Сварка ленточных пил своими руками. Процесс сварки ленточных пил

Сварка ленточных пил является одной из узких и в тоже время распространенной областью применения контактной стыковой сварки как сопротивлением так и оплавлением.

Основная специфика этой технологии:

• практически все материалы ленточных пил относятся к трудно свариваемым;
• ленточное полотно или нож с точки зрения контактной стыковой сварки является деталью развитого сечения;
• предельные нагрузки на сварочный шов при эксплуатации ленточной пилы;
• влияние точности соблюдения геометрии ленточной пилы в области сварного шва на характер и уровень нагрузки при работе.

Различный принцип сварки и соответственно нагрева зоны деформации и будущего стыкового соединения - оплавлением или сопротивлением вносит ограничения на применение того или другого метода контактной стыковой сварки для определенного вида ленточных пил.

Оборудование для сварки сопротивлением конструктивно проще чем для стыковой сварки оплавлением и соответственно дешевле , однако применение сварки сопротивлением для ленточных пил имеет значительные ограничения. Начнем с подготовительных операций — отрезка полотна. При обрезке полотна из бухты в размер возможно появление заусенцев и деформации кромки полотна. Понятно, что для резки более толстого полотна настройка, да и сама гильотина должна быть несколько другой, – ножи должны меняться вовремя и рез должен быть строго перпендикулярен и не иметь деформации и заусенцев. На практике соблюсти все это возможно, но делается далеко не всегда. Стыковая сварка ленточных полотен сопротивлением на порядок чувствительнее к таким дефектам заготовительных операций.

Большее влияние на результат сварки оказывает состояние контактной поверхности электродов и поверхности прижимных сегментов, а также настройка их положения. Если при сварке ленточных пил оплавлением неточная настройка или незначительный износ контактных поверхностей электродов аппарата в первую очередь оказывают влияние на процесс последующей термообработки (отжига) сваренного полотна, – то при сварке сопротивлением эти небольшие дефекты подготовки оборудования к работе могут оказывать фатальное влияние на качество сварки.

Материал полотна ленточной пилы, его состав и состояние как правило не разглашаются производителями. В большинстве случаев подбирать режимы стыковой сварки приходиться исходя из ориентировочных данных о настройках для похожей группы материалов. При сварке сопротивлением большое значение оказывает соотношение продольной устойчивости полотна и степени разупрочнения его материала при нагреве. Казалось бы – чем более легировано полотно, тем оно жестче и устойчивее и легче должен происходить процесс сварки. Практика говорит что нет – требуется и большее вторичное напряжение трансформатора и опережающее устойчивость увеличение усилия осадки. Кроме того, при сварке биметаллических пил иногда не удается полностью выдавить образующуюся в стыке жидкую фазу. После сварки образуются зоны с крупным зерном в стыке. Часто никакая термообработка не может исправить такой дефект и качество сварного шва – то есть его прочностные и усталостные характеристики оказываются на "3 с минусом" по 5 балльной шкале. Сваренная пила работоспособна, но ресурс работы полотна ленточной пилы в зоне стыка оказывается ниже чем ресурс работы режущей части до полного износа.

Сварка ленточных пил сопротивлением как дешевый и простой метод сварки вполне пригоден для сварки большинства ленточных полотен по дереву небольшой ширины (до 50 мм), эпизодической сварки более широких полотен по дереву и биметаллических пил по металлу малой ширины. Ограничение по сварке биметаллических полотен вызвано еще и тем, что резка такого полотна неизбежно ведет к ускоренному местному износу ножей гильотины — а такой износ оставляет заусенцы и зоны деформации на отрезаемой кромке полотна, что является полностью недопустимым дефектом при сварке ленточных пил сопротивлением.

Сварка ленточных полотен оплавлением лишена большей части этих недостатков, однако требования к подготовке полотен под сварку и к состоянию поверхностей электродов тоже остаются высокими. В этом процессе есть другая тонкость — это соблюдение правильного шага или последовательности зуба полотна при потере металла по длине. Если при сварке пил по дереву со стандартным шагом 22 мм и стандартным профилем это решается достаточно просто (рекомендуется при подрезке полотна в размер рассчитывать расположение шва в нижней части спинки зуба). Не рекомендуется располагать шов во впадине — это ведет к уменьшению полезного сечения шва и снижению его несущей способности, – а так же поднимать шов близко к вершинке зуба. Во втором случае возникает неполный прогрев части шва, располагающегося ближе к вершинке зуба, что может вызывать неполную осадку всего полотна. а при износе оборудования и искривление полотна по спинке в зоне сварки. Категорически не следует располагать шов на участке от впадины к передней кромке зуба. При работе полотна этот участок ленточной пилы наиболее нагружен.

При расположении сварного шва на пилах по металлу, которые в большинстве имеют переменный шаг, необходимо помимо вырезки не кратной части зубьев расположить шов в месте расположения зубьев с меньшим шагом (особенно важно для сварки полотен с крупным зубом). Этим достигается более широкий шов, его большая площадь и лучшие прочностные характеристики. Кроме того, те зубья, которые попадают под зону оплавления и осадки должны быть вырезаны перед сваркой до сечения предполагаемого места шва. Оставленные зубья часто мешают нормальному протеканию процесса, при этом они недостаточно прогреваются и ведут к деформации при осадке полотна «в плане» со стороны зуба. Категорически нельзя при сварке полотен с крупным шагом располагать шов «где попало». В этом случае меняется свариваемого сечение и о какой либо точности в соблюдении режима сварки говорить бессмысленно.

