// Blogi

// Vastushitsaus

Kuva 1. Vastushitsauslaite

Kuva 1. Vastushitsauslaite

Teknologian perusperiaatteet

Tavoitteena vastuspuristushitsauksella on tuottaa täydellinen ja yhtenäinen metallinen liitos kahden työkappaleen välille lämpö- ja mekaanisen energian avulla. Vastushitsauksessa hitsattavat kappaleet kuumennetaan kappaleiden ja liitospintojen läpi kulkevan sähkövirran avulla tahdasmaiseen tilaan, jolloin ne liittyvät puristuksen vaikutuksesta toisiinsa.

Kuva 2. Hitsausliitoksen linssi

Tämä lämpömäärä voidaan laskea seuraavasti Joulen lain avulla:

Q = R x I2 x t ( Ws; J )

Q = Lämpömäärä elektrodien välissä
R = Kokonaisvastus
I = Hitsausvirta, joka kulkee elektrodien välissä
t = Hitsausvirta-aika ( hitsausaika )

Hitsausvirran voimakkuudella on suurin merkitys, koska se vaikuttaa toisessa potenssissa.

Kun kaikki muuttujat (parametrit) on asetettu oikein ”sulavyöhyke” muodostuu hitsattavien kappaleiden välille, tästä käytetään nimitystä hitsauslinssi. Työkappaleet painetaan toisiaan vasten ja pidetään puristuksissa elektrodien avulla. Elektrodi(puristus)voima on myös tärkeä parametri vastushitsauksessa. Työkappaleet liittyvät toisiinsa, kun hitsausvirta kytketään määräajaksi kulkemaan elektrodilta toiselle. Hitsauslinssi muodostuu, koska levyjen liittymäpinnassa muodostuu ylimenovastus, joka yhdessä aineen ominaisvastuksen kanssa aikaansaa ylimenokohdan kuumenemisen hitsauslämpötilaan ja linssi (piste) syntyy. Sen jäähdytys tapahtuu pääasiallisesti elektrodien avulla. Hitsauspuristus vaikuttaa vastuksen suuruuteen siten, että puristuksen lisääntyessä ylimenovastus pienenee ja päinvastoin.

Ylimenovastus on suurempi kuin aineen ominaisvastus ja siksi suurin lämpö keskittyy ylimenokohtaan, johon linssi muodostuu. Pyrittäessä hyvään ja korkealaatuiseen vastushitsausliitokseen, pelkästään lämmöntuonti ei ole määräävä tekijä vaan myös se, että lämpöä poistetaan jatkuvasti. Toisin sanoen hitsilinssin koko on riippuvainen hitsauspisteen lämpötasapainosta, lämmöntuonnin pitää siis olla tasapainossa. Tasaisella vastuksella on siksi ratkaiseva vaikutus lämmöntuotannossa. Linssin koko kaikkiaan riippuu hitsausvirrasta, -ajasta ja puristuksesta.

Menetelmävaihtoehdot

Vastushitsaus voidaan jakaa useampaa eri puristushitsausmenetelmään. Tärkeimmät niistä ovat piste-, käsnä- ja tyssähitsaus. Viimeksi mainittu sekoitetaan usein tapitushitsaukseen (ja päinvastoin), joka on kaarihitsausmenetelmä.

Pistehitsauksessa erilliset ohutmetallin muodot kuten levysuikaleet, profiilit, langat tai nauhat hitsataan toisiinsa kiinni pistehitsauselektrodien välissä. Hitsilinssin koko on riippuvainen erillisten osien ainevahvuuksista sekä hitsauselektrodin kärjen kontaktipinnan koosta ja muodosta. Jos halutaan välttyä hitsattavan kappaleen ulkopinnan painumiselta, pitää valita elektrodi jonka kontaktipinta on mahdollisimman suuri. Usein tällä menetelmällä monipistehitsaus (useita hitsauspäitä) on yleisesti käytetty.

Kuva: 3. Pistehitsauslaite, pöytämalli

Käsnähitsauksessa hitsausvirta keskitetään liitokseen käsnän tai käsnien kautta, ei elektrodien. Tällä menetelmällä voidaan käyttää suurta tasomaista kontaktipintaa, joka on tasaisessa kontaktissa hitsattavan kappaleen muodon kanssa. Tässä tapauksessa elektrodien elinikä on paljon pidempi ja työkappaleen ulkopinnan muokkautuminen on vähäisempää. Käsnähitsauksen edut korostuvat sovellutuksissa joissa käsitellään suuria määriä. Käsnähitsauksessa toiseen liitettävään kappaleeseen on koneistettu tai jollain tavalla muokattu käsnä, joka keskittää hitsausvirran ja elektrodipuristuksen haluttuun pisteeseen.

