용접 스패터: 원인과 효과적인 제어 방법

다음과 같은 문제에 대해 생각해 본 적이 있나요? 용접 작업 중 아크 불빛이 번쩍이고 용접 불꽃이 빛을 발하는 동안 작업자는 계속 화상을 입습니다. 이 현상의 원인은 무엇일까요?

1. 저항 스폿 용접의 원리

용접은 가열, 압력 또는 둘 다(충전재 유무에 관계없이)를 사용하여 두 개의 분리된 금속 표면 사이에 원자 결합을 달성하여 영구적인 연결을 형성하는 프로세스입니다.

용접의 본질:

금속과 같은 고체가 고정된 형태를 유지할 수 있는 이유는 내부 원자 사이의 거리(격자)가 매우 작고 원자 간에 강한 결합력을 형성하기 때문입니다.

원자 사이의 이러한 결합을 끊을 만큼의 외력이 가해지지 않는 한, 고체 금속은 변형되거나 두 조각으로 분리되지 않습니다.

두 개의 개별 금속 구성 요소를 함께 연결하려면 물리적 관점에서 이 두 구성 요소의 연결 표면의 원자를 금속 격자 사이의 거리만큼 서로 가깝게 가져와야 합니다.

저항 스폿 용접:

저항 용접 는 전류를 사용하여 용접 대상물을 전극 사이에 고정하고 용접 대상물의 접촉면과 주변 영역에 전류를 통과시켜 가열하여 녹이거나 가소화시키는 방법입니다.

저항 용접의 기본 원리:

용접 시 발생하는 열과 열 발생에 영향을 미치는 요인, 스폿 용접 시 발생하는 열의 양은 다음 공식에 따라 줄의 법칙에 의해 결정됩니다:

총 열량: Q = I2RT

• Q - 열 발생량(줄),
• I - 용접 전류(암페어),
• R - 전극 저항(옴),
• T - 용접 시간(초).

여기서 R = 2R_조각 + R_연락처 + 2_{릴렉트로드} (그림 1 참조).

접촉 저항 R에 의해 발생하는 열_연락처 + 2R_전극 가 전체 열의 약 10%를 차지하고, 내부 저항 2R에서 발생하는 열은_조각 의 용접 조인트 는 전체 열의 약 90%를 차지합니다. 가장 높은 온도는 항상 용접 영역의 중앙에 있습니다. 퓨전 존 가 형성됩니다.

R_연락처 는 용접에 유해하며 용접 지점에서 스패터와 번스루의 주요 원인입니다. 용접하는 동안 접촉면의 금속이 용접 지점에 도달하면 용접 온도 먼저.

온도가 계속 상승함에 따라 접촉 저항이 사라지고 플레이트 자체의 저항 열이 계속 작용하여 접촉면 양쪽에 고르게 분포된 용접점을 형성합니다.

R_전극 는 판을 과열시켜 전극 수명을 단축시키거나 전극과 판 표면을 태우기 때문에 용접에 해롭습니다.

스폿 용접에서는 공작물의 전체 표면이 접촉할 수 없으므로 접촉 저항이 발생합니다. 접촉 지점의 수와 접촉 영역의 크기는 금속 재료의 경도, 표면 처리의 매끄러움, 공작물의 양쪽 끝에 가해지는 압력에 따라 달라집니다.

공작물 재질이 부드러울수록, 표면이 매끄러울수록, 압력이 클수록 접촉 저항이 작아집니다.

저탄소강의 경우 온도가 6000℃를 초과하면 접촉 저항이 사라집니다. 압력이 높을수록 접촉 저항이 사라지는 데 필요한 온도가 낮아집니다.

소재가 결정되면 접촉 저항에 영향을 미치는 주요 요인은 전극 압력, 표면 상태, 가열 온도입니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이 플레이트 표면에 산화막이나 먼지가 있으면 접촉 저항이 증가합니다. 플레이트 온도가 상승하면 접점의 분쇄 강도가 감소함에 따라 접점의 수와 면적이 증가하여 접촉 저항이 감소합니다.

전극 압력이 증가하면 플레이트 표면의 볼록한 점이 부서지고 산화막이 파괴되며 접촉점의 수와 면적이 증가하여 접촉 저항이 감소합니다.

