0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электроды для контактной точечной сварки материал рекомендуемый

Электроды для контактной точечной сварки материал рекомендуемый

Общие принципы выбора электродов для сварки сталей определяются обеспечением следующих основных условий:

  • требуемая физическая сплошность металла швов (отсутствие пор и шлаковых включений или минимальные размеры и количество на единицу длины шва, допустимые для конкретных изделий и условий их эксплуатации);
  • требуемая эксплуатационная прочность, т.е. определенный комплекс и уровень механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом;
  • получение сварных швов с достаточной технологической прочностью, т.е. отсутствие горячих и холодных трещин;
  • требуемая технологичность электродов, т.е. их универсальность по роду применяемого тока, пригодность для сварки в различных пространственных положениях, производительность и др.;
  • получение комплекса специальных свойств металла шва (коррозионная стойкость, жаропрочность, немагнитность и др.) Это условие необходимо обеспечивать при сварке легированных сталей специального назначения и при наплавке слоев с особыми свойствами;
  • удовлетворительные санитарно-гигиенические характеристики электродов, т.е. минимальное выделение токсичных аэрозолей и газов в процессе сварки.

При выборе электродов для сварки нужно знать, что каждая марка электродов обладает различным сочетанием и уровнем свойств, обеспечивающих выполнение указанных требований. Это достигается соответствующим подбором стержня электрода и компонентов электродного покрытия, которые разделяются на следующие группы:

  • руды и минералы;
  • металлы и ферросплавы;
  • химические соединения (неорганические).

Каждый компонент покрытия может выполнять одну или несколько функций, как при изготовлении электродов, так и в процессе сварки, а одни и те же компоненты в различных видах покрытий могут выполнять различные функции такие как:

  • шлакообразование;
  • газообразование;
  • стабилизация;
  • раскисления;
  • легирование;
  • цементирование;
  • пластифицирование.

В процессе сварки плавлением часть сварочного металла переходит в жидкое состояние и смешивается с наплавленным металлом. Доля основного металла в шве зависит от ряда факторов:

  • способа сварки,
  • режима сварки,
  • типа сварного соединения,
  • толщины и массы свариваемых деталей.

Вследствие этих факторов химический состав металла шва и, следовательно, его механические свойства могут существенно отличаться от аналогичных свойств наплавленного металла.

При проектировании сварных конструкций нельзя производить выбор металла только по признаку соответствия его свойств эксплуатационным требованиям, после определения нужных рабочих качеств металла необходимо в первую очередь проверить сварочные свойства намеченной стали и установить необходимые для данной конструкции термические условия процесса сварки. Все конструкционные стали разделяются на соответствующие группы (см. таблицу 1).

На образование трещин влияет не только химический состав стали, но и конструктивные факторы, термические условия процесса сварки для одной и той же марки металла могут быть различными.

Необходимые термические условия процесса сварки в зависимости от группы сталей и типа конструкции приведены в таблице 2.

Примечание. Сварка должна производиться в помещении при температуре не ниже +15° С и при отсутствии сквозняков. Данное ограничение не распространяется на сварку углеродистых сталей, содержащих углерода менее 0,20% и высоколегированных (с особыми свойствами), отнесенных к группе I (см. таблицу 1).

При ручной дуговой сварке конструкционных сталей, когда к сварному соединению предъявляются требования обеспечения только механических свойств, необходимо применять электроды типа Э. Выбор определенного вида электрода этого типа следует производить с учетом химического состава и механических свойств стали и толщины свариваемых деталей.

Рекомендуемые типы электродов для различных групп сталей в зависимости от указанных факторов и при условии сварки соединений встык приведены в таблице 3.

* Рекомендуется назначать при сварке сосудов, работающих при высоких давлениях с малым запасом прочности (≤2).

Электроды типа Э42 могут назначаться только для сварки углеродистых сталей, содержащих углерода не более 0,35%. При этом следует иметь виду, что при сварке «кипящих» сталей возможно в некоторых случаях образование трещин в швах.

При сварке легированных и среднеуглеродистых сталей необходимо назначать электроды типа Э42А, Э50А, Э55А, Э60А, Э85 и Э100 (см. табл. 3) с покрытием УОНИИ-13 или аналогичным. Электроды с покрытием УОНИИ-13 обеспечивают высокое качество сварных соединений и обладают более высокой технологичностью, чем электроды, в покрытие которых и значительных количествах находятся окислы железа, марганца и других металлов. При таком количестве выделяемых токсичных аэрозолей требуется общеобменная и местная вытяжная вентиляция.

При сварке электродами типа Э100 применение после сварки упрочняющей термообработки обязательно.

В тех случаях, когда при сварке сталей, отнесенных к группам III и IV (см. таб.1) и свариваемых после термической обработки их на пределе прочности более 85 кг/м 2 , обеспечение необходимых термических условий процесса сварки (применение подогрева, термообработки после сварки и т.п.) технически невозможно или экономически нецелесообразно, рационально назначать аустенитные электроды типа ЭА395/9.

При сварке сталей с особыми свойствами, когда и металл шва должен иметь аналогичные свойства (крипоустойчивость, кислотостойкость и т.п.), следует применять электроды, обеспечивающие химический состав наплавленного металла, близкий к свариваемости стали. Нормы химического состава металла шва и особых свойств сварного соединения, определяемые в зависимости от условий эксплуатации, оговариваются в технических условиях на изделия (узел). В связи с тем, что швы, выполняемые аустенитными электродами, часто обладают повышенной склонностью к горячим трещинам, целесообразно дополнительно легировать металл шва ферритообразующими элементами — хромом, молибденом, кремнием, ванадием. Легирование может осуществляться через покрытие или за счет применения проволоки с повышенным содержанием указанных элементов. Однако легирование ферритообразующими элементами должно быть таким, чтобы содержание альфафазы в металле шва не превышало 4-5%.

Возможность дополнительного легирования должна устанавливаться с учетом влияния отдельных элементов на свойства металла шва, определяемые в зависимости от условий эксплуатации. Механические свойства сварного соединения должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9467-75 для электродов аналогичного типа, т.е. наплавленный металл должен быть перлитного, аустенитного или ферритного класса.
При сварке разнородных сталей, например, низколегированной с кислотостойкости, выбор типа электрода зависит от условий работы сварного соединения.

Если сварное соединение не подвергается воздействию агрессивной среды, например, в случае приварки деталей из обычной стали к трубопроводам с наружной стороны и т.п., то оно может производиться электродами типа Э42А (УОНИИ -13/45) и Э50А (УОНИИ-13/55).

При воздействии агрессивной среды более высокая стойкость сварного соединения будет иметь место при сварке электродами типа ЭА, наплавленный металл которых по своему химическому составу должен приближаться к составу свариваемой стали, обладающей особыми свойствами.

Выбор электродов зависит и от технических характеристик используемого оборудования. Так, например, высокотехнологичные аппараты контактной точечной сварки финского производства KEMEC KRW В81-121 обладают такой конструкцией системы сведения электродов, которая может удовлетворить любые сварочные задачи.

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Материал и конструкция электродов определяют качество сварного соединения, производительность, а в некоторых случаях и возможность ведения процесса контактной сварки.

Требования к материалам электродов контактных машин целесообразно рас­сматривать в зависимости от их конкретного назначения. Например, электроды точечных и шовных машин работают при высокой плотности тока (до 250— 300 А/мм2). Материал электродов этой группы должен обладать высокой электро — и теплопроводностью, малой склонностью к взаимодействию с металлом свари­ваемых деталей, особенно при сварке легких сплавов, большой твердостью и высокой температурой рекристаллизации при сварке коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов. Электропроводность электродов не ниже 70% электро­проводности чистой меди при твердости НВ 100—160 и температуре рекристалли­зации 250—500° С. Чем выше электропроводность и твердость свариваемых ма­териалов, тем выше должны быть эти показатели у материалов электрода (ГОСТ 14Ш—77).

Электроды контактных машин для стыковой и рельефной сварки работают при сравнительно малых плотностях тока (до 12—15 А/мм2). К материалам этих электродов предъявляют пониженные требования по тепло — и электропроводности (до 35% электропроводности меди) и повышенные требования по твердости в ус­ловиях эксплуатации (НВ до 180—200). Последнее условие позволяет обеспечить меньший износ электродов, более точную центровку заготовок при стыковой сварке и более равномерное распределение сил и тока при групповой рельефной сварке.

Для изготовления электродов применяют холоднотянутую технически чистую медь. Однако при высокой тепло — и электропроводности она имеет низкое сопро­тивление деформации при повышенной температуре, в связи с чем наибольшее распространение получили различные сплавы на медной основе. Наилучшим комплексом свойств обладают дисперсионно-твердеющие электродные сплавы. В качестве легирующих элементов используют Cr, Cd, Zr, Mg, Zn, Ag, Со. Для сохранения высокой тепло — и электропроводности их количество обычно не пре­вышает 1—1,5%. Для упрочнения в сплавы вводят Ni, Si, Fe, а для повышения температуры рекристаллизации — в малых количествах В, Be, Ті, Zr. Сопро­тивление меди окислению при 500—700° С можно повысить небольшими добав­ками А1, Mg, Be. Присадка серебра и магния в медь способствует увеличению числа сваренных точек без потемнения поверхности изделия из алюминиевых сплавов [4]. Состав и основные свойства металлов и сплавов, применяемых для изготовления электродов, приведены в таблице [1, 3, 4, 7, 8].

