Технология сварки ленточных пил.

  • 03.09.2019

Соединение ленточных пил в кольцо  для работы на ленточнопильном станке или пилораме возможно:

  • Пайкой.
    Метод применялся ранее для не широких пил по древесине, до распространения аппаратов  контактной стыковой сварки ленточных пил  методами сопротивления и оплавления. Требует трудоемкой подготовки, в серийном производстве слабо применим, однако может быть использован для ремонта.
  • Сваркой полуавтоматом на формирующей подкладке.
    В данном случае применяется легированная сварочная проволока и подогрев полотна перед и в процессе сварки.
    Станки такие есть, часть оснащена встроенным нагревателем подкладки.  Метод соединения не трудоемкий но длительный. Применяется для широких полотне по древесине. Имеет частичную замену в виде аппаратов для сварки ленточных пил оплавлением с возможностями сварки полотен до 210 мм, однако в России всего несколько таких машин.Сварка широких ленточных пил
  • Стыковой контактной сваркой сопротивлением.
    Метод применим для сварки пил в небольших объемах так как по физике процесса чувствителен к дефектам обрезки торца полотна. Последнее трудно выполнить при резке больших объемов полотна, особенно биметаллического по металлу. Износ и местные небольшие повреждения ножей быстро дают о себе знать, а при резке жестких полотен он быстро достигает  такой степени что появляются дефекты сварки. В связи с этим область применения метода ограничена.
  • Стыковой контактной сваркой оплавлением.
    На сегодняшний день это основной метод сварки полотен от столярки до широких биметаллических пил по металлу и по древесине.

О двух последних методах и пойдет речь ниже.

Сварка ленточных пил сопротивлением

Суть метода в процессе разогрева материала пилы под воздействием проходящего через контакт торцев тока и усилия осадки. Происходит разупрочнение полотна в основном в зоне стыка, так как именно там локализуется основное выделение тепла. Под действием усилия осадки разупрочнённый материал начинает выдавливаться в грат, а расстояние между губками аппарата для сварки ленточных пил сокращается.
При достижении регулируемой потери длины происходит отключение тока и полотно остывает под действием усилия осадки, затем давление осадки снимается, полотно зажимается снова в разведённые губки  машины в положение отжига для проведения термообработки с нагревом так же за счёт проходящего через полотно тока.

Параметрами режима являются:

  • Начальное расстояние между губками (электродами) аппарата.
    Это расстояние в основном зависит от толщины и жесткости материала полотна. При превышении этого расстояния полотно может терять устойчивость под действием усилия осадки, при малом расстоянии недостаточно материала выдавливается в грат и в шве вероятны непровары, свищи и посторонние включения.
  • Усилие осадки – чем больше сечение полотна и чем более вязкий металл тем больше необходимо усилие.
  • Момент отключения тока при осадке – этот параметр регулирует степень осадки полотна и предупреждает опасное сближение электродов сварочного аппарата и их повреждение

Специфика состоит в том что распределение тока по ширине полотна будет неравномерно и зависеть от равномерности прижима полотна к электродам по ширине, и от состояния торцевых поверхностей.
Если первое достигается регулировками прижима и состоянием поверхности электродов (шлифованная или чисто фрезерованная плоская поверхность свободная от загрязнений) то второе только чистотой обрезки и выдерживанием строго перпендикулярного реза. Это необходимо для того чтобы нагрев происходил равномерно по всей ширине полотна на примерно одинаковую глубину.
Заусенцы, не перпендикулярность реза оси ленточного полотна , попадание загрязнений в зону зажима пилы, дефекты поверхности пилы в виде потертостей, отклонения толщины ленты будут вызвать неравномерный нагрев и либо получение шва с выраженной неравномерностью свойств либо визуальный брак.