2. 용접 스패터의 원인 및 분류

에서 용접 프로세스열과 기계적 힘의 작용으로 플라스틱 링과 융합 영역이 형성되며, 필요한 용접 크기를 얻을 때까지 전기 가열이 진행됨에 따라 증가합니다.

일반적으로 두 전극과 공작물의 접촉면 사이의 금속은 가장 강한 가열을 거쳐 최고 온도에 도달하며, 이는 금속의 녹는점보다 300℃를 초과할 수 있습니다. 용접 중심 주변의 금속 온도 분포는 왼쪽 그림에 나와 있습니다.

스폿 용접 중에는 용접의 가열 속도가 매우 빠르며 용접의 중심 온도는 0.06-0.1초 또는 더 짧은 시간 내에 1800℃ 이상으로 가열될 수 있습니다. 가열 속도는 초당 2000-30000도에 달할 수 있습니다.

전극의 강한 수냉으로 인해 전극에 의해 많은 양의 열이 전달되므로 공작물과 전극 사이의 접촉면 온도가 너무 높지 않고 일반적으로 약 550℃에 불과합니다.

따라서 스폿 용접 중 가장 뜨거운 곳은 작은 실린더의 중앙으로, 액체 금속은 아직 녹지 않은 플라스틱 금속 링으로 둘러싸여 있으며 중앙 금속이 녹을 때에도 여전히 플라스틱 상태입니다. 우리는 이 플라스틱 금속 링을 "플라스틱 링"이라고 부릅니다(그림 3).

용접 과정에서 플라스틱 링이 먼저 형성된 다음 열이 집중되는 플라스틱 링 중앙에 융착 영역이 형성됩니다. 플라스틱 링이 융착 영역을 감싸고 방사형으로 확장됩니다.

융합 영역의 팽창 속도가 고압 하에서 플라스틱 링의 팽창 속도보다 크면 융합 영역이 플라스틱 링을 뚫고 분출되어 다음을 형성합니다. 용접 스패터를 용접 표면에 부착하여 용접 버라고 합니다(그림 4).

용접 스패터는 초기 스패터와 후기 스패터의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

1. 초기 스패터:

스폿 용접 가열 과정에서 가열이 너무 빠르고 주변 가소성이 아직 형성되지 않았거나 충분히 조밀하지 않은 경우 급격한 온도 상승으로 인해 빠르게 가열되는 접점은 내부 금속 가스화를 유발합니다. 전극 압력의 작용으로 링의 액체 금속이 압착되어 플레이트 사이의 틈새를 향해 스패터 형태로 분사됩니다.

2. 늦은 스패터:

가열 과정에서 플라스틱 링이 형성된 후에도 가열이 계속되고 융합 영역과 플라스틱 링이 계속 바깥쪽으로 확장됩니다. 융합 영역의 방사형 확장 속도가 플라스틱 링의 확장 속도보다 크면 융합 영역이 플라스틱 링의 가장 약한 부분을 뚫고 분출됩니다.

전극 캡이 접촉하는 가장자리는 판금 는 용접 과정에서 플라스틱 링의 가장 좁은 부분입니다. 스프레이 후 용접 표면에 날카로운 용접 버가 남는 경우가 많습니다.

3. 액체 브릿지의 파열로 인한 비산 발생

액체 브릿지는 용접 와이어 또는 막대를 끝에 형성된 물방울에 연결하는 더 얇은 부분을 말합니다.

리퀴드 브리지 파열로 인한 스패터링의 특성:

액체 다리가 파열되면 스패터는 종 모양으로 제어됩니다. 용접봉 끝. 또한 액적의 중력과 이온화된 가스의 힘으로 인해 스패터가 액체 브릿지의 파열 지점에서 퍼지게 됩니다. 전체 스패터 범위는 용접봉의 종단 각도에 의해 형성된 부채꼴 모양으로 위에서 아래로 떨어집니다.

4. 온도 차이로 인한 스패터링 4.

여기서 온도 차이는 아크, 물방울, 용접 풀 사이의 차이를 의미합니다.

첫째, 용접 아크의 온도는 5370~7730℃입니다.

물방울의 온도:

액적이 용접봉에서 분리되는 순간, 액적은 슬래그 층으로 둘러싸인 구가 됩니다. 이때 가스화제(로드 코팅의 산화물과 탄화물에서 생성된 CO 가스)가 안정적이고 지속적인 가스 흐름을 만들어 액적에서 열을 일부 제거하여 액적 온도가 약 4000℃가 됩니다.

