Även om det bara är en del av ett mycket större system, spelar kontaktspetsen i både robot- och halvautomatiska gasmetallbågsvetsningspistoler (GMAW) en avgörande roll för att ge god svetskvalitet. Det kan också mätbart inkludera produktiviteten och lönsamheten för din svetsoperation – stilleståndstid för överdriven omställning kan vara skadlig för genomströmningen och kostnaden för arbete och lager.
En kontaktspets huvudfunktioner är att styra svetstråden och överföra svetsströmmen till tråden när den passerar genom hålet. Målet är att ha trådmatningen genom kontaktspetsen smidigt, samtidigt som maximal kontakt bibehålls. För att få bästa resultat är det viktigt att använda rätt kontaktspetsstorlek — eller innerdiameter (ID) — för applikationen. Svetstråden och svetsprocessen påverkar båda valet (Figur 1).
Inverkan av svetstråd på kontaktspetsstorlek
Tre svetstrådsegenskaper påverkar direkt valet av kontaktspets för en viss applikation:
▪ Trådtyp
▪ Trådgjutning
▪ Trådkvalitet
Typ-Tillverkare av kontaktspetsar rekommenderar vanligtvis kontaktspetsar i standardstorlek (standard) för motsvarande ledningar, till exempel en xxx-xx-45 kontaktspets för 0,045-tums tråd. I vissa fall kan det dock vara att föredra att antingen underdimensionera eller överdimensionera kontaktspetsen till tråddiametern.
Standardtoleranserna för svetstrådar varierar beroende på typ. Till exempel tillåter American Welding Society (AWS) kod 5.18 ± 0.001-tum. tolerans för 0,045-tum. solida ledningar och ± 0,002-tum. tolerans för 0,045-tum. rörformiga trådar. Rör- och aluminiumtrådar, som är mjuka, presterar bäst med standard- eller överdimensionerade kontaktspetsar som gör att de kan matas igenom med minimal matningskraft och utan att böja eller böja sig inuti mataren eller svetspistolen.
Fasta trådar är omvänt mycket styvare, vilket innebär färre matningsproblem, vilket gör att de kan paras ihop med underdimensionerade kontaktspetsar.
Kasta-Orsaken till över- och underdimensionering av kontaktspetsen hänför sig inte bara till typen av tråd, utan även till dess gjutning och spiral. Avgjutningen hänvisar till diametern på trådöglan när en längd tråd har matats ut från förpackningen och placerats på en plan yta - i huvudsak trådens krökning. Den typiska tröskeln för gipset är 40 till 45 tum; om trådgjutningen är mindre än så, använd inte en underdimensionerad kontaktspets.
Helixen hänvisar till hur mycket tråden stiger upp från den plana ytan, och den bör inte vara större än 1 tum på någon plats.
AWS ställer krav på trådgjutning och helix som kvalitetskontroll för att säkerställa att tillgänglig tråd matas på ett sätt som främjar god svetsprestanda.
Ett ungefärligt sätt att erhålla bulknumret för trådgjutningen är genom storleken på förpackningen. Tråd packad i bulkpaket, såsom en trumma eller rulle, kan bibehålla en större gjuten eller rakare kontur än tråd packad i spole eller spole.
"Rak tråd" är ett vanligt försäljningsargument för bulkpackade trådar, eftersom det är lättare att mata rak tråd än krökt tråd. Vissa tillverkare vrider även tråden samtidigt som den packas in i trumman, vilket resulterar i att tråden bildar en sinusvåg istället för en slinga när den matas ut ur förpackningen. Dessa trådar har en mycket stor gjutning (100 tum eller mer) och kan kombineras med underdimensionerade kontaktspetsar.
Tråd matad från en mindre spole tenderar dock att ha en mer uttalad gjutning - ungefär 30 tum. eller mindre diameter – och kräver vanligtvis en standard eller större kontaktspetsstorlek för att ge lämpliga matningsegenskaper.
Figur 1
För att få bästa svetsresultat är det viktigt att ha rätt kontaktspetsstorlek för applikationen. Svetstråden och svetsprocessen påverkar båda valet.
Kvalitet-Trådens kvalitet påverkar också valet av kontaktspets. Förbättringar av kvalitetskontroll har gjort svetstrådarnas ytterdiameter (OD) mer exakt än tidigare år, så att de matas smidigare. Högkvalitativ massiv tråd, till exempel, erbjuder konsekvent diameter och gjutning, samt en enhetlig kopparbeläggning på ytan; den här tråden kan användas tillsammans med en kontaktspets som har ett mindre ID, eftersom det är mindre oro för att tråden buktar eller buktar. Högkvalitativ rörformad tråd erbjuder samma fördelar, tillsammans med släta, säkra sömmar som förhindrar att tråden öppnar sig under matning.
Tråd av dålig kvalitet som inte är tillverkad enligt stränga standarder kan vara benägna att få dålig trådmatning och oregelbunden ljusbåge. Underdimensionerade kontaktspetsar rekommenderas inte för användning med kablar som har stora OD-variationer.
Som en försiktighetsåtgärd, när du byter till en annan typ eller märke av tråd, är det viktigt att omvärdera kontaktspetsens storlek för att säkerställa att du uppnår önskat resultat.