Следует обратить внимание при настройке машины контактной сварки ленточных полотен и на форму профиля спинки самого полотна. Дело в том что часть полотен выпускается намеренно с серповидной спинкой, а на части полотен это является браком. Так или иначе после сварки профиль по спинке полотна в зоне сварки не должен отличаться. Если полотна имеют искривление по спинке — используйте кусок свариваемого полотна для настройки положения упоров на аппарате сварки ленточных полотен. Особо много неприятностей такие искривления доставляют на аппаратах для сварки ленточных пил сопротивлением.

Почему? – Да потому что процесс очень чувствителен к перпендикулярности кромок реза.

Косвенными критериями правильно подобранного режима сварки являются:

• непрерывный и ровный процесс оплавление от начала и до осадки. Если дать слишком много напряжения и тока, то процесс оплавления может прерываться ввиду того что выгорание материала идет быстрее чем сближение концов свариваемого полотна. Внешне по остальным признакам (вид шва, количество и характер выхода грата после стыковой сварки) этого можно не заметить, однако это ведет к неустойчивости и слабой повторяемости результатов сварки. Если оплавление прекратилось за долю секунды перед осадкой — то в шве будут включения литой структуры и возможно окислы со всеми вытекающими последствиями. Все таки процессы стыковой контактной сварки это не методы сварки плавлением так же как при сварке полуавтоматом или электродом. В последних образуется сварочная ванна и шов формируется после ее кристаллизации. При контактной стыковой сварке шов должен формироваться в «твердой фазе». Расплав на торцах соединяемых деталей служит лишь для последующего выдавливания при осадке вместе с загрязнениями и введения в соприкосновение подогретых и чистых на атомарном уровне поверхностей заготовок.
• расплав должен быть выдавлен а подстилающая поверхность деформирована! Именно на это необходимо в первую очередь обращать внимание при осмотре сварного шва. На полотнах это очень хорошо видно со стороны спинки а так же при зачистке шва от грата. Если грат есть а следов деформации поверхности спинка в прилегающей к выходящему грату зоне (десятые доли миллиметра) нет — режим подобран неверно.
• другая крайность — завышенное усилие осадки. В этом случае, обычно со стороны зуба возникает местная потеря устойчивости полотна и сдвиг в плане поверхности полотна свариваемых частей одной относительно другой. Такой же дефект может возникать и при сварке полотен на правильно подобранном режиме при износе гильотины и электродов, неправильной настройкой прижимных узлов аппарата для сварки ленточных пил.

Качество поверхностей и геометрии электродов при стыковой сварке ленточных пил и ножей имеет очень большое влияние на результат. Чем чище тем лучше? – И да и нет. Отшлифованная до зеркального блеска поверхность электрода аппарата для сварки пил начинает очень быстро загрязняться частичками металла с поверхности свариваемого полотна. Аппараты сварки ленточных пил конструктивно не приспособлены к отслеживанию и автоматической коррекции параметров режима и сварочного тока в частности. Загрязнение поверхности электродов аппарата для сварки ленточных пил ведет к снижению сварочного тока – поэтому зеркальная поверхность не является лучшим решением. Да, такая поверхность обеспечивает наилучший контакт и наименьшее переходное сопротивление – но как надолго? Для 3 или 5 или 15 полотен. Дальше величина переходного сопротивления значительно меняется и режим сварки « плывет».

Материал электродов для аппаратов сварки ленточных пил
Твердость материала играют большую роль в ресурсе электродов. С другой стороны электроды аппарата для сварки ленточных пил должны быть электропроводными. Медь — нет не годиться слишком мягкая, возьмем какую нибудь бронзу — она в нагартованном (наклепанном состоянии) достаточно прочна и обладает хорошей электропроводностью и удовлетворительной обрабатываемостью при изготовлении электрода. Такой вариант материала тоже годен ограничено, несмотря на то что в машинах стыковой контактной сварки для прутков имеет полное право на применение. Почему? – да потому что есть материал — железистая бронза. Свариваемые полотна - это в основном железо, которое под воздействием больших токов и локального нагрева достаточно быстро начинает дрейфовать в поверхность электрода аппарата для сварки пил изменяя свойства его проводимости и переходное сопротивление. Режим сварки опять «плывет». Уже после 25-30 сварок на таких электродах начальный режим сварки (для новых электродов) оказывается некорректным для последующей работы. Л67 обладает достаточной электропроводностью и твердостью, но недостаточно хорошо обрабатывается резанием. Есть еще так называемая автоматная латунь. Это свинцовистая латунь (латунь легированная свинцом). Она содержит 57-75% меди, 0,3-0,8% свинца, остальное - цинк. Отлично обрабатывается резанием, нагартовывается и вообще является достаточно распространенным материалом, однако ее применение для электродов тоже имеет свои минусы – свинец и цинк дрейфуют на поверхность и так же изменяют переходное сопротивление. Это случается не так быстро как при использовании близких по составу к меди бронз, но тем не менее выводит электрод аппарата сварки пил из строя гораздо быстрее механического износа поверхности.

При использовании сложных содержащих хром бронз подавляется дрейф химических элементов при локальном нагреве в тонком поверхностном слое и схватывание поверхностей. Такой электрод без значительного изменения параметров переходного сопротивления может выдержать и до 600 сварок. Обычно за это время электрод получает множественные местные повреждения и начинается завал поверхности ближе к зоне стыковки полотен. Метод восстановления - шлифовка поверхностей электродов аппаратов для сварки пил (обязательно в парах). И еще раз напомним, что шлифовка до зеркального блеска дает отрицательный результат в большинстве случаев. Помимо изменчивости переходного сопротивления электрод – пила при загрязнении поверхности свариваемого полотна или электрода маслами возможно проскальзывание свариваемой пилы по электродам при осадке. Поверхность электрода аппарата для сварки пил не должна содержать грубых рисок, в то же время – поверхность электродов для аппаратов сварки пил полученная после нормального качества обработки на фрезерном станке вполне удовлетворяет требованиям по шероховатости.

