Бронзовые электроды для контактной сварки
Обновлено: 20.09.2024
В настоящее время насчитывается
несколько десятков различных марок высокоэлектропроводных бронз, из которых,
могут быть изготовлены электроды точечных сварочных машин.
Легирующими добавками электродных
бронз являются хром,, кадмий, бериллий, цирконий, серебро, кобальт, алюминий,
никель, теллур, магний. Применение в качестве электродного материала чистой
меди ничем не оправдано.
Известны две основные группы бронз,
применяемых для изготовления электродов.
К первой группе относятся бронзы, не
подвергаемые термической обработке. Необходимые свойства таких бронз
достигаются только холодной деформацией. Вторую группу составляют термически
обрабатываемые сплавы, необходимый комплекс свойств которых получается в результате
закалки и последующего старения, иногда дополняемого нагартовкой. К первой
группе относятся двойные кадмиевые и теллуровые, а также низколегированные
серебряные бронзы, тройная серебрянокадмиевая бронза и др. Вторая группа
включает хромовые, никелевые, кобальтовые и циркониевые бронзы. Бронза,
содержащая 5…7% серебра, может употребляться как в термически обработанном
виде, так и без обработки и в зависимости от этого относится либо к первой,
либо ко второй группе.
Характеристики бронз первой группы и
страны, в которых они производятся, приводятся в табл. 1.
Таблица 1. Характеристики
электродных бронз, не подвергаемых термической обработке
Твердость по Бринелю, кг/мм 2
Предел прочности, кг/мм
Температура разупрочнения, °С
Кадмиевая бронза « МК » (СССР)
Кадмиевая медь (Англия)
Элкалой « А » (США)
Наиболее распространенными
электродными сплавами первой группы является кадмиевая бронза, выпускаемая под
маркой МК. В настоящее время она применяется во многих странах главным образом
для сварки легких сплавов. Серебряные бронзы бломбит и эльмет применяются в
ФРГ.
Термически обрабатываемые бронзы для
электродов точечных машин приведены в табл. 2. Наиболее распространенным
сплавом этой группы до настоящего времени является двойная хромовая бронза,
хотя имеются сплавы, превосходящие ее по стойкости.
Таблица 2.
Термически обрабатываемые электродные бронзы
Содержание легирующих элементов, %
Твердость по Бринелю в кг/мм 2
Предел прочности , кг/мм 2
Закалка 980..1000°, наклеп 30…40%,
отпуск 400…450° 4…5 ч
Электроды для точечной сварки
углеродистой и низколегированных сталей и титана
Закалка 850…900°, наклеп 50…60%, отпуск
510…520° 5 ч
Электроды для точечной сварки
нержавеющей стали и аустенитных сплавов
0,4…0,7 Cr , 0,1…0,25 Al , 0,1…0,25 Mg
Закалка 1000…1020°, наклеп
50…60%, отпуск 470…490° 4 ч
Электроды для точечной сварки
стали и никелевых сплавов
0,3…0,5 Cr , 0,1…0,25 Mg
Закалка 970…990°, наклеп 50…60%,
отпуск 470… 490° 4 ч
Опытные электроды для точечной
сварки алюминиевых, магниевых сплавов и сталей
0,4…0,7 Cr , 0,2…0,35 Zr
Закалка 1000…1020°, наклеп 50…60%,
отпуск 470…490° 4 ч
Опытные электроды для точечной
сварки стали и легких сплавов
0,2…0,4 Cr , 0,2…0,35 Zr
Закалка 940…950°, наклеп 50…60%,
отпуск 470…490° 4 ч, наклеп 20…30%
0,25…0,45 Cr, 0,20…0,35 Cd
Электроды для точечной сварки
малоуглеродистой стали и легких сплавов
Опытные электроды для точечной
сварки стали
0,35…0,65 Cr , 0,2…0,5 Cd
Закалка 960…980°, отпуск 470…490°
4 ч, наклеп 20…30%
Электроды для точечной сварки
малоуглеродистой стали
Закалка 980°, наклеп 50…60%,
отпуск 450° 8…10 ч
Опытные электроды для точечной
сварки аустенитной стали
Хром обладает переменной
растворимостью в меди, что и позволяет улучшать свойства двойной хромовой
бронзы путем закалки и последующего старения. Процесс старения сплавов такого
типа протекает более полно, если перед старением сплав подвергается нагартовке.