Effekt av svetsprocessen
Under de senaste åren har förändringar inom tillverknings- och tillverkningsindustrin drivit fram förändringar i svetsprocessen, liksom storleken på kontaktspetsen som ska användas. Till exempel, i bilindustrin där OEM-tillverkare använder tunnare (och starkare) material för att minska fordonsvikten och förbättra bränsleeffektiviteten, använder tillverkare ofta kraftkällor med avancerade vågformer, såsom pulsad eller modifierad kortslutning. Dessa avancerade vågformer hjälper till att minska stänk och öka svetshastigheterna. Denna typ av svetsning, som vanligtvis används i robotsvetsapplikationer, är mindre tolerant mot avvikelser i processen och kräver kontaktspetsar som exakt och tillförlitligt kan leverera vågformen till svetstråden.
I en typisk pulssvetsprocess med 0,045-tum. solid tråd kan toppströmmen vara större än 550 ampere, och strömrampningshastigheten kan vara mer än 1 ´ 106 ampere/sek. Som ett resultat fungerar kontakttopp-till-tråd-gränssnittet som en omkopplare vid pulsfrekvensen, som är 150 till 200 Hz.
Kontaktspetsens livslängd vid pulssvetsning är vanligtvis en bråkdel av den vid GMAW-svetsning, eller konstantspänningssvetsning (CV). Att välja en kontaktspets med något mindre ID för tråden som används rekommenderas för att säkerställa att spets-/trådgränssnittsmotståndet är tillräckligt lågt för att drastisk ljusbåge inte ska uppstå. Till exempel skulle en massiv tråd med en diameter på 0,045 tum passa bra med en kontaktspets med ett ID på 0,049 till 0,050 tum.
Manuella eller halvautomatiska svetsapplikationer kräver olika överväganden när det gäller att välja rätt kontaktspetsstorlek. Halvautomatiska svetspistoler är vanligtvis mycket längre och har mer komplicerade konturer än robotpistoler. Ofta finns det också en större böjning i nacken, vilket gör att svetsoperatören bekvämt kommer åt svetsfogen. En hals med stor böjningsvinkel skapar en tätare gjutning på tråden när den matas igenom. Därför är det en bra idé att välja en kontaktspets med något större ID för att möjliggöra smidig trådmatning. Detta är faktiskt den traditionella klassificeringen av kontaktspetsstorlekar. De flesta tillverkare av svetspistoler ställer in sin standardkontaktspetsstorlek enligt den halvautomatiska applikationen. Till exempel en 0,045-tum. massiv tråd med diameter skulle matcha en kontaktspets med ett ID på 0,052 till 0,055 tum.
Konsekvenser av felaktig kontaktspetsstorlek
Felaktig kontaktspetsstorlek, oavsett om den är för stor eller för liten för typen, gjutningen och kvaliteten på den tråd som används, kan orsaka oregelbunden trådmatning eller dålig ljusbågsprestanda. Närmare bestämt kan kontaktspetsar med ID som är för små göra att tråden fastnar i hålet, vilket leder till burnback (Figur 2). Det kan också orsaka fågelbo, vilket är en trådhärva i trådmatarens drivrullar.
Figur 2
Burnback (tråd som fastnar) är ett av de vanligaste fellägena för kontaktspetsar. Den påverkas avsevärt av kontaktspetsens innerdiameter (ID).
Omvänt kan kontaktspetsar med ett ID som är för stort för tråddiametern tillåta tråden att vandra när den matas igenom. Denna vandring resulterar i dålig bågstabilitet, kraftiga stänk, ofullständig sammansmältning och felinriktning av svetsen i fogen. Dessa händelser är särskilt betydande vid aggressiv pulssvetsning; nyckelhålets (Figur 3) hastighet (nötningshastighet) för en överdimensionerad kontaktspets kan vara dubbelt så stor som för en underdimensionerad kontaktspets.
Övriga överväganden
Det är viktigt att du helt förstår svetsprocessen innan du väljer kontaktspetsstorlek för jobbet. Tänk på att kontaktspetsens tredje funktion är att fungera som svetssystemets säkring. Eventuella problem i svetsslingans drivlina visas (och bör) visas som kontaktspetsfel först. Om kontaktspetsen misslyckas annorlunda eller för tidigt i en cell jämfört med resten av växten, behöver den cellen troligen finjusteras.
Det är också en bra idé att bedöma din operations tolerans för risken; alltså hur mycket det kostar när ett kontakttips misslyckas. I en halvautomatisk applikation, till exempel, är det troligt att svetsoperatören snabbt kan identifiera eventuella problem och ersätta en trasig kontaktspets ekonomiskt. Kostnaden för oväntat kontaktspetsfel i en robotsvetsoperation är dock mycket högre än vid manuell svetsning. I det här fallet behöver du kontakttips som fungerar tillförlitligt under perioden mellan schemalagda kontakttipsbyten, till exempel ett skift. Det är vanligtvis sant att i de flesta robotsvetsningsoperationer är konsekvensen i kvaliteten som en kontaktspets ger viktigare än hur länge den varar.
Tänk på att detta endast är allmänna regler för val av kontaktspetsstorlek. För att bestämma rätt storlek är det viktigt att inspektera misslyckade kontaktspetsar i anläggningen. Om de flesta av de misslyckade kontaktspetsarna har tråd fastnat inuti, är kontaktspets-ID för litet.
Om de flesta trasiga kontaktspetsar är fria från trådar, men en grov båge och dålig svetskvalitet har observerats, kan det vara fördelaktigt att välja underdimensionerade kontaktspetsar.
Figur 3
Överdrivet nyckelhål är också ett av de vanligaste fellägena för kontaktspetsar. Även den påverkas avsevärt av kontaktspetsens innerdiameter (ID).
Posttid: Jan-02-2023
