Zespół
prof. dr hab. inż. Andrzej Klimpel (kierownik zespołu)
dr inż. Andrzej Stanisław Klimpel

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zgrzewania oporowego złączy doczołowych taśm z trudno zgrzewalnych stali narzędziowych, w tym ciągłych pił taśmowych ze stali narzędziowych stosowanych np. do cięcia drewna. Sposób ten może być również stosowany do łączenia doczołowego nie tylko pił taśmowych, ale również do trwałego łączenia taśm o prawie dowolnej szerokości i grubości w zakresie od folii do 3,0-5,0 mm, wykonanych ze stali, stopów niklu i stopów tytanu. Znany i stosowany dotychczas w przemyśle światowym sposób łączenia trwałego taśm pił taśmowych, to proces zgrzewania doczołowe oporowego iskrowego. Poważnymi wadami zgrzewania oporowego iskrowego są stosunkowo niskie własności mechaniczne złączy, a zwłaszcza skłonność do pękania kruchego, znaczna ilość rozprysku drobnych kropel metalu, pyłów i dymów spawalniczych oraz intensywne promieniowanie elektromagnetyczne, bardzo niekorzystnie wpływających na środowisko i bezpieczeństwo pracy operatorów. Wadą jest też konieczność stosowania złożonej obróbki cieplnej złącza po zgrzewaniu, w celu zapewnienia wymaganych własności plastycznych.
Opracowany sposób zgrzewania oporowego zgniotowego złączy doczołowych taśm z trudno zgrzewalnych stali narzędziowych w tym np. ciągłych pił taśmowych odbywa się poprzez zgrzewane taśmy np. piły taśmowej, którą układa się w przyrządzie zgrzewalniczym, zapewniającym dokładny docisk i wzajemne ustawienie łączonych krawędzi taśm z zakładką z = 1,0-1,5∙t (t - grubość taśmy piły). Krawędzie łączonych taśm piły muszą być czyste metalicznie w obszarze zakładki taśm o równych, dopasowanych dokładnie krawędziach. Złącze zakładkowe taśm umieszczane jest w przyrządzie zgrzewalniczym między elektrodami górną i dolną ze stopu miedzi, doprowadzającymi prąd zgrzewania oraz wywierającymi docisk zgrzewania i spęczania złącza. Po dokładnym ustawieniu krawędzi łączonych taśm z zakładką i zamocowaniu taśm w przyrządzie zgrzewalniczym, z siłą zapewniającą stabilne położenie taśm w czasie procesu zgrzewania, elektroda ze stopu Cu-Cr, dociskana jest do górnej taśmy piły z odpowiednią siłą. Po wywarciu siły docisku zgrzewania przepuszczany jest przez elektrody i zakładkę złącza prąd o odpowiednim natężeniu i czasie przepływu. Pod wpływem przepływu prądu następuje nagrzanie oporowe obszaru zakładki złącza do stanu silnego uplastycznienia, a siła docisku spęczania, zgniata obszar zgrzewania do grubości łączonych taśm, zapewniając wysokiej jakości połączenie o własnościach mechanicznych nie niższych od materiału zgrzewanych taśm.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Podstawową korzyścią wynikającą z zastosowania zgrzewania oporowego zgniotowego taśm, jest możliwość wykonania trwałego połączenia taśm o bardzo wysokiej jakości i własnościach mechanicznych nie niższych od materiału taśm wykonanych z większości konstrukcyjnych materiałów metalowych, o grubości od folii do 3,0-5,0 mm, o szerokości ograniczonej tylko konstrukcją zgrzewarki i mocą źródła prądu. Ważną zaletą omawianego procesu zgrzewania, szczególnie w porównaniu do stosowanego obecnie procesu zgrzewania oporowego iskrowego, ale i innych procesów spawania, jest ochrona środowiska i bezpieczeństwa pracy operatora, gdyż nie ma rozprysków kropel metalu, nie wydzielają się żadne szkodliwe dla operatorów dymy oraz promieniowanie elektromagnetyczne. Dodatkową korzyścią jest wysoka ekonomiczność, minimalny koszt urządzenia, a bez względu na szerokość połączenia, cały proces zgrzewania oporowego zgniotowego trwa tylko kilku sekund.

Potencjał komercjalizacji

Wynalazek może być wdrożony we wszystkich zakładach produkujących taśmy ze stali węglowych, narzędziowych, wysokostopowe, stopy niklu, stopy tytanu w postaci taśm o grubości od folii do ok. i o szerokości ograniczonej tylko konstrukcją zgrzewarki i mocą źródła prądu. Badania wstępne zgrzewania oporowego zgniotowego złączy doczołowych taśm ciągłych ze stali narzędziowej, służących do cięcia drewna, wykonane w FIRMIE WOOD-MIZER INDUSTRIES Sp. z o.o. 62-600 KOŁO, ul. Nagórna 114, potwierdziły opisane powyżej zalety procesu, a zwłaszcza brak szkodliwego oddziaływania na środowisko, wysoką jakość złączy, znacznie wyższą od zgrzewanych oporowo iskrowo.