Читать еще:  Как заварить чугун обычным электродом?

Наиболее высокой электропроводностью обладают сплавы БрКдІ (МК) и MCI, применяемые в наклепанном состоянии для сварки алюминиевых и магние­вых сплавов. При сварке сплавов АМгбН, АМц и Д16 большей стойкостью по сравнению с кадмиевой бронзой обладают высокоэлектропроводные медные сплавы с малыми добавками серебра или магния и бора, имеющие мелкозернистую струк­туру [6]. Незначительные добавки серебра (

0,1%) повышают температуру рекристаллизации меди на 100—150° С при снижении электропроводности на 1%. Для значительного повышения стойкости электродов при сварке алюминиевых сплавов в медно-магниевый сплав (Mg до 0,3%) вводят до 0,1% В. Можно также применять электроды с цирконием (0,27—0,31% Zr, остальное Си). Предложен­ные для сварки алюминиевых и магниевых сплавов металлокерамические элект­роды системы Си—А1203 [2] с содержанием окислов около 3% имеют электро-

проводность 80% электропроводности технически чистой меди, твердость ИВ 105—108 и температуру рекристаллизации 600—650° С. Электроды из этого материала применяют без дополнительной термомеханической обработки. Высо­кая температура разупрочнения позволяет замедлить процесс химического взаи­модействия со свариваемым материалом — потемнение поверхности деталей из сплава АМгб наступает через 80—90 точек. При применении электродов из сплава БрКдІ аналогичный эффект обнаруживается уже через 18—20 точек.

Для сварки сталей и титановых сплавов используют более твердью, но не менее электропроводные сплавы меди с хромом и добавками Cd, Al, Mg, Zr. Среди них наибольшее распространение нашли дисперсионно-твердеющие сплавы БрХ, БрХЦр, Мц5Б, упрочняемые термомеханической обработкой. Сплав Мц5Б является наиболее универсальным, его можно использовать при сварке большин­ства рассматриваемых материалов. Сплав Мц4 применяют в основном для литья фигурных электродов. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сгалей одним из лучших является сплав меди с 0,25—0,45% Сг и добавками Zr и Ті (по 0,04—0,08%). Такой сплав обеспечивает в термически обработанном состоянии крупнозернистую структуру, твердость НВ 140—150, высокую пла­стичность в интервале рабочих температур и электропроводность 70—80% элект­ропроводности технически чистой меди.

Наиболее высокой твердостью и жаропрочностью из сплавов на основе меди обладает бронза БрНБТ, применяемая для сварки жаропрочных сталей, никеле­вых и кобальтовых сплавов. Для сварки материалов с высоким электросопро­тивлением, преимущественно коррозионно-стойких и жаропрочных сталей при соотношении толщин более 2 : 1, а также для сварки материалов с резко различ­ными теплофизическими свойствами предложен сплав [5]: 2—3% Ni; 0,2—0,6% Ті; 0,3—0,6% Be; 1,5—2% Fe; 0,1—0,25% В, остальное медь. Условиям работы эле­ктродов для стыковой и рельефной сварки в наибольшей степени удовлетворяют сплавы БрНБТ, ЭВ, БрАЖНІ 1, БрКН1-4.

Особую группу материалов представляют вольфрам, молибден, эльконайт ВМ и др. Они имеют высокую твердость и жаропрочность, целесообразную для вста­вок составных электродов при рельефной сварке, и низкую электро — и теплопро­водность, используемую, например, при сварке деталей с большой разницей толщин, деталей из разнородных металлов, а также металлов (серебро, медь, ла­тунь), имеющих малое удельное электрическое сопротивление.

В зарубежной практике из высокоэлектропроводных материалов для элект­родов контактных машин применяют кадмиевую (1% Cd) и циркониевую (0,15% Zr) бронзы, медь с присадкой серебра до 1%, теллура и др. [4]. Хромовые бронзы с небольшими добавками (до 0,1%) циркония рекомендуются как лучшие по стойко­сти для сварки углеродистых сталей. Для сварки коррозионно-стойких и жаро­прочных сталей наибольшее распространение нашли сплавы на основе тройной системы Си—Со—Be (2—2,5% Со; 0,3—0,5% Вё; остальное Си).

1. Кабанов Н. С., Слепак Э. Ш. Технология стыковой контактной сварки. М„ «Машиностроение», 1970. 2G4 с.

2. Колпашников А. И., Ципулин И. П., Григорьев М. М. Стойкость электродов из дисперсионно-упрочненных материалов при точечной сварке алюминиевых сплавов. — «Сварочное производство», 1975, № 1, с. 31 — 32.

3. Петров Г. Л. Сварочные материалы. Л., «Машиностроение», 1972. 280 с.

4. Слиозберг С. К., Чулошников П. Л. Электроды для контактной электросварки. Л., «Машиностроение», 1972. 96 С.