С визуальными дефектами всё ясно – они очевидны. Однако, при нарушениях технологии, шов ленточной пилы может и не иметь визуальных дефектов. грат есть но он не равномерный по ширине полотна и разный по толщине.  Такой дефект, в зависимости от чувствительности материала пилы к отжигу, может как критически сказаться на работе ленточной пилы, так и оказаться допустимым.  Скорость охлаждения металла после сварки пилы в той зоне, где зона вблизи шва  была более нагрета, будет меньше чем скорость охлаждения там где в контакт вступили относительно более холодные участки.  Закалка структуры пилы произойдёт по разному, а кроме того,- в зоне замедленного остывания может не хватить давления осадки и появиться крупное зерно.
Если полотно жесткое, то оно скорее всего окажется требовательным к соблюдению параметров термообработки с целью получения приближенных к упругим свойствам основного материал пилы свойств шва и околошовной зоны.
Увы, так как изначальное состояние полотна после сварки оказалось разным по степени закалке и структуре выровнять свойства термообработкой не получится, и, если полотно к таким отклонением чувствительно то работоспособность такого шва в пиле окажется под большим вопросом…
В случае если полотно относительно мягкое и податливое, если при нормальной сварке допускает значительные отклонения температуры и времени термообработки при этом резко не меняя свойств,- скорее всего такой дефект окажется допустимым и, если и повлияет на работоспособность пилы,- то только в долговременной перспективе.

При простоте оборудования и относительной дешевизне аппаратов для сварки пил методом сварки сопротивлением именно эта “капризность” технологии к равномерному подводу тока при сварке и сдерживает применение при поточной сварке, сварке полотен с дефектами. Сферой применения метода  сварки пил по технологии сварки сопротивлением оказывается сварка  не широких полотен по древесине в небольших объемах, сварка части ленточных ножей, эпизодическая сварка биметаллических пил, сварка лент при производстве других видов продукции таких как бронирование кабелей, производство порошковой  сварочной проволоки, шовных труб малого диаметра.

Сварка ленточных пил контактной сваркой оплавлением.

Аппарат для сварки ленточных пил Ideal BAS 65-11

При этом методе сварки процесс после зажима концов полотна в губки аппарата сварки пил происходит по другой технологической последовательности:

  • Губки аппарата для сварки пил разводятся приводом на небольшое расстояние  составляющее около 0.2 мм и включается подача напряжения на сварочный трансформатор и к губкам;
  • Начинается сближение губок с нарастающей скоростью. По мере сближения микро неровности торцов полотна вступают в контакт и проходящий через это локальное соединение ток расплавляет участки поверхности, а , также частично испаряет вступивший в контакт ( короткое замыкание) мостик их жидкого металла пилы.
    По мере сближения в контакт вступают соседние участки полотна, количество микродуг от разрыва мостиков увеличивается, дуги перемешаются по всему сечению полотна равномерно прогревая торец.
    Испарение части металла и выбрасываемые брызги  выжигают кислород воздуха из зоны сварки и служат защитой нагретого металла торцов от окисления.
  • При достижении некоторого пути оплавления и желаемого прогрева концов пилы происходит резкое закрытие зазора с приложением к полотну усилия осадки. Сварочный ток при этом остается включенным до сближения  губок аппарата до регулируемого расстояния между ними или отключается с настраиваемой задержкой времени (в зависимости от технологии заложенной в аппарат для сварки пил).
  • Остывание полотна происходит при приложенном усилии осадки, в дальнейшем так же выполняется перезахват в положение отжига (либо вручную, либо автоматически) и дальнейшая термообработка с освобождением полотна от осевого давления при нагреве и остывании.
    Подвижная губка при включенном отжиге должна свободно перемещаться хотя бы на небольшое расстояние. Будет это 0.3 или 1.0 мм с точки зрения технологии для освобождения пилы при термообработке после сварки разницы не играет – но эта свобода должна быть!
    То же относится и сварке сопротивлением, однако далеко не все сварщики пил после зажима пилы в положение для отжига дополнительно ещё  немного дожимают пружину осадки с этой же целью.
Равномерность прижима и электрического контакта пила – электрод

При этом методе должна быть достигнута как можно лучше,  однако небольшие отклонения не приводят ни к каким последствиям при сварке и могут сказаться лишь на неравномерности отжига. Возможное явление – при точно настроенных прижимах отжиг всё равно начинается не равномерно именно на сваренном полотне. Это обусловлено усадкой шва и короблением полотна в сочетании с недостаточным усилием прижима пилы к электродам аппарата.
В таком случае уместно вспомнить что отжиг (отпуск) полотна процесс зависящий от температуры и времени. Снижение температуры и увеличение времени отжига в большинстве случаев позволяет подавить отрицательные проявления.  Исключением являются те полотна которые очень резко меняют механические свойства при небольших отклонениях отжига по температуре и по длительности.. Увы, такие полотна так же не выносят различия свойств по ширине полотна в месте сварки а в данном случае они будут.