Согласно существующей точке зрения на этот процесс, искажение кристаллической
решетки способствует образованию обогащенных легирующим элементом зон,
обеспечивающих наибольшую твердость и прочность сплава при наименьшем снижении
электропроводности.
Эвтектическая температура двойного
сплава составляет 1058…1072° при максимальной растворимости хрома в меди
0,65…1,00%.
Исходя из этих положений наилучшим
режимом термической обработки не только двойных, но и более сложных хромовых
бронз считается закалка при 980…1000° С, деформация 35…4С % и отпуск при
температуре 400…480° (чаще 450°) в течение 4…5 ч. Качество термической
обработки хромовых бронз определяется полнотой перехода хрома в твердый раствор
при нагреве под закалку, что можно контролировать несколькими способами. Первый
способ состоит в прямом металлографическом контроле на отсутствие структурно
свободного хрома. Косвенный способ заключается в исследовании
электропроводности сплава. Для контроля в этом случае используется явление
резкого понижения электропроводности хромовой бронзы при полном переходе хрома
в твердый раствор. Однако оба способа требуют специального оборудования, а для
измерения электропроводности необходимы также образцы достаточной длины, что не
всегда осуществимо. Поэтому обычно контроль за качеством термической обработки
хромовых бронз сводится к соблюдению режима термической обработки и измерению
твердости бронзы.
Двойная хромовая бронза поставляется
в виде полуфабриката, причем некоторые виды полуфабрикатов из этой бронзы
поставляются в термически обработанном состоянии.
Хромовая бронза с добавками алюминия
и магния марки Мц-4 была рекомендована в качестве материала для электродов
точечной сварки. Однако при обычной технологии изготовления электродов из деформированного
сплава она не оправдала возложенных на нее надежд. Но не исключена возможность
получения высокой стойкости литых электродов из хромоалюминиевомагниевой
бронзы.
Хромокадмиевая бронза марки Мц-5Б
имеет преимущество по сравнению с другими отечественными сплавами при сварке
малоуглеродистой стали.
Хромокадмиевую бронзу марки Мц-5Б
рекомендуется для изготовления электродов при точечной сварке алюминиевых и
других легких сплавов. Другие хромовые бронзы, приведенные в табл. 2,
применялись как опытные сплавы.
Ранее применявшиеся хромоцинковая
бронза Бр. ХЦ (ЭВ) и хромобериллиевая бронза Бр. ХБ-0,7—0,2 (Э2) в настоящее
время заменены более совершенными бронзами и производство их прекращено.
Никелевые высокоэлектропроводные
отечественные бронзы находят меньшее применение в качестве электродного
материала при точечной сварке. Некоторое применение на автомобильных заводах
ранее находила кремненикелевая бронза. Бронза Мц-2 может быть рекомендована для
изготовления электродов при точечной сварке аустенитных сталей и сплавов, а
кремненикелевая бронза в последнее время заменена различными хромовыми
бронзами.
Двойные медноникелевые сплавы не
обладают переменной растворимостью в твердом состоянии, а поэтому двойная
никелевая бронза не находит применения. Возможность упрочнения при термической
обработке никелевые бронзы приобретают только за счет введения в их состав по
крайней мере третьего легирующего компонента — кремния. Тройная диаграмма
медь-никель-кремний показывает наличие предельной растворимости в системе,
причем критические точки сплавов в сильной степени различны для различного
содержания кремния и других легирующих элементов. Поэтому общие рекомендации по
выбору температуры закалки как для хромовых бронз для тройных никелькремнистых
бронз не могут быть даны.
Режим термической обработки и
контроль ее качества необходимо назначать отдельно для каждого сплава.
Для приготовления сплавов электродов
точечных машин за рубежом применяются в основном те же легирующие элементы и в
первую очередь хром, однако, помимо хромовых бронз, находят применение также
серебряные, кобальтовые, никелевые и циркониевые бронзы.
Электроды для контактной сварки
Для точечной контактной сварки наиболее распространены прямые электроды. Их изготовляют из прутка диаметром 12-40 мм (ГОСТ 14111—90). Рабочая поверхность электродов может быть плоской или сферической. Для сварки деталей сложной конструкции используются электроды со смещенной рабочей поверхностью (сапожковые). Электрод крепится хвостовиком, который имеет конусность 1:10 или 1:5. Иногда электроды имеют цилиндрические поверхности крепления. В этом случае их зажимают специальными зажимами или крепят конусными резьбовыми соединениями. Электроды со сменной рабочей частью можно крепить на конусе, накидной гайкой, припаивать или запрессовывать.
Для рельефной контактной сварки применяют электроды, конструкция которых зависит от типа соединений и формы изделия. Размер их рабочей поверхности обычно не имеет существенного значения для концентрации тока, так как форма и площадь контакта определяются формой свариваемых поверхностей в месте соприкосновения. Различают электроды для одно- и многорельефной сварки, для сварки кольцевых рельефов и Т-образных соединений.
Электроды (ролики) шовных машин контактной сварки изготовляют в виде дисков с плоским профилем рабочей поверхности или с симметричными или несимметричными скосами. Диски электродов (диаметром 100-400 мм) крепят запрессовкой или шпонкой. Охлаждающую жидкость подают внутрь электродов. Иногда применяют и наружное охлаждение. Для снижения расхода электродного материала рабочую поверхность ролика делают сменной. Электроды контактных машин изготовляют из специальных сплавов в основном на медной основе. Они имеют низкое электрическое сопротивление, высокую теплопроводность и жаропрочность, значительную твердость в горячем виде и малую склонность к взаимодействию с металлом детали.
Электролитическая медь М1 в нагартованном состоянии — наиболее электропроводный материал, иногда применяемый для изготовления электродов. Стойкость таких электродов низкая вследствие небольшой температуры рекристаллизации (200°С). Обычно медь легируют кадмием, хромом, кобальтом, бериллием и другими элементами. Жаропрочность материала повышают дисперсионным твердением или блокировкой границ зерен тугоплавкой фазой. При изготовлении сплавы подвергают холодной деформации, термической или термомеханической обработке, что увеличивает их прочность и жаропрочность.
В таблице приведены состав и свойства электродных материалов, получивших распространение в промышленности. Сравнительно новую группу представляют электроды из порошковых материалов на базе меди с дисперсным распределением ряда оксидов. Для изготовления вставок электродов для точечной и рельефной сварки иногда применяют порошковую композицию из вольфрама и меди, карбида вольфрама с медью, а также вольфрам и сплавы молибдена.
Для извлечения электродов из конусного гнезда электрододержателя применяют специальные съемники с винтовым зажимом электрода.
Зачищают рабочие поверхности электродов контактных машин для точечной сварки напильниками, наждачным полотном или специальными переносными фрезерными головками с электрическим приводом. Рабочую поверхность роликов шовных машин зачищают и заправляют вращающимися стальными кругами, щетками, стальными шарошками, установленными на головке или консоли машины.
Электропровод-
ность по отно-
шению к чистой
отожженной меди, %
Компания Специальные Материалы, маркетинговая служба группы немецких заводов, поставляет как высококачественные бронзовые сплавы, так и готовые электроды для контактной сварки из этих сплавов и тугоплавкие металлы, а именно:
Наша компания изготавливает на станках с ЧПУ электроды для контактной сварки сетки (EVG), контактной сварки цепей (Wafios), роликовой контактной сварки стальных листов (Dalex), точечной контактной сварки (Tecna) и многих других.
В зависимости от вида контактной сварки мы можем дать следующие рекомендации:
— AERIS 1330 (БрХЦр / CuCr1Zr): стандартный сплав для производства большинства электродов любого типа сварки, в особенности — для точечной и шовной сварки роликами покрытых и непокрытых стальных листов. Типичная твёрдость данного сплава 160−170 HB при электропроводности порядка 79% IACS
- AERIS 1335 (БрНБТ /
CuCoNiBe): шовная сварка роликами листов из нержавеющей стали, рельефная сварка, например, гаек и других толстостенных металлических частей, сварка сетки в производстве, например, торговых корзинок и тележек, электрододержатели для колпачковых электродов, находящихся под большой нагрузкой, контактные вилки/губки для машин стыковой сварки оплавлением и др. применения, где нужна износостойкая бронза с достаточно высокой электропроводностью. Типичная твёрдость данного сплава 260−270 HB при электропроводности порядка 49% IACS
— AERIS 1340 (БрНХК / CuNiSiCr): электроды для рельефной и шовной сварки стали, поршни для литья под давлением. Типичная твёрдость данного сплава 200−210 HB при электропроводности порядка 38% IACS
— AERIS 1325 (БрХ / CuZr): точечная сварка оцинкованных стальных листов в стандартных условиях. Типичная твёрдость данного сплава 125 HB при электропроводности порядка 50% IACS
Мы готовы произвести по Вашему запросу-чертежу любой электрод из высококачественного бронзового сплава марки AERIS 1335, который успешно себя зарекомендовал в сварке сетки, труб и прочей продукции. Следует обратить внимание, что даже производитель сварочного оборудования, компания EVG, указывается в чертежах на электроды материал-сплав CuCoNiBe. CuCoNiBe — это химический состав сплава марки и AERIS 1335.
Наша компания производит электроды контактной сварки для различных машин:
(EVG (Австрия), IDEAL (Германия),(Dalex, Германия), SCHNELL (Италия),
AWM (Италия), CLIFFORD (ЮАР), Schlatter (Германия, Швейцария), TELWIN (Италия)
2. Российских
Линия ЛТС-1000К1, Линия ЛТС-1000К2, Линия ЛТС-1500Р2, Линия ЛТС-2000К2, МТМ-1000К1−3,МТМ-1000К1−4, МТМ-2000К1−1, ЛТС-2000К2А, ЛТС-2000К2А-1, ЛТС-2400Р2, ЛТС-2650К2, ЛТС-3000К2,МТМ-2000К1, MTM-780K1, МТМ-1650К1, МТМ-2000К1Б, МТМ-2350К1, КМС-3000К1, МТМ-2×200К1,МТМ-300К2, МТМ-300К2А, ПОЛУАВТОМАТ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ КОНДУКТОРНОГО ТИПА ПМК-1000,МТ-1229Л, МТ-1928Л, МТ-2024Л, МТ-2103Л, МТ-3001Л и др.
Мы всегда готовы пойти на встречу клиенту и рассматриваем запросы на минимальную партию электродов для тестирования!
Сравнение двух типов электродов для контактной точечной сварки - из бериллиевой бронзы и из вольфрама WL20
Здравствуйте. В прошлом обзоре я показывал что находится внутри ручки для точечной сварки. Для этой ручки электродами были просто стержни из меди или куски проволоки сечением 2,5 квадрата.В комментариях были вопросы — можно ли использовать различную легированную медь, например бериллиевую бронзу или использовать вольфрам или его легированные сплавы. Я наконец-то добрался до того, чтобы сделать обзор электродов из бериллиевой бронзы и из вольфрама.
Стержень из бериллиевой бронзы был заказан на алиэкспресс, самый тонкий, который я нашел, длина 200мм. и диаметр 5мм. В ручку для точечной сварки можно ставить электроды до 3,5 мм. Я поехал к токарю с надеждой проточить у него стержень 5 мм до диаметра 3-3,5 мм. Но диаметр 5 мм. оказался слишком мал для его патрона токарного станка и я просто сточил бериллиевую бронзу на наждаке. Диаметр получился между 3.5 — 4 мм. Поэтому, когда я зажал электроды из бериллиевой бронзы в ручку, промежуток между электродами был очень маленький, пришлось применить волшебную синюю изоленту.
Также у сварщика я взял огрызок вольфрамового электрода. Электрод wl-20 легированный лантаном 2%. В описании такого электрода написано, что из-за легирования этим металлом проводимость улучшена на 50% — именно то, что мне было нужно. Разрезал этот огрызок электрода на две части. У меня получилось два электрода по 2,5 см и заточил полукругом их кончики. Диаметр электродов 2,4 мм.
Для тестов сварки была взята лента, толщиной 0.12мм., покрытая никелем. Она приваривается к металлической пластине — остаток от шунта трансформатора микроволновки толщиной 0,5 мм.
Первыми пробую электроды из бериллиевой бронзы. Параметры сварки стоят 01 — 99. При таких параметрах эта лента отлично приваривается медными электродами. Первая же сварочная точка показывает, что эти электроды очень сильно липнут к ленте и лента совершенно не приваривается к основанию. При этом сварочный ток превышает 900 ампер. На моём мультиметре в режиме in rush (пусковой ток) максимальный ток 900 ампер и при измерении пикового тока сварки мультиметр показывает перегрузку. Для уверенности я поставил четыре импульса сварки и ток 99, электроды, видимо, сильно разогреваются и плавится их наконечник, они сильно привариваются к ленте. Вот так выглядят электроды после сварки, их кончик расплющен, при этом лента совершенно не приваривается. Похоже что эти электроды для точечной сварки совершенно не пригодны.
Я задумался, бериллиевая бронза это или нет. Может быть это просто какой-то кусок латуни или какой-то другой жёлтой железки. Чтобы понять, какой материал передо мной, сначала я измерил сопротивление медного стержня.
— Медь сечением 10мм (диаметр 3.5) длина 10см. — сопротивление0.16мОм или 0.00016 Ом.
— Бериллиевая бронза диаметр 5мм. длина 10 см. — сопротивление 0.50мОм.
— Бериллиевая бронза диаметр 3.5мм. длина 10 см. — сопротивление 0.78мОм.
— Вольфрам 2.4мм. длина 5 см. — сопротивление 0.56мОм.
Вот документ про сопротивление бронз БрБ2, в нем для БрБ2 указано 0.07 — 0.2.
Сопротивление чистой меди 0,017. По замерам всё сходится — сопротивление желтого стержня примерно в 5 раз больше, чем меди, что в принципе укладывается в сопротивление бериллиевой бронзы.
Почему получился такой результат сварки, непонятно. Вроде бы бериллиевая бронза применяется для электродов контактной сварки в заводских условиях.
Первые точки варились неплохо, электроды почти не прилипали. Но после 5-6 цикла сварки электроды начали очень сильно липнуть, чем дальше варил, тем сильнее они прилипали. На 10 цикле сварки уже отрывались с трудом.
На фото видно, что на электроды из вольфрама WL20 налип материал ленты. Электроды не изнашиваются, а удлиняются и при этом чистить их нужно гораздо чаще, чем медные, при этом они выгрызают часть ленты.
Итог
Бериллиевая бронза вроде бы по сопротивлению является тем, что заявлено. Сварка происходит совершенно без искр, из за этого ее и используют. Но лента совершенно не приваривается с такими электродами. Электроды сильно липнут и быстро расходуются.
Вольфрам вроде бы варит с искрами, но через несколько точек сварки начинает сильно липнуть, к нему липнет металл ленты и при отрыве электрода, из ленты вырываются кусочки. Варить сложно, чистить нужно гораздо чаще, чем медные электроды.
Еще на али есть электроды вроде бы из алюминиевой бронзы, ноотзывы по ней спорные.
Видеоверсия обзора, процесс сварки с 1:50
Читайте также: