1. Übersicht
Beim Rollschweißen handelt es sich um eine Form des Widerstandsschweißens. Dabei handelt es sich um ein Schweißverfahren, bei dem die Werkstücke zu einer Überlapp- oder Stoßverbindung zusammengefügt und dann zwischen zwei Rollenelektroden gelegt werden. Die Rollenelektroden drücken auf die Schweißnaht und drehen sich, und der Strom wird kontinuierlich oder intermittierend angelegt, um eine kontinuierliche Schweißnaht zu bilden. Rollschweißen wird häufig bei der Herstellung von Verbindungen verwendet, die abgedichtet werden müssen, und wird manchmal auch zum Verbinden nicht abgedichteter Blechteile verwendet. Die Dicke des geschweißten Metallmaterials beträgt üblicherweise 0,1–2,5 mm.
Faltenbälge werden in Ventilen hauptsächlich zum Abdichten und Isolieren eingesetzt. Bei verschiedenen Faltenbalgventilen, sei es ein Absperrventil, ein Drosselventil, ein Regelventil oder ein Druckminderventil, dient der Faltenbalg als dichtungsfreies Isolationselement des Ventilschafts. Beim Betrieb des Ventils werden der Faltenbalg und der Ventilschaft gemeinsam axial verschoben und zurückgestellt. Gleichzeitig hält es dem Druck der Flüssigkeit stand und gewährleistet die Abdichtung. Im Vergleich zu Stopfbuchsventilen weisen Faltenbalgventile eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer auf. Daher werden Balgventile häufig in den Bereichen Nuklearindustrie, Erdöl, chemische Industrie, Medizin, Luft- und Raumfahrt usw. eingesetzt. In praktischen Anwendungen werden Balgventile häufig mit anderen Komponenten wie Flanschen, Rohren und Ventilschäften zusammengeschweißt. Die Bälge werden durch Rollschweißen geschweißt, was sehr effizient ist und weit verbreitet ist.
Die von unserem Unternehmen hergestellten Kernvakuumventile werden in Uranfluorid-Umgebungen eingesetzt, in denen das Medium brennbar, explosiv und radioaktiv ist. Der Balg besteht aus 1Cr18Ni9Ti mit einer Dicke von 0,12 mm. Sie werden durch Rollschweißen mit dem Ventilteller und der Stopfbuchse verbunden. Die Schweißnaht muss unter einem bestimmten Druck eine zuverlässige Dichtleistung aufweisen. Um die vorhandene Rollschweißausrüstung zu debuggen und an die Produktionsanforderungen anzupassen, wurden Werkzeugkonstruktions- und Prozesstests durchgeführt und optimale Ergebnisse erzielt.
2. Rollenschweißgeräte
Zum Einsatz kommt das Kondensator-Energiespeicher-Rollenschweißgerät FR-170 mit einer Kapazität des Energiespeicherkondensators von 340 μF, einem Ladespannungs-Einstellbereich von 600–1.000 V, einem Elektrodendruck-Einstellbereich von 200–800 N und einer nominalen maximalen Speicherkapazität von 170 J . Die Maschine verwendet im Stromkreis einen Null-geschlossenen Formungskreis, der die Nachteile von Netzspannungsschwankungen beseitigt und dafür sorgt, dass die Impulsfrequenz und die Ladespannung stabil bleiben.
3. Probleme mit dem ursprünglichen Prozess
1. Instabiler Schweißprozess. Während des Walzvorgangs spritzt die Oberfläche stark und die Schweißschlacke haftet leicht an der Walzenelektrode, was den kontinuierlichen Einsatz der Walze sehr erschwert.
2. Schlechte Bedienbarkeit. Da der Balg elastisch ist, kann die Schweißnaht ohne die richtige Positionierung des Schweißwerkzeugs leicht abweichen, und die Elektrode kann leicht andere Teile des Balgs berühren, was zu Funken und Spritzern führt. Nach einer Woche Schweißen sind die Schweißenden nicht gleichmäßig und die Schweißnahtabdichtung entspricht nicht den Anforderungen.
3. Schlechte Schweißqualität. Der Schweißpunkteindruck ist zu tief, die Oberfläche wird überhitzt und es kommt sogar zu einem Teildurchbrand. Die gebildete Schweißnahtqualität ist schlecht und kann die Anforderungen der Gasdruckprüfung nicht erfüllen.
4. Beschränkung der Produktkosten. Die Nuklearventilbälge sind teuer. Kommt es zu einem Durchbrennen, wird der Balg verschrottet, was zu höheren Produktkosten führt.
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4. Analyse der wichtigsten Prozessparameter
1. Elektrodendruck. Beim Rollschweißen ist der von der Elektrode auf das Werkstück ausgeübte Druck ein wichtiger Parameter für die Qualität der Schweißnaht. Wenn der Elektrodendruck zu niedrig ist, kommt es zu lokalem Durchbrennen der Oberfläche, Überlaufen, Oberflächenspritzern und übermäßigem Eindringen; Ist der Elektrodendruck zu hoch, wird die Vertiefung zu tief und die Verformung und der Verlust der Elektrodenrolle werden beschleunigt.
2. Schweißgeschwindigkeit und Pulsfrequenz. Bei einer versiegelten Rollnaht gilt: Je dichter die Schweißpunkte, desto besser. Der Überlappungskoeffizient zwischen Schweißpunkten beträgt vorzugsweise 30 %. Die Änderung der Schweißgeschwindigkeit und der Pulsfrequenz wirkt sich direkt auf die Änderung der Überlappungsrate aus.
3. Ladekondensator und Spannung. Eine Änderung des Ladekondensators oder der Ladespannung verändert die beim Schweißen auf das Werkstück übertragene Energie. Die Anpassungsmethode verschiedener Parameter der beiden hat den Unterschied zwischen starken und schwachen Spezifikationen, und für verschiedene Materialien sind unterschiedliche Energiespezifikationen erforderlich.
4. Form und Größe der Endfläche der Rollenelektrode. Häufig verwendete Rollenelektrodenformen sind der F-Typ, der SB-Typ, der PB-Typ und der R-Typ. Wenn die Endflächengröße der Rollenelektrode nicht geeignet ist, wirkt sich dies auf die Größe des Schweißkerns und die Eindringgeschwindigkeit aus und hat auch einen gewissen Einfluss auf den Schweißprozess.
Da sich die Qualitätsanforderungen an Rollschweißverbindungen vor allem in der guten Abdichtung und Korrosionsbeständigkeit der Verbindungen widerspiegeln, sollte bei der Bestimmung der oben genannten Parameter der Einfluss von Eindringung und Überlappungsrate berücksichtigt werden. Im eigentlichen Schweißprozess beeinflussen sich verschiedene Parameter gegenseitig und müssen richtig aufeinander abgestimmt und angepasst werden, um qualitativ hochwertige Rollschweißverbindungen zu erhalten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. September 2024