5. Сплав для электродов контактных сварочных машин. Авторское свидетельство СССР № 291766, кл. В23к 11/30. — Бюллетень «Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1971, № 4, с. 31. Авт.: В. П. Бакалее и др.

6. Стойкость электродов при точечной сварке легких сплавов — «Сварочное произ­водство», 1969, № 8, с. 25 — 26. Авт.: Э. М. Михайлова и др.

7. Технология и оборудование контактной сварки. Под ред. Б. Д, Орлова. М., «Машиностроение», 1975. 536 с.

8. Чулошников П, Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов М„ «Машиностроение», 1974. 232 с.

Электроды для контактной сварки. Характеристики рекомендуемых сплавов

Точечная сварка, благодаря появлению компактных ручных аппаратов типа BlueWeldPlus, становится популярной не только при промышленных масштабах применения, но и в быту. Слабым местом такой технологии являются электроды для контактной сварки: их низкая стойкость во многих случаях отпугивает потребителя.

Причины недолговечности электродов контактной электросварки

Процесс контактной сварки состоит из следующих стадий:

  1. Предварительной подготовки поверхности соединяемых деталей – она должна быть непросто очищена от загрязнений и окислов, но и очень ровной, чтобы исключить неравномерность возникающего напряжения электрического поля.
  2. Ручного или механического прижима свариваемых изделий – с увеличением усилия прижима растут интенсивность диффузии и механическая прочность сварного шва.
  3. Локального расплавления металлов в зоне прижима теплом электрического тока, в результате чего формируется сварочное соединение. Прижим электродов на этой стадии препятствует образованию сварочных брызг.
  4. Отключения тока и постепенного остывания сварного шва.

Таким образом, материал электродов для контактной сварки претерпевает не только значительные термические напряжения, но и механические нагрузки. Поэтому к нему предъявляется ряд требований – высокая электропроводность, высокая термическая стойкость (в том числе – и от постоянных колебаний температуры), повышенные значения предела прочности на сжатие, малый коэффициент теплоёмкости. Таким комплексом свойств обладает ограниченное число металлов. В первую очередь – это медь, и сплавы на её основе, однако и они не всегда удовлетворяют производственным требованиям.

В связи с постоянным повышением энергетических характеристик производимых сварочными клещями для точечной сварки многие торговые марки ориентируют потребителя на применение только «своих», фирменных электродов, что не всегда соблюдается. В результате снижается качество сварных швов, получаемых по такой технологии, подрывается доверие к самому процессу контактной электросварки.

Преодоление указанных проблем производится двумя путями: совершенствованием видов и конструкций сварочных электродов для точечной сварки, и разработкой новых материалов, используемых для изготовления таких электродов. Для частных пользователей имеет значение также и цена вопроса.

Материалы электродов

Согласно ГОСТ 2601, критерием качества готового шва является его прочность на разрыв или сдвиг. Она зависит от интенсивности тепловой мощности в зоне электрического разряда, а потому связывается в первую очередь с теплофизическими характеристиками материала электродов.

Использование медных электродов малоэффективно по двум причинам. Во-первых, медь, являясь высокопластичным металлом, не обладает достаточной упругостью, чтобы в период между рабочими циклами полностью восстановить геометрическую форму электродов. Во-вторых, медь весьма дефицитна, а частая замена электродов обуславливает и высокие финансовые затраты.

Попытки использовать более твёрдую, упрочнённую медь успеха не имеют: для нагартованного материала параллельно с повышением твёрдости снижается температура рекристаллизации, поэтому с каждым рабочим циклом износ рабочего торца электрода для контактной сварки будет возрастать. Поэтому практическое применение получили медные сплавы с добавлением ряда других металлов. В частности, введение в медный сплав кадмия, бериллия, магния, цинка и алюминия мало изменяет показатель теплопроводности, зато улучшает твёрдость при нагреве. Стойкость электрода от динамических тепловых нагрузок увеличивают железо, никель, хром и кремний.

При подборе оптимального материала сварочных электродов для контактной сварки ориентируются на показатель удельной электропроводности сплава. Чем меньше он будет отличаться (в меньшую сторону) от электропроводности чистой меди – 0,0172 Ом·мм 2 /м, тем лучше.

Наиболее эффективную стойкость против износа и деформации показывают сплавы, в состав которых входят кадмий (0,9…1,2%), магний (0,1…0,9%) и бор (0,02…0,03%).

Выбор материала для электродов точечной сварки зависит также и от конкретных задач процесса. Можно выделить три группы:

  1. Электроды, предназначенные для проведения контактной сварки в жёстких условиях (непрерывное чередование циклов, поверхностные температуры до 450…500ºС). Их изготавливают из бронз, содержащих хром и цирконий (Бр.Х, Бр.ХЦр 0,6-0,05. В эту же группу включают никель- кремнистые бронзы (Бр.КН1-4), а также бронзы, дополнительно легированные титаном и бериллием (Бр.НТБ), используемые для точечной сварки нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов.
  2. Электроды, применяемые при контактных температурах на поверхности до 250…300ºС (сварка обычных углеродистых и низколегированных сталей, медных и алюминиевых изделий). Их производят из медных сплавов марок МС и МК.
  3. Электроды для относительно лёгких режимов эксплуатации (поверхностные температуры до 120…200ºС). В качестве материалов применяется кадмиевая бронза Бр.Кд1, хромистая бронза Бр.Х08, кремненикелевая бронза Бр.НК и др. Такие электроды могут использоваться также и для роликовой контактной электросварки.
Читать еще:  Электроды с основным покрытием что это такое?

Следует отметить, что по убыванию удельной электропроводности (по отношению к чистой меди) эти материалы располагаются в следующей последовательности: Бр.ХЦр 0,6-0,05→МС→МК→Бр.Х→Бр.Х08→Бр.НТБ→Бр.НК →Бр.Кд1→Бр.КН1-4. В частности, разогрев до требуемой температуры электрода, изготовленного из бронзы Бр.ХЦр 0,6-0,05 произойдёт примерно вдвое быстрее, чем полученного из бронзы Бр.КН1-4.

Конструкции электродов

Наименее стойким местом электрода является его сферическая рабочая часть. Электрод бракуется, если увеличение размеров торца превышает 20% от первичных размеров. Конструкция электродов определяется конфигурацией свариваемой поверхности. Различают следующие исполнения инструмента

  1. С цилиндрической рабочей частью и конической посадочной частью.
  2. С коническими посадочной и рабочей частью, и переходным цилиндрическим участком.
  3. Со сферическим рабочим торцом.
  4. Со скошенным рабочим торцом.

Кроме того, электроды могут быть сплошными и составными.

При самостоятельном изготовлении (либо перезаточке) рекомендуется выдерживать следующие соотношения размеров, при которых инструмент будет обладать максимальной стойкостью:

  • Для расчёта диаметра электрода d пользуются зависимостью Р = (3…4)d 2 , где Р – фактически необходимое сжатие электродов при проведении процесса контактной электросварки. В свою очередь, рекомендуемые значения давления осадки, при котором получаются наиболее качественные соединения, составляет 2,5…4,0 кг/мм 2 площади получаемого сварного шва;
  • Для электродов с конической рабочей частью оптимальный угол конусности варьируется от 1:10 (для инструмента с диаметром рабочей части до 30…32 мм) до 1:5 – в противоположном случае;
  • Выбор угла конуса определяется также и наибольшим усилием сжатия: при максимальных усилиях рекомендуется принимать конусность 1:10, как обеспечивающую повышенную продольную стойкость электрода.

Основные формы электродов для контактной сварки устанавливает ГОСТ 14111, поэтому, применяя те или иные соотношения размеров, следует учитывать размеры посадочного пространства под инструмент для конкретной модели машины контактной сварки.

Значительную экономию материала даёт применение составных конструкций. При этом для изготовления корпуса применяют материалы с высокими значениями электропроводности, а съёмную рабочую часть изготавливают из сплавов с высокой твёрдостью и износостойкостью (в том числе и термической). В частности, подобным сочетанием свойств обладают металлокерамические сплавы от швейцарской фирмы АМРСО марок A1W или A1WC, содержащие 56% вольфрама и 44% меди. Их электропроводность достигает 60% от электропроводности чистой меди, что определяет малые потери на нагрев при выполнении сварки. Рекомендуемым материалом могут быть и бронзовые сплавы с добавками хрома и циркония, а также вольфрам.

Электроды для контактной сварки лёгких сплавов, где не требуется значительного усилия прижима, выполняют со сферической рабочей частью, а для контактных губок аппаратов точечной электросварки целесообразно применять кремнистые бронзы.

Механические характеристики электродов должны находиться в следующих пределах:

  • Твёрдость по Бринеллю, НВ – 1400…2600;
  • Модуль Юнга, ГПа – 80…140;
  • Предельный изгибающий момент, кгсм – не ниже 750…800.

Конструкции электродов всегда должны быть полыми, для обеспечения эффективного охлаждения.

Особенности технологии контактной точечной сварки цинкрометалла Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Емельянов С. Н.

Определены основные параметры режима и типы электродных устройств для контактной точечной сварки цинкрометалла, обеспечивающие повышение стабильности процесса сварки, увеличение циклической прочности соединений и срока службы электродов.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Емельянов С. Н.

Features of contact spot welding technology of «Zincrometal»

Has been developed the technique of the resistance spot welding and the types of welding electrodes for coated steel sheets «ZINCROMETAL», provides increasing the stability of welding process, fatigue strength and longlife application of welding electrode.

Текст научной работы на тему «Особенности технологии контактной точечной сварки цинкрометалла»

УДК 621.791.763.1 С.Н. Емельянов

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ЦИНКРОМЕТАЛЛА

Определены основные параметры режима и типы электродных устройств для контактной точечной сварки цинкрометалла, обеспечивающие повышение стабильности процесса сварки, увеличение циклической прочности соединений и срока службы электродов.

В последнее время в отечественной и зарубежной промышленности, особенно в автомобилестроении, все шире применяются стали с защитными покрытиями. Разрабатываются новые типы защитных антикоррозионных покрытий. Это вызвано повышенным требованием потребителей к коррозионной стойкости изделий. Обладая явными преимуществами, стали с защитными покрытиями создают определенные трудности при выборе параметров режима их сварки [1].

Сталь с защитным покрытием на основе цинка — цинкрометалл (2ШСК0МЕТАЬ) -широко применяется в автомобилестроении России и стран Западной Европы. Цинкрометалл имеет толщину слоя покрытия 12.. .25 мкм и представляет собой композицию из трех составляющих (рис. 1). Методы нанесения этих покрытий являются промышленным приоритетом фирмы «Тиссен Форшунг» (Германия).

Рис. 1. Металлическая пластина с защитными покрытиями: 1 — цинкромет (раствор цинка в эпоксидной смоле) толщиной 10.20 мкм; дакромет (дисперсия цинка в водном растворе хромовой кислоты) толщиной 2.5 мкм; 3 — основной металл (холоднокатаный лист из стали БИ4)

Выбор параметров режима контактной точечной сварки сталей с цинковым покрытием был проведен с учетом его теплофизических характеристик и толщины слоя. Определяющими факторами являлись электропроводность, предел текучести и температура плавления материала покрытия. При нагреве сварочным током легкоплавкое цинковое покрытие и эпоксидная смола расплавляются при относительно низкой температуре и частично выдавливаются из зоны контактов электрод-деталь и деталь-деталь, что приводит к изменению контактных сопротивлений и увеличению площади контакта. В процессе сварки поверхность электродов загрязняется путем массопереноса покрытия на рабочую поверхность электрода, что влечет за собой постепенное повышение контактных сопротивлений и температуры в зоне электрод-деталь на последующих циклах сварки. Описанные выше процессы влияют на процесс формирования сварного точечного соединения и, как следствие, на его прочностные и антикоррозионные характеристики.

Нами проведены исследования процесса точечной сварки цинкрометалла толщиной 0,9 мм. Измерения холодного сопротивления участка электрод-электрод показали его зависимость от усилия сжатия. При увеличении усилия сжатия наблюдается снижение сопротивления участка электрод-электрод. Его стабилизация наступает при удельных давлениях 170.190 МПа. При таких удельных давлениях небольшие колебания усилия сжатия, которые могут возникнуть в процессе сварки, не отражаются на качестве получаемых сварных соединений.

Более высокой стабильности сопротивлений участка электрод-электрод можно добиться применением импульса тока подогрева, который проходит через зону сварки перед пропусканием сварочного тока.

Для выбора параметров режима контактной точечной сварки цинкрометалла нами определены диапазоны допустимых минимальных и максимальных значений сварочного тока и времени его протекания (рис. 2). Верхние значения этих параметров определяются границей зоны появления выплесков расплавленного металла, а нижние ограничены минимальным диаметром точки ёя = 5,5 /^, где 8 — толщина свариваемого листа.

5 6 7 8 9 кА 11

Рис. 2. Диапазоны сварочного тока и времени его протекания: 1 — цинкрометалл; 2 — сталь 8И4

На основании проведенных исследований предложены два варианта режима сварки, обеспечивающие получение качественного сварного соединения. При одноим-пульсном режиме применяется максимально допустимое значение сварочного тока и малое время его протекания. Для двухимпульсного режима величина и время протекания тока подогрева выбирались такими, чтобы покрытие нагрелось до температуры 200.300 °С и выдавилось из зоны контакта электрод-деталь и деталь-деталь. При прохождении импульса сварочного тока происходит образование литого ядра сварной точки при стабильных контактных сопротивлениях участка электрод-электрод при удельном давлении 170. 190 МПа. Для двух режимов рекомендована выдержка ковочного усилия до момента охлаждения сварного соединения до температуры 300 °С. Выбор варианта режима сварки определяется возможностями используемого сварочного оборудования.

С увеличением количества сваренных точек изменяются величина сварочного тока и их диаметр (рис. 3). После постановки 4000.5000 точек одной парой электродов процесс формирования сварной точки становится нестабильным, при этом уменьшается диаметр точки, происходит образование точек овальной формы, снижается глубина проплавления. Рабочая поверхность электродов подвергается повышенному износу, поэтому невозможно сохранить постоянство плотности тока в контакте без его увели-

Читать еще:  Как держать электрод при электросварке?

чения. Эксперименты показали, что для получения требуемого диаметра точки необходимо корректировать величину сварочного тока 1св (рис. 4).

Рис. 3. Зависимость диаметра точки от количества сваренных точек

Рис. 4. Корректировка сварочного тока в зависимости от количества сваренных точек

Были проведены испытания на стойкость электродов различных типов из БрХ0,7 в зависимости от формы их рабочей части (рис. 5). Стойкость электродов определялась числом сварены х точек требуемого диаметра без их зачистки и корректировки параметров режима сварки.

Рис. 5. Форма рабочих частей электродов

На рис. 6 представлены результаты испытаний на износостойкость электродов (см. рис. 5).

Основные параметры режима контактной точечной сварки цинкрометалла представлены в табл. 1.

Исследования микроструктуры и испытания на срез сварных соединений, выполненных на рекомендуемых режимах, показали, что размеры сварных точек соответствуют требованиям ГОСТ 15878-79. В околоточечной зоне зазор между листами заполняется цинком и эпоксидом, что благоприятно отражается на коррозионной стойкости и прочности сварного соединения, т.к. вершина зазора между листами является сильным концентратором при коррозионном разрушении. Для повышения коррозионной стойкости соединений с наружной стороны необходимо проведение дополнительной операции, например окраски.

Прочностные испытания сварных соединений, выполненных на приведенных в табл. 1 режимах, проводились на образцах по методике, описанной в [2, 3]. Результаты испытаний показали, что предел выносливости сварных соединений, выполненных на

рекомендуемых режимах, составляет более 40 МПа на базе нагружения 2 • 106 циклов. Кроме того, выявлено благоприятное воздействие тока подогрева на циклическую прочность соединений. Предел выносливости образцов, сваренных на двухимпульсном режиме, увеличился на 30 % (рис. 7).

Рис. 6. Влияние геометрии рабочей части электродов на износостойкость

Табл. 1. Основные параметры режима сварки

Режим Параметры режима

Толщина металла, мм Ток подог- рева, кА Сва- рочный ток, кА Время подог- рева, с Время сварки, с Пауза между импульсами тока, с Время выдержки усилия, с Усилие сжа- тия, кН Диаметр сварной точки, мм

Двухимпульс-ный с подогревом 0,9 5 9 0,2 0,14 0,3 0,5 2.3 5

Одноимпульс- ный 0,9 0 10 0 0,14 0 0,5 ,5 3, ,0 5

100000 200000 300000 400000 500000 600000 1000000 2000000 3000000

Рис. 7. Кривые выносливости сварных образцов

1. При точечной сварке цинкрометалла качественные сварные соединения обеспечиваются при удельных давлениях 150.170 МПА.

2. Для сварки цинкрометалла в массовом производстве рекомендуется электрод с цилиндрической рабочей частью, обеспечивающий получение 5000 сваренных точек до его замены.

3. Результаты усталостных испытаний образцов показали более высокую работоспособность соединений, выполненных на двухимпульсном режиме с предварительным подогревом зоны сварки.

1. Пиетрас, А Точечная сварка оцинкованных листовых материалов в серийном производстве / А. Пиетрас, Х. Папкала // Сварка и родственные технологии. Мировой опыт и достижения: материалы II междунар. симп. — Мн., 2001. — С. 63-71.

2. Березиенко, В. П. Совершенствование технологии контактной точечной и рельефной сварки / В. П. Березиенко, В. А. Попковский, С. Ф. Мельников. — Мн. : Выш. шк., 1990. — 120 с.

3. Березиенко, В. П. Сопротивление усталости точечных сварных соединений из низкоуглеродистой стали / В. П. Березиенко [и др.] // Автоматическая сварка. — 1991. — № 9. — С. 13-14, 18.

Белорусско-Российский университет Материал поступил 22.11.2005

Features of contact spot welding technology of «Zincrometal»

Has been developed the technique of the resistance spot welding and the types of welding electrodes for coated steel sheets «ZINCROMETAL», provides increasing the stability of welding process, fatigue strength and longlife application of welding electrode.

Пневматическая машинка для заточки электродов TECNA SPMD

Производитель: Родина бренда: Италия

Наличие товара: Да

  • Тех. характеристики
  • Описание
  • Документы (0)
  • Расходники
  • Отзывы (1)

Машинка для заточки электродов машин контактной точечной сварки

Резаки Ravitex произведенные компанией SINTERLEGHE позволяют вам:

  • Затачивать электроды различной формы наконечника используя один резак

  • Затачивать одновременно верхний и нижний электрод
  • Снизить затраты на расходные материалы, благодаря высокой прочности и твердости материала лезвий
  • Возможность использования ножей Ravitex для работы с другими производителями заточных машин такими как:

— Germany: Lutz – Brauer – AEG – Wedo

— Italy: Sinterleghe – Gem – Mi-Ba

— France: AMDP – Exrod

— USA: Semtorq, Stillwater

— Japan: Kyokuton – Obara

A: пневматический двигатель, покрытый нескользкой резиной.

B: редуктор, включая механизм держателя резака.

C: рычаг активации

D: сменная ручка

E: крюк для подвеса

— Мощность= 0.400 КВт, 6 атм

— Подача воздуха — 5÷8 атм

— Максимальный Ø затачиваемого электрода =20мм

Резаки с одним лезвием

Удаление материала электрода, при усилии сжатия электродов 120даН

Количество циклов для заточки электродов до их замены

Количество сварных точек за весь срок службы электродов

Срок службы резка для заточки

Время рекомендуемое для замены электродов каждые 10 000 точек

Время для замены электродов за 200 дней

600 мин

Резаки с одним лезвием

Стоимость двух электродов

Стоимость электродов для сварки 10 000 точек

Затраты в год на покупку новых электродов (2 000 000 точек/ 200 раб. дней)

Ежегодные затраты на держатель лезвия

Ежегодные затраты на лезвие

Ежегодные затраты на резак

Ежегодные затраты на обслуживание и замену резаков

12 евро (4 лез х 3 евро)

Общие затраты на покупку электрдов и замену лезвий или резаков

общие затраты на каждую сварочную машину за 8 лет

Затраты на 10 сварочных машин

€ 220 880

В результате использования резаков RAVITEX Вы достигнете следующих результатов:

  • Снижение затрат на закупку электродов на 50%
  • Снижение кол-ва сварочных брызг
  • Улучшение качества и вида сварочных точек
  • Снижение кол-ва остановок линий для замены электродов
  • Снижение кол-ва используемых моделей резаков
  • Снижение затрат на резаки
  • Снижение потребления электроэнергии

Контактная сварка алюминия

Сообщение об ошибке

Контактная сварка.

Из существующих способов контактной сварки для алюминия и его сплавов широко применяется точечная, а также шовная сварка. Стыковая сварка алюминиевых сплавов применяется реже.

Для получения качественных соединений особое внимание следует обратить на подготовку поверхности деталей. Листовые элементы перед точечной и роликовой сваркой зачищают с двух сторон на ширине 30-50 мм в местах расположения сварных точек или швов. Детали, подготавливаемые для стыковой сварки, должны быть зачищены по торцам и на участках в местах закрепления в зажимах сварочной ма­шины. Лучшие результаты дает химическая очистка — травление деталей в специальных ваннах после предварительного обезжиривания. Рекомендуется травление выполнять при 17-25° С в водном растворе концентрированной ортофосфорной кислоты (Н3РО4) с добавкой 0,1-0,3 % хромпика (К2Сг27). Продолжительность травления 10-15 мин, далее просушка горячим воздухом (Т = 70÷80° С). После травления допускается хранение деталей перед сваркой до 3 суток при использовании машин переменного тока и до 24 ч при сварке запасенной энергией.

Рисунок 1. Схема точечной сварки алюминия с использованием прокладок из нержавеющей стали 12Х18Н9: 1 — электрод; 2 — прокладка; 3 — свариваемые детали.

Точечная сварка алюминия и его сплавов связана с не­которыми трудностями. Поскольку алюминий обладает высокой электрической проводимостью, сварка сопровождается перегревом металла у контакта между электродом и деталью и, как следствие, их свариванием. Для того чтобы исключить это отрицательное явление в ряде случаев применяют теплоизолирующие прокладки из стали 12Х18Н9 толщиной 0,2-0,5 мм между электродом и деталью из алюминия. Такие прокладки не привариваются к деталям. При сварке алюминиевых сплавов необходимо обеспечивать небольшое и по возможности постоянное электросопротивление пленки оксидов на поверхности изделия: при сварке на машинах переменного тока – 100-300 мкОм, при использовании запасенной энергии — менее 100 мкОм. Для контроля качества поверхности детали зажимают между электродами специального пресса или точечной машины. При измерении контактного сопротивления можно пользоваться микрометром типа М246 или другими приборами, предназначенными для измерения малых сопротивлений.

Для алюминия, и, его сплавов, точечная сварка применяется при толщине металла от 0,04 до 5-6 мм. Элементы, собранные под сварку, должны плотно прилегать друг к другу; допускаются зазоры не более 0,3 мм на длине 100 мм.

Рис. 2. Типы соединений прн точечной сварке алюминия в его сплавов.

Таблица 1. Ориентировочные режимы точечной сварки ‘алюминиевых сплавов

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector