 줄이면서 용융 풀을 형성하기에 충분한 열을 생성하려면 더 큰 전류와 더 짧은 시간을 사용해야 합니다.

(2) 가소성 온도 범위가 좁고 선형 팽창 계수가 크기 때문에 용융 풀이 응고될 때 과도한 내부 인장 응력으로 인한 균열을 피하려면 더 큰 전극 압력과 우수한 전극 후속 성능을 사용해야 합니다.

5A06, 2A12, LC4 등과 같이 균열 경향이 큰 알루미늄 합금의 경우 단조 압력을 높여 응고 중에 용융 풀의 충분한 소성 변형을 보장하고 인장 응력을 줄이며 균열이 발생하지 않도록 해야 합니다.

굽힘 전극이 큰 상단 단조 압력을 견딜 수 없는 경우 용접 펄스 후에 느린 냉각 펄스를 추가하여 균열을 피할 수도 있습니다. 두 가지 방법 모두 두꺼운 알루미늄 합금에 사용할 수 있습니다.

(3) 알루미늄 합금의 표면은 산화막이 발생하기 쉽기 때문에 용접 전에 엄격하게 청소해야 하며, 그렇지 않으면 용융 풀이 튀고 용융 풀이 제대로 형성되지 않아 용접 강도가 떨어지기 쉽습니다(검사를 위해 찢어지면 용융 풀의 모양이 불규칙하고 보스와 구멍이 둥글지 않음). 고르지 않은 청소는 용접의 강도를 불안정하게 만듭니다.

위의 이유에 따라 용접기는 다음과 같습니다. 알루미늄 스폿 용접 합금은 다음과 같은 특성을 가져야 합니다:

1) 단시간에 큰 전류를 공급할 수 있는 능력;

2) 전류 파형은 상승과 하강이 느려야 합니다;

3) 전력망 전압 변동에 영향을 받지 않고 프로세스 파라미터를 정밀하게 제어할 수 있습니다;

4) 계단형 및 안장형 전극 압력을 제공하는 기능;

5) 기계 헤드의 관성 및 마찰력이 작고 전극 후속 성능이 우수합니다.

현재 사용되는 300~1000kVA 직류 펄스, 3상 저주파 및 2차 정류 용접기(일부는 최대 1000kVA까지 도달 가능)는 모두 위의 특성을 가지고 있습니다.

단상 AC 용접기에는 이러한 기능이 없으며 일반적으로 용접기 출력이 400KVA를 초과하지 않는 미미한 공작물의 스폿 용접에만 적합합니다.

전극 알루미늄 스폿 용접 합금은 용융 코어의 압축 및 응고와 열 방출을 용이하게 하기 위해 끝면이 구형인 클래스 1 전극 합금을 사용해야 합니다.

높은 전류 밀도와 산화막의 존재로 인해 스팟 시 전극 고착이 발생하기 쉽습니다. 알루미늄 합금 용접. 전극이 달라붙으면 외관 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 전류 감소로 인해 접합 강도가 떨어집니다. 따라서 전극은 정기적으로 연마해야 합니다.

전극을 연마할 때마다 수행할 수 있는 용접 횟수는 용접 조건, 용접되는 금속의 종류, 세척 조건, 전류 파형 변조 여부 등의 요인에 따라 달라집니다, 전극 재료및 냉각 상태.

일반적으로 순수 알루미늄 스폿 용접은 5~80포인트, 5A06 및 2A12 스폿 용접은 25~30포인트입니다.

녹 방지 알루미늄 3A21은 강도가 낮고 연성이 좋으며 균열 없이 용접성이 우수합니다. 일반적으로 고정 및 변하지 않는 전극 압력이 사용됩니다.

경질 알루미늄(예: 2A11, 2A12), 초경질 알루미늄(예: 7A04)은 강도가 높고 연성이 약하며 균열이 생기기 쉽습니다. 계단식 커브의 압력을 사용해야 합니다.

그러나 얇은 부품의 경우 용접 압력이 크거나 냉각 속도가 느린 이중 펄스 가열을 사용하면 균열을 방지할 수 있습니다.

단계별 압력을 사용할 때는 전원을 끄는 순간과 단조 압력 사이에 보통 0~2주 정도의 시차를 두는 것이 중요합니다. 단조 압력이 너무 일찍(전원이 꺼지기 전에) 가해지면 용접 압력이 증가하고 가열에 영향을 미치며 용접 강도가 감소 및 변동됩니다. 단조 압력을 너무 늦게 가하면 용융 코어가 냉각되고 결정화될 때 균열이 형성되어 단조 압력을 추가하는 것이 효과적이지 않습니다.

전자기 가스 밸브의 작동이 지연되거나 가스 경로가 원활하지 않아 단조 압력이 느리게 증가하여 미리 적용하지 않으면 균열을 방지하기에 충분하지 않아 전원을 끄기 전에 단조 압력을 적용해야 하는 경우가 있습니다.

직류에서 알루미늄 합금을 스폿 용접하기 위한 용접 조건 펄스 용접 기계는 표 12-11 및 12-12에 나와 있습니다. 3상 2차 정류 용접기를 사용하는 경우 표 10과 11을 참조할 수 있지만 용접 시간을 적절히 연장하고 용접 전류를 줄여야 합니다. 

표 10 스폿 용접 조건 알루미늄 용접 합금 3A21, 5A03 및 5A05.

표 11 알루미늄 합금 2A12CZ 및 LC4CS의 스폿 용접을 위한 용접 조건.

3.8 구리 및 구리 합금의 스폿 용접:

구리 합금은 알루미늄 합금에 비해 저항률이 약간 높고 열전도율이 낮기 때문에 스폿 용접이 특별히 어렵지 않습니다.

두께가 1.5mm 미만인 구리 합금, 특히 저전도도 구리 합금이 생산에 가장 널리 사용됩니다. 순수 구리는 전기 전도도가 매우 높기 때문에 스폿 용접이 더 어렵습니다.

일반적으로 전극과 공작물 사이에 심을 추가하거나 전극 헤드에 텅스텐이 내장된 복합 전극을 사용하여 전극으로의 열 발산을 줄입니다. 텅스텐 막대의 직경은 보통 3~4mm입니다.

언제 구리 용접 및 고전도성 황동 및 청동, 클래스 1 텅스텐 합금 전극이 일반적으로 사용됩니다. 전도도가 낮은 황동, 청동 및 구리-니켈 합금을 용접할 때는 클래스 2 전극 합금이 사용됩니다. 구리 합금은 텅스텐이 내장된 복합 전극을 사용하여 용접할 수도 있습니다.

텅스텐은 열전도율이 낮기 때문에 일반적으로 사용되는 중출력 용접기의 스폿 용접에는 훨씬 적은 용접 전류를 사용할 수 있습니다. 그러나 텅스텐 전극은 공작물에 달라붙기 쉬워 공작물의 외관에 영향을 미칩니다. 표 12와 13은 스폿 용접의 용접 조건을 보여줍니다. 용접 황동.

구리 및 고전도성 구리 합금은 전극 접착력이 심하기 때문에 스폿 용접이 거의 불가능합니다. 복합 전극을 사용하더라도 얇은 구리판만 스폿 용접할 수 있습니다.

3.9 티타늄 합금의 스폿 용접:

티타늄 합금은 비강도가 높고 내식성이 강하며 열 강도가 우수하여 항공우주 및 화학 산업에서 널리 사용됩니다.

티타늄 합금의 용접성은 스테인리스 스틸과 유사하며 공정 매개변수도 거의 동일합니다. 일반적으로 용접 전에는 특별한 세척이 필요하지 않으며 산화막이 있는 경우 산세척을 수행할 수 있습니다.

티타늄 합금은 열에 매우 민감하며 강한 조건에서도 입자가 크게 자랍니다. 티타늄 합금의 용접 관통력 90%에 도달할 수 있지만 품질에는 큰 영향을 미치지 않습니다. 용접 조건은 표 14를 참조하세요.

티타늄 합금의 고온 강도로 인해 전극에는 끝면이 구형인 클래스 2 전극 합금을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

3.10 알루미늄 합금의 접착식 스폿 용접:

순수 스폿 용접에 비해 접착식 스폿 용접은 다음과 같은 장점이 있습니다:

1) 구조적 강도가 향상되었습니다. 정적 전단 강도는 스폿 용접의 두 배 이상이며 피로 강도 는 스폿 용접의 3~5배에 달합니다.