3. 용접 스플래터 제어를 위한 요인 및 조치

1. 운영 요인

(1) 전극 끝면의 품질 불량: 용접하는 동안 전극 캡 끝면은 평평하게 유지하고 크기를 6 ~ 8mm 이내로 제어해야합니다 (그림 5).

(2) 전극 정렬 불량: 전극 끝면 오정렬의 양은 1mm 미만이어야 합니다(그림 6).

(3) 가장자리 용접: 용접 지점 인상과 가장자리 사이의 거리는 1mm가 되어야 플라스틱 환경 보호를 해제할 수 있습니다.

(4) 판금 표면의 기름 얼룩: 용접하기 전에 판금 표면의 청결 상태를 확인하십시오.

2. 용접 매개변수 요소:

기반 용접 원리를 보면 용접에 영향을 미치는 매개변수에는 용접 전류, 용접 저항, 용접 시간 등이 있음을 알 수 있습니다. 용접 파라미터가 너무 크면 용접 풀의 용융 금속이 급격하게 팽창하여 튄 자국이 생길 수 있습니다. 이로 인해 전극 고착, 전극 폭발, 용접 파단 등과 같은 결함이 발생할 수 있습니다.

(1) 과도한 용접 전류 및 용접 시간:

적절한 용접 전류와 시간을 설정하고 해당 주파수에 따른 전류의 출력 상태를 확인합니다.

(2) 과도한 용접 저항:

용접 전 판금의 표면과 피팅 상태를 확인하고, 적절한 용접 압력을 선택하여 해당 주파수에 따른 전류의 출력 상태를 확인합니다.

(3) 용접 사양이 너무 어렵습니다:

용접 전류와 용접 시간을 합리적으로 맞추거나 용접 절차 전에 예열 프로그램을 추가하여 판금이 초기 연결을 형성하고 접촉 저항을 제거하여 용접 비산물을 줄일 수 있도록 합니다.

용접 전류가 증가함에 따라 용융 영역의 크기 또는 침투율도 증가합니다. 정상적인 상황에서는 용접 영역의 전류에 대한 합리적인 상한과 하한이 있습니다.

전류가 하한보다 낮으면 열 입력이 너무 작아 표준 용융 영역을 형성할 수 없고, 전류가 상한보다 높으면 가열 속도가 너무 빨라 용접 튄 자국이 발생할 수 있습니다.

용접 강도를 보장하고 용접 튄 자국을 줄이기 위해 용접 매개변수 는 비산과 비산 방지 사이의 임계점에서 선택해야 합니다(그림 7).

복잡한 용접 사이클 다이어그램:

예열 프로그램을 추가하고 램프업 전류를 사용하면 전류가 서서히 증가하여 가열 속도를 줄일 수 있습니다(그림 8).

예열을 통해 판금의 가소성이 향상되어 패널이 서로 쉽게 맞물리고 패널의 접촉 저항이 어느 정도 감소하며 용접 시 튄 자국이 줄어듭니다.

유효성 검사 용접 매개변수:

현장 검증 워크스테이션: XX 좌/우 전면 종방향 빔 내부 패널 어셈블리

워크스테이션 세부 정보: X30-2512H: 총 51점

용접 집게 상태: 정상

유효성 검사 전: 용접 매개변수

스플래시 횟수: 30-35

버 개수: 18-25

확인됨: 용접 매개변수.

스플래시 횟수: 6-12

버 개수: 2-6

검증된 효과 다이어그램:

추적 효과: 공정 최적화 및 작업 제어를 통해 용접 파라미터를 조정하여 용접 스플래터 및 버를 크게 개선합니다.

4. 결론

현재 용접 스플래터 제어는 주로 공정 최적화와 작업 제어에 의존하고 있습니다. 용접의 특성과 복잡한 현장 환경으로 인해 용접 스플래터를 완전히 제거하는 것은 여전히 불가능합니다.

따라서 각 용접공은 책임감을 높이고 더 많이 관찰하고 더 많이 디버그하고 더 많이 개선하여 용접 환경을 최적화하고 차체 용접 품질을 개선하여 모든 자동차 사용자에게 더 높은 품질의 자동차를 제공해야 합니다.