Термообработка или отжига зоны стыка
Температуры отжига полотен различны — от 420-450 °С для низколегированных полотен по дереву, до 630-650 °С и даже выше для легированных биметаллический пил по металлу. Производители температуру отжига если и дают то очень приблизительно — и вот почему:

• отжиг сваренных ленточных полотен не является самостоятельным процессом а значительно зависит от режима сварки;
• время перестройки структуры металла напрямую зависит от температуры — больше температура отжига – короче время. Но в это время сечение должно равномерно прогреться. При использовании визуального или не автоматизированного пирометрического контроля температуры отжига точно воспроизвести процесс невозможно. Поэтому разумно пользоваться отжигом на более низких температурах и с большим времен процесса. При использовании программного отжига с пирометрическим контролем температуры можно увеличить температуру отжига на 20-30 °С и сократить его продолжительность;
• ступенчатый отжиг с первичным прогревом и выдержкой для выравнивания температуры по сечению и быстрым нагревом до повышенной температуры с последующим управляемым охлаждением является наиболее быстрым, универсальным и точным;
• если режим сварки неустойчив и швы получаются разные по внешнему виду не стоит и начинать заниматься настройкой и подбором режима термообработки — сначала добейтесь стабильной сварки;
• не спешите освобождать прижимы после сварки, особенно на машинах с ручным приводом прижимов – дайте полотну остыть на электродах. Время нахождения ленточной пилы в губках непосредственно после сварки тоже влияет на образование закалочных структур в шве. Если освобождать полотно без паузы (сразу после сварки), условия для остывания полотна и зоны шва будут разные, что повлечет разную закалку зоны шва. Режим отжига при этом может оказаться некорректен для части полотен. Не спешите — после сварки сосчитайте до 5 — полотно равномерно остынет. Затем спокойно освобождайте прижимы;
• некоторые сварщики «берегут электроды» – то есть вынимают пилу после сварки из аппарата и чистят поверхности электродов. Этого по возможности делать не следует — закаленная зона достаточно хрупка и чем меньше манипуляций с ней и чем быстрее будет проведен отпуск — тем меньше вероятности образования трещин в зоне шва. Обдуйте сжатым воздухом прижимы и электроды (сосчитав до 5) освободите полотно, вторично обдуйте электроды и зафиксируйте сваренную пилу в позиции отжига. Чем более легировано полотно ленточной пилы — тем важнее вышесказанное;
• бытует мнение, что обдув электродов и прижимов аппаратов при сварке ленточных пил сжатым воздухом ведет к ускоренному износу шариковых линейных направляющих подвижной губки. Во первых они находятся достаточно далеко от зоны сварки, во вторых линейные подшипники закрыты сальниками – в аппарате нормального качества и конструкции такая операция на ресурс направляющих существенного влияния не оказывает.

К особенностям ленточных пил следует отнести очень тяжёлые условия их эксплуатации. Максимальные растягивающие нагрузки на материал нередко приводят к разрыву полотен.

Согласно требованиям нормативов восстановление повреждённой зоны не должно приводить к снижению прочностных показателей всего изделия в целом. Вот почему сварка ленточных пил относится к разряду особо ответственных мероприятий, которые по силам лишь специалистам с большим опытом практических работ.

Положение нередко усугубляется ещё и тем, что иногда приходится сваривать фрагменты различных полотен, отличающихся как по своему размеру, так и по материалу, из которого они изготовлены. Всё это лишь повышает требования к качеству ремонтных работ и предполагает основательное изучение технологии сварки полотен для ленточных пил.

Суть контактного метода сварки заключается в пропускании электрического тока через соединенные по принципу «встык». Одновременно половинки поврежденной пилы сжимаются с некоторым усилием.

Вследствие сильного разогрева места стыка с последующим его оплавлением и происходит сваривание половинок повреждённого полотна. Ток к месту сварки от импульсного трансформатора подводится посредством специальных зажимов, выполняющих функцию электродов.

Отечественная промышленность освоила выпуск самых различных моделей станков, которые применяют для контактного восстановления ленточных пил. В прогрессивных образцах весь цикл сварки и отжига полностью автоматизирован, что облегчает работу по соединению половинок пилы.

Такой сварочный аппарат обеспечивает высокую точность установки мощности и времени действия электрического импульса, подаваемого на контактные электроды.

В простейших устройствах для сварки ленточных пил данные показатели контролируются самим оператором.

Подготовка заготовок

Контактный принцип восстановления ленточных пил с помощью сварки предполагает особый подход к подготовке смежных заготовок, заключающийся в образовании идеальной линии стыка между ними.

При этом на подготовительном этапе торцы свариваемых частей обрезаются и зачищаются одновременно путём изгиба одного из концов на 360 градусов и прикладывания его ко второму.

В результате даже при неровной линии реза (её неперпендикулярности спинке пилы) образовавшиеся торцевые части могут быть состыкованы без малейшего зазора.

Из рисунка хорошо видно, что после возвращения полотна в исходное состояние неровность одного среза компенсируется соответствующей неровностью другого.