Начальное расстояние между губками и путь оплавления полотна.

На большинстве аппаратов кроме последних серий автоматов с сервоприводом путь оплавления задаётся механически формой кулачка аппарата для сварки пил.  Он не изменяем и фиксирован и обычно составляет величину 2.5…3.0 мм.  В таком случае начальное расстояние между губками рассчитывается исходя из толщины полотна но ” с конца”.
Расстояние между губками после сварки должно составлять не менее 2 толщин полотна,- в противном случае выдавливание расплава и разупрочнённого слоя в грат окажется затруднено и в шве могут быть дефекты; кроме того, скорость остывания будет высокой из за близкого расположения зоны шва к электродам и уровень закалки может быть такой сто полотно получит микротрещины ещё до того как будет произведён отжиг.
С точки зрения срока службы электродов до очередной перешлифовки рабочей поверхности это расстояние желательно увеличить.  В большинстве случае его можно принять равным 2.5 толщинам полотна.
В грат должно выйти не менее чем 1 толщина полотна с каждой стороны – то есть минимальная потеря при осадке 2 толщины полотна пилы.
Искровой зазор не должен быть более чем 2 толщины полотна – это приведёт к дефектам.
Имеем для полотна толщиной 0.9 мм  0.9*2.5 +0.9*2+0.9*2+2.5 мм = 8.35 мм – начальное расстояние не должно быть меньше этого – то есть подбор  режима начинать надо примерно с 8.5 мм.
Превышение  оптимального начального расстояния может повлечь за собой как потерю устойчивости при осадке, так и неравномерность прогрева.  Дело в том что при приближении зоны разогрева к охлаждаемым губкам аппарата для сварки ленточных пил возникает эффект выравнивания температуры по ширине полотна.
Слишком малое расстояние чревато повреждением электродов и прижимов или недостаточно глубокой осадкой полотна с дефектами в сварном соединении.
В случае если ваш аппарат имеет другой или регулируемый путь оплавления эту величину  и требуется подставить в расчёт ориентировочной величины начального расстояния.

Скорость оплавления.

Она не постоянна при сближении полотна, однако для аппаратов где нарастание скорости задаётся кулачком она может быть изменена путём изменения постоянной частоты вращения двигателя. На аппаратах с сервоприводом подвижной губки это делается программно и позволяет менять и кривую нарастания  линейной скорости сближения губок.
Скорость должна находится в балансе с током и напряжением на губках.  Если ток и напряжение велико а скорость мала то в конце оплавление при разогреве полотна может увеличиваться искровой зазор.  Это слышно и не слух, и видно как крупная и редкая искра, можно и пронаблюдать – попытаться сквозь искры, стоя чуть сбоку и, как минимум надев очки, разглядеть в процессе оплавления грани торца полотна. Если удалось – скорость и ток выбраны НЕ верно!

В случае малой мощности трансформатора и высокой скорости чаще не хватает нормально начать оплавление. Начало запаздывает и выглядит как закрытая расплавом часть шва из которой вылетают редкие искры, которая затем проваливается и начинается подобие нормального оплавления. Подобие – потому как цель достигнуть равномерного подогрева  торца перед осадкой уже провалена!  Провалена потом что через эту долго существовавшую зону короткого замыкания проходил большой ток и он разогрел только часть сечения полотна.
Это тоже потенциальный дефект.