2) 우수한 밀봉 성능. 용접 후 양극 산화 처리 중 랩 조인트의 잔류 산으로 인한 금속 부식을 방지 할 수 있습니다.

그러나 접착식 스폿 용접은 순수 스폿 용접보다 비용이 높고 접착제 경화 시간이 길며 에너지 소비가 더 큽니다.

접착식 스폿 용접에는 크게 세 가지 방법이 있습니다:

1) 스폿 용접 전에 접착제를 바릅니다.

2) 스폿 용접을 먼저 한 다음 접착제를 주입합니다. 주입 방법은 글루건을 사용하여 접착제를 랩 조인트에 주입하는 것입니다.

3) 두 작업물 사이에 랩 폭에 맞게 단단한 접착 필름을 삽입합니다. 스폿 용접이 필요한 위치에 접착 필름에 용접 크기보다 약간 큰 구멍을 펀칭한 다음 접착 필름의 구멍이 있는 위치에 스폿 용접합니다.

첫 번째 방법은 접착제의 활성 기간이 길고 작업장에서 접착제 도포 후 온도, 습도 및 대기 시간에 대한 엄격한 요구 사항이 필요합니다. 접착제의 점도가 어느 정도 높아지면 전극 압력이 접착제를 짜낼 수 없기 때문에 용접에 영향을 미칩니다.

접착제 도포 후 접착제 스폿 용접을 위해 커패시터 저장 용접기에서 전류가 급격히 상승하는 하드 펄스를 사용하는 것은 적합하지 않습니다. 지나치게 강한 펄스는 종종 접합 표면에서 접착제를 모두 압출하지 못하고 접합부에 잔류 접착제로 인해 느슨 함, 기공 및 균열과 같은 결함이 발생할 수 있기 때문입니다.

지나치게 부드러운 전류 펄스도 접착제의 점도를 급격히 감소시켜 접착제 흐름과 분리로 이어질 수 있으므로 권장하지 않습니다. DC 펄스의 전류 파형 스폿 용접기 는 상승과 하강이 느리기 때문에 점착 스폿 용접에 적합합니다. AC 스폿 용접을 사용할 때는 진폭 변조 파형을 사용하는 것이 좋습니다.

접착제를 도포한 후 스폿 용접을 하면 압출된 접착제가 전극을 오염시켜 작업과 제품 품질에 영향을 미칩니다. 또한 접착제가 경화되기 전에 용접 후 변형을 보정해야 하므로 생산에 어려움이 가중됩니다.

두 번째 방법은 무릎 관절을 쉽게 채울 수 있도록 접착제의 유동성이 좋아야 합니다. 그러나 과도한 유동성은 접착제 손실을 유발할 수 있으므로 권장하지 않습니다. 접착제를 주입할 때 접착제가 다른 표면으로 흐르지 않고 용접 이음새에 쉽게 들어가도록 작업물을 15°~45°의 각도로 기울여야 합니다.

스폿 용접 후 접착제 주입의 단점은 랩 조인트의 폭이 제한된다는 것입니다. 폭이 40mm를 초과하면 스폿 용접 후 고르지 않은 랩 조인트 표면으로 인해 접착제가 전체 랩 조인트에 침투하여 완전한 결합을 형성하기 어렵고 접착 결함이 발생합니다.

스폿 용접 후 접착제 주입 방식은 간단하고 품질 확보가 용이하며 여분의 접착제를 쉽게 제거할 수 있습니다.

따라서 이 방법은 국내 생산에 널리 사용됩니다. 일반적으로 점용접에는 변성 에폭시 접착제가 사용됩니다. 스폿 용접 후 접착제를 주입하기 위한 접착제 등급에는 425-1, 425-2, TF-3 및 SY201이 있습니다.

접착 스폿 용접은 항공기 제조에 널리 사용되어 왔습니다. 예를 들어, 중국에서 국내 생산된 "Yun-7" 항공기의 스킨과 스트링거 연결에는 이 기술이 대규모로 채택되었습니다.

표 12 황동 스폿 용접의 용접 조건.

표 13 복합 전극을 사용한 황동 스폿 용접의 용접 조건.

표 14 티타늄 합금 [Ti-6Al-4V(α+β)] 스폿 용접의 용접 조건.