Помимо этого, в оборудовании указанного класса предусматривается особый механизм, обеспечивающий постепенное сжатие половинок полотна ленточной пилы для образования полноценного сварочного шва (без разрывов).

Сварочные станки

Типовой станок для сварки ленточной пилы, работающий согласно рассмотренному выше принципу, состоит из следующих основных частей:

• основание (корпус);
• импульсный трансформатор;
• специальные механизмы зажима с электродами и кронштейны, состоящие из передвигающейся и подвижной частей;
• пусковой узел (кнопка «Пуск»).

Входящий в состав станка зажимной механизм устроен так, чтобы в месте подсоединения контактов оставался зазор, необходимый для встречного перемещения половинок ленты с образованием качественного сварочного валика.

Под действием специальной встроенной пружины создаётся осадочное давление, в результате которого стыкующиеся торцы с заданным усилием прижимаются один к другому. Можно сказать, что реализованная в станке технология сварки состоит из следующих обязательных операций:

• подготовка линии предполагаемой стыковки (включая резку свариваемых частей);
• зачистка стыкуемых торцов;
• их размещение в сварочном станке, сопровождающееся установкой токового режима, требуемого усилия и величины осадки;
• электросварка полотна ленточной пилы с последующим отжигом и зачисткой шва.

Для выравнивающей резки полотна удобнее всего воспользоваться специальными гильотинными ножницами, однако в случае их отсутствия можно использовать и другой режущий инструмент. При повторной работе с одними и теми же ленточными пилами с каждой из сторон их полотна отрезается не менее 5 миллиметров материала.

При любом варианте подготовительного выравнивания кромок следует проследить за тем, чтобы место сварки располагалось между вершинами соседних зубьев (с учётом необходимого припуска на осадку). В процессе резки необходимо стараться, чтобы срез получался ровным и строго перпендикулярным продольной линии пилы (её спинке).

Своими руками

В ситуации, когда обстоятельства вынуждают заняться сваркой пилы своими руками, следует ознакомиться с рядом моментов, без учёта которых добиться желаемого результата будет очень сложно.

В первую очередь необходимо тщательно подготовить место стыка к сварке, включая очистку его от загрязнений и последующее обезжиривание ацетоном или спиртовым составом. Затем следует зачистить соединяемые кромки ленточной пилы посредством абразива, так чтобы они стали ровными и не имели заусенцев.

На следующей стадии работ полотно ленточной пилы заправляется в аппарат таким образом, чтобы одна его половинка закреплялась в неподвижном зажиме, а другая – в подвижном. При этом свариваемые кромки должны располагаться примерно посередине между контактными зажимами и полностью совпадать по линии среза.

После этого с помощью ручек управления необходимо выставить усилие и величину осадки, а также подходящий режим сварки. Все указанные параметры выбираются в зависимости от размеров восстанавливаемого полотна. С увеличением размеров и толщины пилы возрастают уставки требуемого для качественной сварки электрического тока и усилие осадки.

В инструкции к любому такому оборудованию приводятся специальные таблицы, в которых указываются все необходимые установочные параметры.

Процесс сварки запускается путём нажатия кнопки «Пуск» или поворотом специальной рукоятки. Сразу же после этого ток от импульсного трансформатора через зажимы поступает на свариваемые части полотна ленточной пилы и плавит металл на участке соединения.

При этом под воздействием пружины подвижный зажим перемещается в направлении неподвижного на заданную величину осадки, после чего в зоне стыка должен получиться аккуратный сварной валик, надёжно соединяющий две части.

Помимо силы рабочего тока, в ходе сварки ленточной пилы контролируется время воздействия токового импульса. В агрегатах с автоматикой специальный механизм задаёт временной промежуток в пределах 1-2 секунды, в то время как в ручном режиме этот параметр контролируется оператором.

Отжиг и зачистка

По завершении сварки ленточной пилы производится отжиг места соединения, позволяющий вернуть металлу структуру, близкую к начальному состоянию.

В результате из хрупкого и ломкого он вновь становится пластичным и вязким. Для этой процедуры используется тот же механизм, что и при сварке, но только с другими значениями импульсных токов и без осадочного поджима.

К сведению новичков, для перевода автоматического агрегата в требуемый режим переключатель работ необходимо установить в положение «Отжиг».

Отдельные виды полотен по дереву нуждаются в повторном проведении отжига, что позволяет восстановить их структуру до первоначального состояния.

В ряде случаев оба этих процесса (сварка и отжиг) осуществляются одновременно, что достигается путём продления времени охлаждения зоны стыка, а также периодической подачи в неё импульсов подогревающего тока.

На завершающей стадии работ полотно ленточной пилы тщательно зачищается. При этом с него удаляется образовавшийся в зоне сварного шва наплыв и восстанавливается рисунок межзубчатой впадины.

Для зачистки может применяться любой подходящий абразивный инструмент, посредством которого удаётся получить ровную и сливающуюся с соседними областями плоскость.

Напомним, что известные трудности сварки ленточной пилы объясняются различиями в их габаритах и особенностью металла, из которого они изготовлены. В связи с этим нередки случаи, когда первая попытка сварки заканчивается неудачей, и оператору приходится подбирать режим обработки шва экспериментальным путём.

Для пробных попыток лучше всего брать уже использованные и ненужные обрезки старых пил. После того, как нужные режимы обработки будут окончательно установлены – полученные параметры рекомендуется зафиксировать с целью использования их для восстановления изделий с аналогичными характеристиками.

Сварка ленточных пил — один из самых эффективных способов соединения этих изделий. Такие инструменты незаменимы в современной деревообработке, которая уже давно признана едва ли не самым доходным бизнесом. В процессе обработки леса ленточные пилы подвергаются значительным нагрузкам, приводящим к нарушению целостности лезвий. Это возникает по разным причинам — от несоответствия параметров ленточной пилы типу обрабатываемого материала до несвоевременного обслуживания инструмента. В любом случае для восстановления работоспособности пилы необходимо использовать пайку или сварку.

Ленточная пила — это многорезцовый режущий инструмент, применяемый в ленточнопильных станках.

Сложности техпроцесса

Основное предназначение сварки — получение шва, по прочности равному основному металлу . В случае с ленточными пилами такого результата добиться очень сложно по следующим причинам:

• ленточные пилы по дереву или металлу, как правило, изготавливаются из трудносвариваемых материалов;
• при контактной сварке лента представляет собой деталь развитого сечения;
• эксплуатация ленточных пил вызывает предельные нагрузки на сварочный шов;
• необходима очень высокая точность соблюдения геометрии в сварном шве. В противном случае нагрузка при работе будет распределяться неравномерно, что приведет к значительному сокращению срока службы инструмента.

Оборудование и способы сварки

Контактная сварка ленточных пил помимо пайки является единственным способом получения качественного соединения. Сварочное соединение можно получить двумя основными методами:

• сварка сопротивлением;
• сварка оплавлением.

Применение того или иного метода имеет свои преимущества и недостатки, поэтому окончательный выбор всегда остается за инженером-технологом.

Сварка сопротивлением заключается в том, что через состыкованные концы пилы, сжатые с определенным усилием, пропускается электрический ток. Под его воздействием торцевые кромки полотна разогреваются и свариваются под давлением. Аппарат для сварки ленточных пил сопротивлением будет стоить намного дешевле аналога, работающего по принципу оплавления. Для обоих способов потребуется следующее оборудование:

• станок для сварки (плавлением или сопротивлением);
• гильотинные ножницы, абразивный круг или зубило для резки;
• ацетон или спиртовой раствор;
• ненужные обрезки полотна для подбора режимов.

Процесс сварки ленточных пил

Ручные ножницы гильотинные используются для резки металла с шириной листа до 2,08 метра и толщиной до 1,5 мм и пределом прочности 500 МПа.

Процедура сварки одинакова для обеих методов и состоит из нескольких этапов:

1. Резка пилы.
2. Зачистка кромок.
3. Выбор режима сварки и установка полотна в сварочный станок.
4. Собственно сварка пилы.
5. Отжиг.
6. Зачистка шва.

Резать полотно лучше гильотинными ножницами, но можно применять и более архаичные инструменты вроде отрезного круга или зубила. Если лента сваривается повторно, с каждого ее конца необходимо отрезать около 5 мм (зона термического влияния при сварке). Стыковка должна осуществляться между вершинами зубьев. Необходимо оставлять около 1,5 мм припуска для каждого конца ленты (на осадку). Обеспечить оптимальную ровность полотна позволит расположение, показанное на следующем рисунке (рис. 1).

Для качественной сварки кромки пилы должны быть полностью избавлены от заусенцев. Кроме того, их нужно очистить от грязи, пыли и промышленного мусора, а также обезжирить спиртовым раствором или ацетоном.

На этапе установки необходимо установить подготовленные кромки в зажимной механизм, состоящий из подвижного и неподвижного зажимов, и выставить их так, чтобы они полностью совпадали по высоте. Выбор режима сварки в данном случае лучше осуществлять экспериментальным путем на ненужных обрезках ленты, поскольку существует огромное разнообразие размеров пил и материалов их изготовления. Нередки случаи, когда необходимого сочетания не оказывается в инструкции. Подобрав оптимальный режим, лучше записать его показатели на случай необходимости повторной сварки аналогичных изделий.

Рисунок 1. Расположение ленты.

После установки торцов в зажимы и выставления режима нужно запустить процесс сварки специальной кнопкой или рукояткой. Под действием тока кромки изделия начнут расплавляться. Вместе с этим подвижный зажим будет двигаться к неподвижному на расстояние, равное ходу осадки. После этого на концах пилы образуется сварной шов, который и соединит их.

В процессе сварки в металле образуются закалочные структуры, вследствие чего он становится более твердым и хрупким. Чтобы нивелировать напряжения и деформации при сварке, применяют отжиг до температуры 600 °C. Дорогостоящие сварочные аппараты имеют встроенную функцию отжига и медленного охлаждения, а в случае с более дешевыми моделями понадобится печь для отжига и масло для замедления остывания металла.

При сварке образуется наплыв, являющийся концентратором напряжения. Его необходимо удалить с помощью любого абразивного инструмента.

Итоговая поверхность не должна выступать над сварочным швом.

Проверка качества сварного соединения

Самый простой и проверенный метод контроля качества — визуальный осмотр. О некачественном соединении свидетельствуют следующие признаки:

• сваренные края изделия не совпадают по высоте. Дефект возникает вследствие недостаточной силы тока или при чрезмерном значении осадки;
• капли расплавленного металла на поверхности ленты. Происходит при слишком высоком значении сварочного тока;
• непроваренные участки. Возникают из-за недостаточной силы тока или слишком низкого давления.

Усиление шва (разница между толщиной наплавленного и основного металла) не должно быть меньше 1,5 мм. В противном случае полезное сечение сварного шва будет недостаточным для работы в условиях ленточной пилы.

Ленточные пилы используются во многих сферах производства, связанных с распилом древесины. По сути, это плоское режущее полотно, с одного края которого расположена режущая кромка с зубьями. По своему техническому назначению это полотно сваривается в кольцо. Место сварки – два крайних торца инструмента. Для соединения стыковочных краев применяется аппарат для сварки ленточных пил. Это специальное оборудование, оно узкоспециализированное, применяется только для сварки ленточных пил.

Способ сварки ленточных пил на станке не очень сложный. Но необходимо знать некоторые нюансы технологического процесса. В первую очередь пилу необходимо подготовить.

• Свариваемые торцы пилы необходимо подрезать так, чтобы стыковые плоскости были параллельны друг другу и перпендикулярны режущей кромке. Резку можно провести на гильотине или при помощи зубила с молотком.
• Если пила по дереву сломалась по месту предварительной сварки, то место стыка надо убрать, отступив от его краем на 5 мм с каждой стороны.
• Резать полотно надо обязательно между зубьями.
• Торцы обрабатываются растворителем, чтобы удалить загрязнения.
• Зачищаются на точильном станке, чтобы создать шершавую поверхность и удалить заусенцы и неровности среза.
• После подготовки пила вставляется в аппарат, где и сваривается.

Аппарат для сварки

Существует несколько видов аппаратов для сварки ленточных пил, которые в основном отличаются друг от друга производительностью. Самый простой аппарат – это небольших размеров станок, в состав которого входит трансформатор, электроды, зажимы (один неподвижный, другой подвижный – он подпирается сзади пружиной). Электроды подключены к зажимам, поэтому ток от трансформатора подается прямо на место стыковки частей ленточной пилы.

Подвижность одного из зажимов создает условия регулировки зазора между торцами полотна. Очень важно, чтобы конечным результатом сварки был аккуратный сварной валик, обладающий прочностью и надежностью. Ведь ленточная пила испытывает многократные циклические изгибающие и растягивающие нагрузки.

Итак, ленточная пила устанавливается в сварочный аппарат. Один ее конец зажимается в неподвижный зажим, второй в подвижный. Очень важно, чтобы обрезанные торцы плотно соединились между собой. После чего при помощи специальных ручек устанавливается усилие зажима, то есть, подвижный зажим сдвигается в сторону неподвижного. Обязательно выставляется величина сварочного тока. Два эти параметра – усилие осадки и величина тока, напрямую зависят от размеров сечения полотна. Чем оно больше, тем больше должен быть ток, тем большее должно быть применено усилие прижима.

Необходимо отметить, что производители сварочных станков позаботились о том, чтобы потребители не искали параметры тока и прижима. В инструкциях к каждому аппарату прилагается таблица зависимости сечения ленточной пилы от параметров тока и осадки. Так что проблем с выбором режимов сварки быть не должно.

Процесс сварки ленточных пил

Если ленточная пила установлена, режим сварки выбран, остается только нажать кнопку пуска сварочного процесса. При этом ток от электродов подается на зажимы, а через них в свою очередь на торцы свариваемых частей ленточной пилы. Они начинают оплавляться, то есть становятся мягкими. При этом подпираемый пружиной подвижный зажим толкает один из краев полотна к другому. Так образуется сварной валик.

Необходимо обозначить, что кроме правильно выбранного режима сварки есть еще один параметр, который влияет на качество конечного результата. Это время сварки. В простых аппаратах его контролирует работник, проводящий сварку ленточных пил. Если сваривание проводится на автоматических моделях, то время сварки занимает 1-2 секунды.

Кстати, чистота электродов также влияет на качество сварки ленточных пил. Поэтому станок необходимо содержать в чистоте. Даже самые небольшие загрязнения концов электродов – это сопротивление прохождению через них тока, что снижает показатель последнего. А значит, снижается и величина тока на торцах свариваемых участков пил.

Необходимо отметить, что сварка ленточных пил своими руками – процесс не самый простой. Сложность заключается в том, что стыковать приходиться полотна с разным сечением и с разными материалами, из которых они изготовлены. То есть, под каждый критерий нужно правильно подбирать режим сварки. Что очень сложно, а иногда сделать просто невозможно. Поэтому часто первая сварка неизвестной пилы приводит к неудовлетворительному результату. После чего оператор начинает подбирать режим сварки методом «тыка». Выставляет разные режимы поочередно и смотрит, насколько хорошо произошло сваривание, насколько стык отвечает требованием прочности. Опытные операторы, таким образом, создают для себя таблицу, чтобы в будущем не повторять свои ошибки.

Отжиг ленточной пилы

В процессе сварки стык ленточной пилы становится прочным, но хрупким. Один удар молотком разрушает соединение сразу. Все дело в том, что под воздействием высокого тока металл изменяет свою структуру. Чтобы вернуть его в состояние пластичности и вязкости, необходимо провести операцию отжига. Данный процесс проводится все на том же сварочном аппарате, не снимая полотно с зажимов. Просто меняется токовый режим и убирается усилие осадки.

На электроды подается ток большой величины, и сам стык нагревается до температуры +600С. На многих аппаратах устанавливается пирометр, который отслеживает температуру в зоне сварки. По нему и надо будет контролировать режим отжига. После нагрева ток отключается, и происходит медленное остывание пилы. Если температура окружающего воздуха минусовая, то в процессе остывания необходимо периодически включать подачу тока, чтобы остывание шло медленнее. Обычно снижение температуры проходит в течение 3-5 минут.

Для некоторых полотен требуется двойной отжиг, все зависит от марки металла. Некоторые опытные операторы совмещают сварку и отжиг. То есть, нагревают полотно до температуры, при которой производится сварка, затем медленно проводится остывание инструмента. Здесь важно увеличить время остывания, для чего периодически включают подачу тока на электроды.