Давление (усилие) осадки и момент отключения тока

Так как трансформаторы на аппаратах для сварки пил  питаются через тиристорные контакторы переменным током 50 гц то момент физического отключения тока всегда может запаздывать на разное время в пределах  до 10 микросекунд от времени подачи команды на отключение тока.  Этот эффект вызывает некоторый разброс конечного расстояния между губками даже при неизменности  остальных параметров протекания процесса сварки. И , этот эффект и можно использовать для подбора соотношения  указанных параметров с оглядкой на оптимальные величины и разброс.
Оптимальная величина 2.5 * толщина полотна, меньше чем 2* толщина полотна вероятен брак, и как правило при неглубокой осадке менее 3* толщина полотна тоже вероятны включения в шве со снижением прочностных свойств.
Для полотна с толщиной 0.9 получаем диапазон значений от 1.8 до 2.7 мм, но при настройке стараемся ориентироваться на среднюю часть диапазона – то есть 2.0..2.5 мм.
После того как удалось при некотором соотношении получить несколько сварок в указанном диапазоне можно посмотреть что произойдёт если чуть задержать момент выключения тока.  При нормальном усилии осадки это вызовет не резкое и предсказуемое сокращение усреднённой  по сварке нескольких стыков  дистанции между губками аппарата после сварки.
Если давление ( сила) осадки велико – произойдёт резкое сокращение, мало – практически никакой реакции.

Так же существует способ оценки соответствия по галтели в зоне выхода грата со стороны спинки пилы. Если усилие велико а ток отключен очень рано возникает низкий прочно сцепленный с пилой гребень и выраженная галтель с радиусным переходом в него. При обратной ситуации грат выходит как будто резко под углом 90 град и слабо сцеплен с пилой.
И та и другая ситуация не является оптимальной – при большом давлении осадки будет разброс параметров, а при малом недостаточная прочность шва.

По отжигу

К отработке режима отжига не стоит приступать  ранее того как будут получены более менее стабильные результаты сварки- это пустая трата времени.  Состояние пилы после сварки может быть различным и режим отжига зависеть будет  от него. Изменяя параметры режима сварки вы изменяете и это состояние.

Затруднения при подборе режимов
  • Разброс конечного расстояния при  любых параметрах сварки выше разумного, хотя внешне всё выглядит нормально.  Тут стоит проверить:
    – Нет ли проскальзывания пилы в губках при осадке,
    – Проведя ряд отжигов на не сваренном полотне,-  оценить насколько повторяемо и однозначно полотно зажимается  в губки и нет ли у полотна отклонений по толщине в сечении или дефектов покрытия с разной электропроводностью
    – Поменять ступень трансформатора и попробовать подобрать режим при другом токе, на аппаратах для сварки пил с регулировкой скорости оплавления можно и попробовать менять скорость оплавления.
    – Посмотреть не отклоняется ли в больших пределах уровень напряжения в сети
    – Проверить нет ли в присоединении машины к электросети проводов заниженного сечения и некачественных контактных соединений
  • Полотно нарушено по геометрии – видно при зачистке зоны шва.
    – состояние и настройка взаимного положения электродов и прижимов
    – неправильный боковой зазор на гильотине или износ ножей вызывает деформацию полотна при резке в размер
    – увеличена сверх необходимого установочная длина (начальное расстояние) между электродами аппарата для сварки пил
    – слишком большое давление осадки при раннем отключении тока
    – люфты в следствии износов в направляющих аппарата или деталях прижимной системы
  • Полотно имеет прогиб “саблю” по спинке, как его сваривать?
    Ответ
    – если полотно будучи размотанным и свободно лежащим некоторое время на столе выпрямляется – сваривать после того как полежит
    – если такого не происходит устанавливать упоры аппарата по полотну ( по спинке) и при сварке пытаться точно повторить форму полотна и в зоне стыка тоже
  • Как лучше ставить полотно по зубу или по спинке?
    – столярку, узкие биметаллические полотна, полотна по древесине если они не имеют прогибов – по зубу
    – биметаллические по металлу, полотна с саблей – по спинке
    Это связано с особенностями приработки  пил в начальный период эксплуатации, так как в зоне сварки небольшие отклонения геометрии более чем вероятны

В старой версии сайта существовала не только подобное описание технологии, но со временем набралось немало комментариев с вопросами и ответами по различным   вопросам технологии и реальным ситуациям с браком при сварке ленточных пил, а так же  вопросами по обслуживанию оборудования накопленным за много лет.  Восстановить всё это  увы возможности нет.
Если у вас возникают технологические затруднения, вопросы по диагностике аппаратов для сварки пил, или проблемы с браком при сварке пил – обращайтесь, чем сможем поможем.




Please prove you are human by selecting the Cup.