Polska

Końcówka prądowa jest jedną z najmniejszych i relatywnie najtańszych części uchwytu spawalniczego, jednak jej wady lub zużycie mogą być przyczyną awarii prowadzących do przestojów produkcyjnych generujących duże koszty. W większości przypadków straty ekonomiczne spowodowane zużyciem końcówki prądowej wielokrotnie przewyższają wartość nowej części.


Podstawowym zadaniem każdej końcówki prądowej jest przekazanie prądu elektrycznego do podawanego drutu spawalniczego. Kontakt elektryczny występuje między podawanym drutem a ścianką otworu końcówki. Wady końcówki prądowej, występujące zarówno w procesie spawania zrobotyzowanego, jak i ręcznego, możemy podzielić na:
• powodujące zatrzymanie procesu,
• powodujące brak zajarzenia (przyklejenie drutu, zły start, niestabilność łuku),
• wpływające na jakość kładzionej spoiny.

W procesie spawania ręcznego zazwyczaj o wymianie końcówki na nową decyduje spawacz, a ewentualne problemy są na bieżąco monitorowane. W aplikacjach zrobotyzowanych użytkownicy dążą do zachowania maksymalnej ciągłości procesu oraz zminimalizowania przestojów, toteż końcówki prądowe wymieniane są według narzuconego harmonogramu najczęściej co jedną lub kilka zmian produkcyjnych, a w bardziej wymagających aplikacjach nawet częściej. Jednocześnie końcówkom stawiane są bardzo wysokie wymagania jakościowe, ponieważ konieczność nieplanowanego zatrzymania procesu skutkuje poważnymi stratami.

Powtarzalność punktu roboczego palnika, tzw. TCP (ewentualna jego automatyczna kalibracja), jest niezbędna, aby uniknąć kosztownej korekty programowej trajektorii robota. Jednym z istotniejszych problemów związanych z dokładnością pozycji TCP jest wytarcie eliptyczne końcowej części otworu wylotowego końcówki (fot. 1) spowodowane tarciem drutu spawalniczego o ścianki kanału wewnętrznego.

Fot. 1. Wytarcie eliptyczne końcówki

Tego typu uszkodzenia w spawaniu na stacji zrobotyzowanej mogą być przyczyną braku przetopu lub przepaleń/nadpaleń. W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że końcówka prądowa najczęściej ulega uszkodzeniu właśnie w strefie wylotu. W tym obszarze natężenie prądu oraz temperatura są na tyle duże, że dochodzi do tzw. erozji elektrycznej oraz ścierania i utleniania - zjawisk znacznie przyspieszających zużycie.

W rezultacie prąd przekazywany do drutu jest zbyt niski lub niestabilny. Przepływ prądu zależy w dużym stopniu od rezystancji na styku pomiędzy drutem i kanałem końcówki, a przewodność elektryczna odgrywa zasadniczą rolę w długości pracy końcówek prądowych.

DOBÓR KOŃCÓWKI PRĄDOWEJ
Od wielu dekad materiałem wybieranym do produkcji końcówek prądowych była miedź, głównie z powodu drugiej po srebrze najlepszej przewodności elektrycznej. Jednakże jej uporządkowana regularnościenna struktura krystaliczna powoduje naturalną ciągliwość materiału, co w połączeniu z małą twardością miedzi ogranicza jej zastosowanie.

Miedź może być ulepszana w procesach gniecenia na zimno, utwardzania wydzielinowego i dyspersyjnego. Najpopularniejszy i najtańszy stop miedzi, stosowany od lat do produkcji końcówek prądowych, to miedź odtleniana fosforem DIN 2.0090 Cu - DHP.

Stopy utwardzane poprzez domieszkowanie innych pierwiastków, takie jak DIN 2.1293 (CuCrZr) i DIN 2.1291 (CuCr) są powszechnie stosowane do produkcji końcówek prądowych o podwyższonej jakości - tzw. utwardzanych. Niestety procesy umacniania miedzi powodują pogorszenie jej przewodności elektrycznej. W efekcie optymalny dobór końcówki prądowej zależy od rodzaju spawania oraz wielu czynników zewnętrznych. Porównanie możliwości, jakie dają różne materiały, z których wykonane są końcówki prądowe przedstawia się następująco.

Pełna wersja artykułu jest dostępna w kwartalniku AutomotiveSuppliers.pl review 3/2023.

Pobierz kwartalnik 3/2023

Archiwalne wydania „AutomotiveSuppliers.pl review” są dostępne bezpłatnie w serwisie AutomotiveSuppliers.pl (dla subskrybentów).