Зачистка

Основное требование к зачистке – это удаление наплыва металла и придание правильной геометрии впадине между двумя соседними зубьями в месте сварки полотна. Зачистку можно проводить любым абразивным инструментом. Важно, чтобы полотно не потеряло своей ровности в плоскости, а металл стыка был заподлицо с соседними участками. Поэтому рекомендуется зачистку проводить не поперек места соединения полотна пилы, а вдоль.

На что обратить внимание

При сварке ленточных пил могут встречаться различные дефекты.

• Кромки свариваемых торцов могут быть состыкованы неровно. Это случается в том случае, если прижим зажимов был очень сильным, что повлияло на смещение.
• Большое количество металла на поверхности места сварки. Значит, был слишком большой ток.
• Непровар полотна – это низкий ток и небольшая сила прижима.

Кстати, качество сварки можно проверить вручную, надо просто сложить пилу в кольцо, чтобы стык располагался в самом верху. Если дуга имеет правильную форму, а стык не треснул, значит, сварочный процесс проведен правильно. Если в зоне сварки появились трещины, значит, быстро проходило охлаждение полотна в процессе отжига. Если в месте сваривания появилась изогнутая форма в виде буквы «V », то это значит, что стык получился слишком мягким. На это повлиял медленно проведенный отжиг.

В дополнение предлагаем вам посмотреть видео – как правильно сварить ленточную пилу.

Сварка ленточных пил – узкоспециализированная распространенная операция, назначение которой заключается в подготовке к работе ленточных пил разного назначения. Сварку используют для восстановления требующих ремонта (порванных) ленточных пил и для производства новых пил из бухт.

Аппарат для сварки ленточных пил представляет собой устройство, в котором через состыкованные в зажимах концы пилы пропускается электрический ток, плавящий и сваривающий кромки торцов полотна пилы. Подвод тока осуществляется через электроды, соединенные с зажимами-фиксаторами пилы.

Принцип сварки ленточных пил. Классификация аппаратов

Принцип, лежащий в основе сварки ленточных пил, является частным случаем контактно-стыковой сварки методом сопротивления или оплавления. Предлагаемый аппарат для сварки ленточных пил включает оборудование, предназначенное для разных объемов сварочных работ и профиля деятельности.

Условно оборудование стыковой сварки для ленточных пил можно разделить на три группы:

• Аппараты сварки сопротивлением

Представляют собой недорогое компактное сварочное оборудование, предназначенные для ремонта пил по дереву своими силами на производственных участках по распиловке леса. Отличаются простотой конструкции и небольшой производительностью (несколько десятков сварок за смену)

• Аппараты сварки оплавлением

Сварочное оборудование среднего класса, работающие на принципе непрерывного оплавления, предназначены для сварки всех типов пил и ножей (в т.ч. биметаллических с напайкой) при загрузке около сотни сварок в смену

• Аппараты сварки оплавлением с автоматизацией сварочного цикла

Автоматизированные с циклом «установка пилы в аппарат - съем сваренного полотна с частичным удалением грата». Производительность такого оборудования несколько сотен сварок в смену, и используются они, в основном, в сервисных центрах

Кроме сварочного, предлагается вспомогательное оборудование для подготовки и контроля процесса:

• Станок (гильотина) для ленточных пил
• Станок (устройство) для зачистки
• Пирометры и т.д.

Технологическая последовательность процесса сварки ленточной пилы

• Резка пилы

Полотно режут на специальных гильотинных ножницах. При отсутствии ножниц можно использовать зубило или отрезной станок. Если сварка полотна ведется по месту, которое сваривалось ранее, с каждой стороны от предыдущего сварного шва следует отрезать по 5 мм. Резка полотна делается между вершинами зуба. С каждой стороны оставляется припуск около 1,5 мм. Линия реза после ножниц должна быть ровной строго под прямым углом к спинке пилы.

• Зачистка свариваемых концов

Концы пилы зачищаются от загрязнений, при необходимости обезжириваются спиртом или ацетоном. Кромки соединения обрабатываются абразивом до отсутствия неровностей и заусенцев. Удобно использовать заточной станок с зачистным абразивом.

• Установка пилы в сварочный аппарат, выбор режима сварки

Подготовленное полотно устанавливается в зажимной механизм так, чтобы кромки полностью совпадали и сходились на середине пространства между зажимами. В зависимости от размера пилы выбирается усилие, ход осадки и режим сварки. В документации к аппаратам прилагаются таблицы с установками режимов в зависимости от размера пилы. Таким образом, для определенной пилы рукоятки управления устанавливаются в определенные положения, что является настройкой режима сварки.

• Сварка

Включается пусковой кнопкой или поворотом рукоятки. Ток подводится к концам пилы, и в месте стыка происходит расплавление металла. Подвижной зажим смещается к неподвижному на величину усадки с образованием сварного валика на месте шва.

Важной характеристикой является время подачи импульса тока. Автоматический режим сварки предполагает подачу импульса в течение 1-2 секунд, при ручном управлении время контролируется оператором. При неудовлетворительном результате сварки подбирается подходящий режим, настройки записываются и в дальнейшем своими настройками пользуются для сварки пил с аналогичными характеристиками.

Поверхности электродов должны быть чистыми. Нарушение контакта между полотном и электродами увеличивает сопротивление и нарушает режим сварки.