Kuva 4. Levyyn painetut käsnät
Kuva 5. Levyyn käsnähitsauksella liitetty putki

Käsniä voi olla useita ja ne hitsautuvat samanaikaisesti. Kuitenkin vain silloin kun kaikkien käsnien sähköinen vastus on täsmälleen sama, voidaan luottaa siihen että hitsien lopputulos on laadullisesti aina sama. Tämä tarkoittaa sitä, että kaikkien käsnien tulee olla yhteneväisesti kontaktissa ja puristusvoiman pitää jakautua tasaisesti kaikkien käsnien alueelle. Lisäksi kaikkien käsnien tulee olla samankokoisia, koska niiden korkeus ja kontaktipinta-ala vaikuttavat hitsauslopputulokseen. Myös tasainen virransyöttö jokaiseen käsnään pitää varmistaa. Mitä enemmän hitsattavia käsniä määrällisesti, sitä suurempi tulee hitsausvirran olla.

Kuva 6. Käsnähitsauslaite, tasaiset elektrodipinnat
Kuva 7. Putkien T-liitos

Kiekkohitsaus (mm. saumakehitsi), niin kuin nimi kertoo, elektrodivoima ja hitsausvirta siirretään työkappaleeseen (levysuikale, nauha, lanka, profiilit) rullien tai kiekkojen kautta. Hitsausvirta ajastetaan peräkkäisillä pulsseilla. Hitsautumisvyöhykkeen koko määräytyy erillisten työkappaleiden ainevahvuuksista ja elektrodien kontaktipinnan laajuudesta. Kiekkoparien puristuksella muodostetaan työkappaleiden välille pienelle alueelle kontakti, jolloin hitsausliitokseen tarvittava ”virtatiheys” kulkee tämän alueen kautta. Koska kiekot pyörivät, hitsausvirta ”rasittaa” kiekonulkokehää koko sen kehäpituudelta ”pätkittäin”. Tästä syystä kiekkoelektrodin kuluminen on vähäisempää kuin esimerkiksi pistehitsauselektrodin.

Kuva 8. Kiekkohitsauslaite
Kuva 9. Käyrän hitsausta kiekkohitsaamalla

Tyssähitsausta käytetään mm. tankojen ja lankojen päittäisliittämiseen. Päittäisliitoksessa esim. tangon päitä puristetaan toisiaan vasten ja liitos lämmitetään siirtämällä kappaleisiin hitsausvirta kiinnitysleukojen kautta kunnes hitsautumislämpötila on saavutettu. Hitsattavia osia puristetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti toisiaan vasten. Tyssähitsaus on mahdollista suorittaa normaalilla vastushitsauslaitteella, joka on varustettu työhön soveltuvilla kiinnityselementeillä.

Kuva 10. ja 11. Tyssähitsauslaite ja tyssähitsattu lankaliitos (syntynyt purse hiotaan pois)

Vastushitsaus tarjoaa joukon etuja muihin liitosmenetelmiin verraten:

• Suuri hitsausnopeus. Yksittäiset hitsit saadaan aikaan sekunnin osissa.
• Ei häiritsevää valokaarta
• Ei hitsaushuuruja
• Ei tarvita lisäaineita
• Lämpökäsittely ja oikaisutarpeet olemattomia
• Energiakustannukset suhteellisen pieniä
• Huolto ja kunnossapito yksinkertaista

Vastushitsaus on yksinkertainen ja monikäyttöinen liitäntämenetelmä, joka soveltuu lähes kaikille sähköä johtaville aineille.

Kuva 12. Vastushitsattuja yhteitä, esim. polttoainesäiliön täyttöputki
Kuva 13. Vastushitsaamalla voidaan tuottaa vesi- ja painetiiviitä liitoksia.
Kuvan 12 kappaleen alapuoli.
Kuva 14. Kiekkohitsattu suodatinelementti
Kuva 15. Vastushitsattu liitos
Kuva 16. Hitsattavan mutterin käsnät 3 kappaletta

Lisätietoa:

Retco Oy
Jukka Setälä 040-5187043
jukka.setala@retco.fi

Kuvia

Kuva 1. VastushitsauslaiteKuva 2. Hitsausliitoksen linssiKuva 3. Pistehitsauslaite, pöytämalliKuva 4. Levyyn painetut käsnätKuva 5. Levyyn käsnähitsauksella liitetty putkiKuva 6. Käsnähitsauslaite, tasaiset elektrodipinnatKuva 7. Putkien T-liitosKuva 8. KiekkohitsauslaiteKuva 9. Käyrän hitsausta kiekkohitsaamallaKuva 10. TyssähitsauslaiteKuva 12. Vastushitsattuja yhteitä, esim. polttoainesäiliön täyttöputkiKuva 13. Vastushitsaamalla voidaan tuottaa vesi- ja painetiiviitä liitoksia.Kuvan 12 kappaleen alapuoliKuva 14. Kiekkohitsattu suodatinelementtiKuva 15. Vastushitsattu liitosKuva 16. Hitsattavan mutterin käsnät 3 kappaletta
Tallenna tai tulosta »