• Отжиг сварного шва

Отжиг нужен для того, чтобы материал полотна, ставший при сварке твердым и хрупким, вернул первоначальную вязкость и пластичность. Производится в тех же зажимах, но без осадки и в другом режиме тока. Разогрев до температуры отжига и медленное охлаждение регулируется кнопкой подачи тока на отжиг. Если в комплектацию аппарата не входит пирометр, температура контролируется по цвету металла. При оптимальной температуре отжига цвет должен быть вишнево-красным. Нельзя допускать разогрева металла до оранжевого или желтого цвета, что является свидетельством перегрева. Постепенное охлаждение может длиться 3-5 минут. Некоторым полотнам требуется два цикла отжига.

• Зачистка полотна

Наплыв металла с участка сварки удаляется зачисткой. Также должна быть выведена правильная форма впадины между зубьями пилы в месте сварного шва. Зачистку можно производить любым абразивом. Прекрасно подходит заточной станок. Движения абразивного круга должны быть направлены вдоль сварного шва.

Некоторые технологические подробности процесса сварки ленточных пил

Специфика, которую нужно учитывать при сварке ленточных пил:

• Сплавы, из которых изготовлены ленточные пилы, являются трудно свариваемыми
• Полотно пилы является деталью развитого сечения при контактно-дуговой сварке
• Сварочный шов при работе пилы подвергается предельным нагрузкам
• Геометрия зуба пилы на участке сварного шва влияет на уровень нагрузки при работе

Принципы сварки ленточных пил

Существуют два принципа сварки – сопротивлением и оплавлением.

1. Сварка сопротивлением

Оборудование для сварки, работающее по этому принципу, конструктивно проще и дешевле, но имеет серьезные ограничения в использовании.

К особенностям технологии относятся требования:

• Высокого качества подготовительных операций. При обрезке полотна не должно быть деформаций кромки и заусенцев, что практически часто бывает недостижимым. Как правило, изношенные ножи гильотины вовремя не меняются и отрезаемая кромка полотна не отвечает необходимым требованиям.
• Высокого качества контактной поверхности сварочных электродов, прижимных сегментов и регулировки их положения.
• Обеспечение правильного режима стыковой сварки. Материал полотна, как правило, не разглашается производителем, поэтому настройка режима сварки выполняется своими силами. При этом часто ресурс эксплуатации сварочного шва оказывается ниже ресурса режущей части до полного износа.

2. Сварка оплавлением

Особенности принципа:

• Высокие требования к подготовке полотен и поверхности электродов
• Соблюдение правильного шага (последовательности зуба) полотна с учетом потери металла при сварке. Для пил по дереву со стандартным шагом зуба 22 мм это несложно, а для пил по металлу с переменным шагом имеет свои сложности (требуется удаление некратной части и расположение шва в месте наименьшего шага зубьев)

Правильность подобранного сварочного режима можно определить по следующим признакам:

• Процесс оплавление ровный и непрерывный от начала до осадки
• При визуальном осмотре сварного шва должны хорошо просматриваться выдавленный расплав и деформация подстилающей поверхности

Материал электродов аппаратов сварки ленточных пил

Материал электродов должен быть твердым и обладать хорошей электропроводностью. Медь слишком мягкая. Более подходит бронза, но железо полотна в условиях высокой температуры и напряжения начинает дрейфовать в поверхность электрода, меняя свойства его проводимости и сопротивление. После 25-30 сварок изначальный режим начинает смещаться и становится некорректным для дальнейшей работы.

Автоматная (свинцовистая) латунь часто используется в качестве электродов, но свинец и цинк также переходят с поверхности электродов, меняя сопротивление. Таким образом, электрод аппарата выходит из строя гораздо быстрее своего физического износа.

Специальные бронзы, содержащие хром, замедляют дрейф металлов и схватывание пограничных поверхностей. Такие электроды выдерживают до 600 сварок, после чего восстанавливаются шлифовкой поверхности. Шлифовка не должна быть зеркальной, чтобы избежать проскальзывания пилы по электродам при осадке. С другой стороны, электрод не должен иметь грубых рисок. Оптимальную по шероховатости обработку можно получить, если использовать фрезерный станок.

Термообработка (отжиг) сварного шва

Для низколегированных полотен по дереву температура отжига составляет 420-450 °С, для легированных биметаллических полотен по металлу - 630 -650 °С и выше.

Температура отжига указывается производителем приблизительно по следующим причинам:

• Отжиг не самостоятельный процесс, а составная часть режима сварки
• Время изменения структуры металла зависит от температуры (выше температура – меньше времени отжига). Для обеспечения равномерного прогрева сечения предпочтителен режим при более низких температурах с большим временем процесса.

Наиболее надежен ступенчатый отжиг: первичный прогрев с выдержкой и выравниванием температуры по всему сечению и последующий быстрый нагрев с управляемым охлаждением.

Настройка режима термообработки проводится только после отладки стабильного по качеству режима сварки (визуально сварочные швы должны быть правильны и одинаковы)

Не следует торопиться освобождать прижимы полотна после сварки, нужно дать время ему остыть на электродах . Спешка для части полотен может привести к некорректной закалке зоны шва. После сварки выждите 5 секунд, после чего освобождайте полотно.

Не следует вынимать пилу после сварки, чтобы очистить поверхности электродов, т.к. закаленная область очень хрупкая и могут образоваться трещины.

После обдува сжатым воздухом прижимов и электродов нужно освободить полотно, вторично обдуть электроды и зафиксировать сваренную пилу для отжига.

Существует мнение, что обдув электродов и прижимов приводит к ускоренному износу линейных направляющих подвижной губки. Обратите внимание на то, что в аппаратах хорошего качества подшипники закрыты сальниками, поэтому операция обдува на рабочем ресурсе направляющих не отражается.