Электроды для точечной сварки

Обновлено: 19.04.2024

Электроды, предназначенные для контактной сварки, производятся из металлических прутков, диаметр которых находится в промежутке от 12 до 40 мм. У них рабочая поверхность бывает либо плоской, либо в форме сферы. Чтобы соединить между собой заготовки в довольно сложную конструкцию, пользуются электродами, которые обладают смещенной поверхностью – так называемые сапожковые изделия. Подобная продукция закрепляется при помощи специального хвостовика, имеющего конус 1:10 либо 1:5.

Также в продаже можно встретить электроды, имеющие цилиндрическую поверхность, благодаря которой они будут закрепляться для работы в особых конструкциях с конусной резьбой. Кроме них, выпускается продукция со сменной рабочей частью – ее устанавливают на конус с помощью стандартной накидной гайки или попросту припрессовывают.

Выбор электродов при различных сварных работах

Электроды для контактной сварки рельефного типа по своей форме будут напрямую зависеть от способа соединения и конечной формы продукции. В большинстве случаев величина рабочей поверхности у данного электрода особой роли не играет. Это связано с тем, что площадь контакта и выбранный сварочный ток напрямую зависит от того, какую форму будут иметь заготовки в точках соприкосновения. Существуют также электроды для соединения элементов, обладающих весьма сложным рельефом. Шовное оборудование использует продукцию, представляющую собой диск, имеющий плоскую рабочую поверхность. При этом данные изделия могут обладать даже несимметричными скосами. Такие диски закрепляются на оборудовании за счет шпонирования или прессовки.

Внутри самих электродов имеются определенные полости, по которым будет циркулировать охлаждающая жидкость в процессе проведения сварных работ. Электроды для контактной сварки точечного типа бывают сплошными, поэтому в данном случае используют так называемое охлаждение наружного типа.

Чтобы материал электрода расходовался по минимуму, ролик делается сменным. Сам электрод производится из специального сплава, сделанного на основе такого металла, как медь. В результате получается продукция, практически не обладающая сопротивлением электрическому току, превосходно проводящая тепло, устойчивая к воздействию даже довольно высоких температур. Кроме того, в горячем виде данный электрод будет сохранять свою первоначальную твердость, взаимодействие с металлом заготовки будет минимальным.

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·мм2/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:

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.

Разновидности оборудования для контактной сварки

Главной особенностью данной технологии является соединение заготовок по всей площади. Оптимальный нагрев производится за счет оплавления с помощью сварочной установки. Однако, в некоторых случаях прибегают к нагреву за счет сопротивления детали прохождению электрического тока. Контактная точечная сварка может происходить как с расплавлением металла, так и без данной технологической особенности процесса. Контактной сваркой можно соединять металлические элементы, сечение которых находится в пределах от 1 до 19 мм, причем в большинстве случаев пользуются сваркой сопротивлением, так как расход электродного материала будет значительно ниже, а итоговое соединение получается значительно более прочным. Используется данная сварка при выполнении довольно точных работ, например, в процессе производства рельсов для создания железнодорожного полотна.

Контактная сварка — машины (аппараты) и электроды

Контактная сварка нашла применение на производстве и в быту. И это не удивительно, везде используются металлические конструкции, требующие надежного скрепления.

Виды и общие понятия

Что такое контактная сварка, как она работает? Соединение происходит при нагреве металла с помощью электротока (постоянного или переменного) и сжимающего усилия. Имеет обозначение — Electric Resistance Welding (ERW — электрическая сварка сопротивлением).

Виды контактной сварки:

стыковая;
точечная;
шовная или роликовая;
рельефная.

В статье ниже на фото представлен принцип соединения металлических изделий, разными видами.

Электрическая контактная сварка имеет как плюсы, так и минусы.

высокая скорость (соединение стыка или точки происходит за 0,02–1 с.);
расходуется мало материала;
отменное качество соединений;
требования к квалификации рабочего снижены;
нетоксичность и автоматизация процесса.

К недостаткам точечной сварки можно отнести — отсутствие герметичности сварных швов.

Машины и аппараты для контактной сварки выпускаются подвесными, стационарными и передвижными. А в само тело агрегатов входит электро и механическая части, охлаждение и система сжатия.

Виды сварочных машин

Стыковая контактная сварка

Способ соединения деталей происходит по всей площади касания. Свариваемые детали находятся в токоподводящих зажимах, один из них передвигается. Нагрев может осуществляться оплавлением или сопротивлением.

Также, стыковая сварка сопротивлением бывает с расплавлением металла и без.

Стыковому соединению подвластны все однородные и разнородные металлы, сечением от 1 мм2 до 19 дм2. Сваркой оплавлением пользуются намного чаще, которая соединяет листы, трубы и прутки.

Видео: процесс пристыковки ж/д рельсов.

Контактная сварка точечная

Данный способ хорош для соединения металлических изделий в одной или нескольких точках. Технология востребована во всех промышленных областях (сельское хозяйство, авиация, автомобили и т.д.).

Принцип работы прост: ток проходя через контакт деталей, нагревает металл до его плавления и с одновременным сжатием происходит пристыковка материала.

Машины контактной точечной сварки используются для соединения металлических листов внахлест и для приваривания прутков.

Востребованность точечный метод получил из-за своих преимуществ:

отсутствие сварного шва;
не нужно приобретать дополнительные материалы (флюс, электроды и др.);
легкость обращения с аппаратом;
высокая скорость выполняемых работ.

Есть и недостаток — это отсутствие герметичности шва.

Электроды для контактной точечной сварки имеют разные размеры и формы. Они служат для подвода тока и сжимания заготовок. Электроды бывают прямые и фигурные. Прямые, стандарт ГОСТ 14111-90 используются чаще всего и имеют диаметр от 10 до 40 мм (13, 16, 20, 25, 32 мм).

Также, электродные стержни выпускаются с сферическими и плоскими наконечниками. Сферическая поверхность используется во всех случаях и особенно хорошо она себя показала в сваривании легких сплавов ( магния, алюминия).

Материалом для электродов точечной сварки служит специальный медный сплав, который хорошо справляется с нелегкими условиями работы.

Виды машин для точечного соединения:

с переменным током;
с постоянным током;
конденсаторного типа;
с низкочастотным соединением.

Широко применяются аппараты с переменным током.

МТ-1928 — машина контактной сварки приобрела популярность за свою универсальность. Данный агрегат сваривает переменным током легированные, низкоуглеродистые стали и титановые сплавы.

Более подробно с техническими характеристиками МТ-1928 вы можете познакомится из паспорта на машину. Вот ссылка на просмотр и скачивание документа в формате pdf.

Шовная или роликовая сварка

Встречаются машины с одним, двумя и несколькими роликами (один из них должен содержать электрод) катящимися по шву. Шовное сваривание схоже с точечным, где в роли электродов выступают ролики.

Катясь по свариваемой поверхности, колёсики образуют герметичный шов.

Шовная контактная сварка применяется для герметизации различных конструкций: труб, емкостей, резервуаров и т.п…

Рельефное соединение

Такие машины скрепляют разные рельефные (штампованные) выступы как в одной, так и в нескольких точках.

Рельефная сварка скрепляет детали небольших сечений в приборостроении, а также материалы из стали и цветных металлов.

Рельефные соединения бывают:

крестообразные;
тавровые;
нахлесточные.

Конечно же, сварка листов внахлест пользуется большой популярностью.

Электроды для контактной сварки

Электроды стыковых машин для сварки рельсов и швеллеров имеют плоскую выемку, для стыковки труб — полукруглую или призматическую выемку, а для сплавления полос — плоское основание.

Для точечного соединения в основном используют прямые электроды, с плоской или сферической рабочей поверхностью. Есть ещё сапожковая поверхность (смещенная), которая применяется в скреплении сложных узлов.

При рельефной сварке востребованы электроды для одно и многорельефных соединений, а также для Т-образных и кольцевых сплавлений металла.

Ролики (электроды — диаметром 100-400 мм) выпускают в форме плоских дисков, имеют скосы и сменную рабочую поверхность. Которую зачищают щетками или шарошками.

Для изготовления электродов применяют спецсплавы с медной основой. Можете посмотреть таблицу, состав и свойства применяемых электродных материалов.

Сварочные контактные аппараты для дома

Прежде чем купить сварочный агрегат для дома, ответьте себе на вопрос, как часто будет он использоваться и какие металлические изделия им будут свариваться.

Скорее всего, стационарные и подвесные машины вам не понадобятся. А вот переносной агрегат, пригодится в домашнем хозяйстве.

Переносные приборы делятся на два вида:

Инвертор. Это экономичный и полезный прибор для бытовых нужд с малым весом и небольшими размерами. В аппараты данного класса внедрен тиристорный генератор и микропроцессорная система, регулирующая мощность и продолжительность импульса. Бытовой сети хватает для подключения инвертора.

Для точечной сварки ручные клещи. Приборы среднего веса от 8 до 15 кг, предназначены для соединения листового и другого металла толщиной до 5 мм. В систему управления входит микропроцессор, регулирующий режимы сварки в большом диапазоне. Возможна и ручная регулировка, аппараты питаются от однофазной домашней сети или от 380в.

Ручные клещи TECNA 7915/380 с пневматическим приводом

Плюсом этих приборов, выступает пневматический привод сжатия металлических изделий, который давит с давлением до 140 кг. Нельзя не отметить, диэлектрические ручки, которые создают комфортные условия для работы. Простота и универсальность аппаратов, ставят их на верхнюю ступеньку пьедестала.

Видео: обзор аппарата точечной сварки BlueWeld Plus 400.

P.S. Останавливайте свой выбор на том приборе для контактной сварки, который подходит по техническим характеристикам для использования в индивидуальном хозяйстве.

Особенности точечной контактной сварки

Подобная технология прекрасно подходит для того, чтобы соединить между собой металлические элементы, причем присоединение осуществляется как в одной, так и в нескольких точках данных заготовок. Она пользуется огромной популярностью не только в промышленности (в частности, ее часто применяют в сельском хозяйстве, при строительстве самолетов, автомобильного транспорта и так далее), но и в бытовых условиях.

Принцип действия данного метода довольно простой: электрический ток при прохождении через детали, находящиеся в непосредственном контакте друг с другом, очень сильно разогревает их кромки. Нагрев получается настолько сильным, что металл начинает быстро плавиться, сразу заготовки быстро сдавливают со значительным усилием. В результате этого и осуществляется формирование сварного соединения.

Оборудование, разработанное для использования такой технологии, предназначено для соединения между собой листов, прутьев и других металлических изделий. Ключевыми преимуществами данного метода являются следующие:

Отсутствие сварного соединения в традиционном его понимании;
Нет необходимости использовать присадочный материал, газовую среду или же флюс;
Оборудование очень легко в использовании;
Скорость выполнения работ довольно высокая.

Главным и единственным недостатком подобного способа является то, что шов получается абсолютно не герметичным.

Из чего делают электроды для контактных сварных работ?

Материал, из которого будут производиться электроды, выбирается в зависимости от того, какие требования будут предъявляться к условиям работы продукции. Стоит отметить, что электроды должны прекрасно выдерживать сжатие, температурные перепады, воздействие высоких температур, напряжения, которые будут образовываться внутри самого электрода, находящегося под серьезной нагрузкой.

Чтобы изделия получились максимально качественными, следует, чтобы электрод сохранял первоначальную форму своей рабочей поверхности, которая будет находиться в непосредственном контакте с соединяемыми деталями. Подплавление данного расходного материала ускоряет его изнашивание.

Обычно в качестве основного элемента берется медь, в нее добавляют другие элементы – магний, кадмий, серебро, бор и так далее. В результате получается материал, превосходно сопротивляющийся даже очень серьезным физическим нагрузкам. Электроды с вольфрамовым или молибденовым покрытием практически не изнашиваются в процессе эксплуатации, поэтому они в последнее время приобрели наибольшую популярность. Однако их нельзя использовать для сварки продукции из алюминия и других материалов, обладающих мягкой структурой.

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:

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.
Ручного или механического прижима свариваемых изделий – с увеличением усилия прижима растут интенсивность диффузии и механическая прочность сварного шва.
Локального расплавления металлов в зоне прижима теплом электрического тока, в результате чего формируется сварочное соединение. Прижим электродов на этой стадии препятствует образованию сварочных брызг.
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.

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.
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.
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.

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

С цилиндрической рабочей частью и конической посадочной частью.
С коническими посадочной и рабочей частью, и переходным цилиндрическим участком.
Со сферическим рабочим торцом.
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.

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.

Дальше я поставил электроды из вольфрама и пробовал варить ими на тех же параметрах 01-99.

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

Электроды для контактной сварки

Большинство металлических изделий, которые нас окружают, изготовлены при помощи контактной сварки. Существуют различные виды сварки, но контактная позволяет создавать достаточно прочные и эстетично красивые швы. Поскольку металл сваривается не традиционным методом, то для такого процесса нужны электроды для контактной сварки.

Электроды для контактной сварки

Контактная сварка возможна только для сваривания двух металлических деталей, наложенных одна на другую, их невозможно соединить данным методом встык. В тот момент, когда обе детали зажаты токопроводящими элементами сварочного аппарата, кратковременно подается электрический ток, который плавит детали непосредственно в точке сжатия. Главным образом это возможно благодаря сопротивлению тока.

Для работы с электродуговой сваркой также используются электроды, но они кардинально отличаются от токопроводящих элементов для контактной сварки, и не подходят для данного вида работ. Поскольку в момент сварки детали сдавливаются контактными частями сварочного аппарата, то электроды для контактной сварки способны проводить электрический ток, выдерживать нагрузку на сжатие и отводить тепло.

Диаметр электродов определяет насколько прочно и качественно будут сварены детали. Их диаметр должен быть в 2 раза толще сварного узла. Согласно государственным стандартам они бывают диаметром от 10 до 40 мм.

Свариваемый металл определяет форму применяемого электрода. Данные элементы, имеющие плоскую рабочую поверхность, используют для сварки обычных сталей. Сферическая форма идеально подходит для соединения меди, алюминия, высокоуглеродистых и легированных сталей.

Сферическая форма наиболее устойчива к сгоранию. Благодаря своей форме они способны выполнить большее количество сварных швов до заточки. Кроме того, применение такой формы позволяет варить любой металл. В то же время, если сваривать алюминий или магний плоской поверхностью, то будут образовываться вмятины.

Схема электрода для сварки

Посадочное место электрода часто выполнено в форме конуса или с резьбой. Данная конструкция позволяет избежать потерь тока и эффективно выполнить сжатие деталей. Посадочный конус может быть коротким, однако их применяют при малых усилиях и низких токах. Если используется крепление с резьбой, то зачастую через накидную гайку. Резьбовое крепление особенно актуально в специальных многоточечных машинах, так как необходим одинаковый зазор между клешнями.

Для выполнения сварки в глубине детали, применяются электроды искривленной конфигурации. Существует разнообразие изогнутых форм, поэтому при постоянной работе в таких условиях, необходимо иметь подборку различных форм. Однако пользоваться ими неудобно, и они имеют более низкую стойкость, в сравнении с прямыми, поэтому к ним прибегают в последнюю очередь.

Поскольку давление на фигурный электрод приходится не по его оси, во время нагрева он подвержен изгибанию, и об этом нужно помнить при выборе его формы. Кроме того, в такие моменты, возможно смещение рабочей поверхности искривленного электрода, по отношении к ровному. Поэтому в таких ситуациях обычно применяется сферическая рабочая поверхность. Не осевая нагрузка сказывается также на посадочном месте электрододержателя. Поэтому при чрезмерной нагрузке, нужно использовать электроды с увеличенным диаметром конуса.

Выполняя сварку в глубине детали можно использовать прямой электрод, если наклонить его по вертикали. Однако угол наклона должен быть не больше 30 о , так как при большем градусе наклона происходит деформация электрододержателя. В таких ситуациях применяют два изогнутых токопроводящих элемента.

Внешний вид электродов

Использование хомута в месте крепления фигурного электрода позволяет снизить нагрузку на конус и продлить срок службы посадочного места сварочного аппарата. При разработке фигурного электрода, необходимо вначале выполнить чертеж, затем изготовить из пластилина или дерева пробную модель, и только после этого приступать к его изготовлению.

В промышленной сварке применяется охлаждение контактной части. Зачастую такое охлаждение происходит через внутренний канал, но если электрод небольшого диаметра или происходит увеличенный нагрев, то охлаждающую жидкость подают снаружи. Однако наружное охлаждение допускается при условии, что свариваемые детали не поддаются коррозии.

Труднее всего охладить фигурный электрод из-за его конструкции. Для его охлаждения применяют тонкие медные трубки, которые располагаются по боковым частям. Однако даже при таких условиях он недостаточно хорошо охлаждается, поэтому не может варить в том же темпе, что и прямой электрод. В противном случае происходит его перегрев и срок эксплуатации сокращается.

Сварка в глубине маленькой детали производится фигурными электродами, а с большими деталями предпочтительнее использовать фигурные держатели. Преимуществом такого способа является возможность регулировать длину электрода.

Во время контактной сварки ось двух электродов должна быть 90 о по отношению к поверхности детали. Поэтому когда свариваются крупногабаритные детали с уклоном, используются поворотные, самоустанавливающиеся держатели, а сварка выполняется сферической рабочей поверхностью.

Стальная сетка диаметром до 5 мм сваривается пластинчатым электродом. Равномерное распределение нагрузки достигается путем свободного вращения вокруг своей оси верхнего токопроводящего контакта.

Хотя сферическая форма рабочей поверхности является самой устойчивой из остальных форм, все же она, вследствие тепловых и силовых нагрузок, теряет свою первоначальную форму. Если рабочая поверхность контакта увеличивается на 20 % от первоначального размера, то он считается непригодным, и его нужно затачивать. Заточка электродов контактной сварки производится в согласии ГОСТом 14111.

Материалы электродов для контактной сварки

Одним из решающих факторов качества сварного шва, является прочность на разрыв. Это определяется температурой сварной точки и зависит от теплофизических свойств материала проводника.

Медь в чистом виде неэффективна, поскольку является очень пластичным металлом и не имеет необходимой упругости, чтобы между сварными циклами восстановиться в геометрической форме. Кроме того, себестоимость материала относительно высока, а при таких свойствах электроды требовали бы регулярной замены, что привело бы к удорожанию процесса.

Использование упрочненной меди также не увенчалось успехом, так как снижение температуры рекристаллизации приводит к тому, что с каждой следующей сварной точкой износ рабочей поверхности будет увеличиваться. В свою очередь, эффективными оказались сплавы меди с рядом других металлов. К примеру, кадмий, бериллий, магний и цинк добавили твердости сплаву во время нагрева. В то же время железо, никель, хром и кремний позволяют выдерживать частые тепловые нагрузки и сохранять темп работы.

Электропроводность меди составляет 0,0172 Ом*мм 2 /м. Чем меньше этот показатель, тем наиболее он подходит в качестве материала электродов для контактной сварки.

В случае, если нужно сварить элементы из разных металлов или деталей разной толщины, тогда электротеплопроводность электрода должна составить до 40% от данного свойства чистой меди. Однако если выполнить весь проводник из такого сплава, то он будет достаточно быстро нагреваться, поскольку имеет высокое сопротивление.

Используя технологию составных конструкций можно добиться ощутимой экономии средств. В таких конструкциях материалы, используемые в основании, подбирают с высоким показателем электропроводности, а наружную или сменную часть изготавливают из тепло и износостойких сплавов. Например, металлокерамические сплавы, состоящие на 44 % из меди и на 56 % из вольфрама. Электропроводность такого сплава составляет 60 % от электропроводности меди, что позволяет минимальными усилиями нагреть сварную точку.

В зависимости от условий работы и поставленных задач, сплавы делятся на:

Тяжелые условия. Электроды, работающие при температуре до 500 о С, выполнены из сплавов бронз, хрома и циркония. Для сварки нержавейки используют сплавы бронз, легированных титаном и бериллием.
Средняя нагрузка. Сваркустандартно углеродистых, медных и алюминиевых деталей, производят электродами из сплавов, в которых марка меди для электродов, способная работать при температуре до 300 о С.
Легко нагруженные. Сплавы, в состав которых входит кадмиевая, хромистая и кремненикелевая бронзы, способны работать при температуре до 200 о С

Электроды для точечной сварки

Процесс точечной сварки объясняет сам себя из своего же названия. Соответственно сварочным мини швом является одна точка, размер которой обусловлен диаметром рабочей поверхности электрода.

Электродами для контактной точечной сварки являются стержни, выполненные из сплавов, в основе которых находится медь. Диаметр рабочей поверхности обусловлен ГОСТом 14111-90, и изготавливается в диапазоне от 10-40 мм. Электроды на точечную сварку тщательно подбираются, поскольку имеют различные свойства. Они выполняются как со сферической, так и с плоской рабочей поверхностью.

Криволинейный электрод для точечной сварки

Электроды для точечной сварки своими руками теоретически можно изготовить, но необходимо быть уверенным, что сплав соответствует заявленным требованиям. Кроме того нужно выдержать все размеры, что в домашних условиях не так-то просто. Поэтому, приобретая заводские токопроводящие элементы, можно рассчитывать на качественное выполнение сварочных работ.

Точечная сварка имеет массу плюсов, среди которых эстетическое сварочное пятно, простота эксплуатации сварочного аппарата и высокая производительность. Имеется также один недостаток, а именно отсутствие герметичного сварочного шва.

Электроды для шовной сварки

Одной из разновидностей контактной сварки являетс, шовная сварка. Однако электроды для шовной сварки – это также сплав металлов, только в форме ролика.

Ролики для шовной сварки бывают таких видов:

без скоса;
со скосом с одной стороны;
со скосом с обеих сторон.

Конфигурация свариваемой детали определяет, ролик какой формы следует использовать. В труднодоступных местах недопустимо применять ролик со скосом с обеих сторон. В этом случае подойдет ролик без скосов или со скосом с одной стороны. В свою очередь ролик со скосом на двух сторонах эффективнее прижимает детали и быстрее охлаждается.

Электроды-ролики для шовной сварки

Применение роликовой сварки помогает добиться герметичных сварочных швов, что позволяет использовать их в изготовлении емкостей и резервуаров.

Итак, контактная сварка позволяет производить высокотехнологичные швы, но чтобы добиться качественного результата, нужно тщательно следовать значениям, указанным в таблицах. Какую сварку выбрать, точечную или шовную, зависит от ваших потребностей.

Держак для электродов точечной сварки, чертеж ручки для сварки аккумуляторов + обзор альтернативных вариантов

Продолжаем тему контактной сварки. Решил попробовать ручку для электродов. Две медные полосы, две отдельные пружины на полосы, фиксированное расстояние между электродами, микрик для автоматической сработки в конце нажатия. В целом ручка годная, можно брать. Хотя, как всегда, есть варианты дешевле — хуже и дороже — лучше.

Я заказывал у другого продавца, на 5$ дороже, по этому информация о доставке наверное не актуальна.
В комплекте всех этих ручек идет два шестигранных ключа, 4 болта под внутренний шестигранник, шайбы и провод для разъема микрика. Не понятно, зачем идет 4 болта — вполне достаточно двух, может быть запасные, если один сорвется. Но вряд ли кто-то, кроме меня, будет снимать и ставить ручку по 10 раз за день.

Корпус ручки видимо фрезерован из какого то пластика, на странице этого продавца (видимо производитель) есть интересное видео создания более дорогой ручки.

Корпус состоит из двух половин, в нем фрезерованы пазы под пружины, провода, микрик и т. д.

Внутри есть один микрик — он срабатывает при нажатии ручки до конца. В комплекте идет провод, с 2-контактным разъемом 3.5мм, длина провода 1 метр. Время срабатывания микрика не регулируется, но можно регулировать жесткость пружин, тогда микрик будет срабатывать на разном давлении на ленту.
Две пружины лежат в пазах, их поджимают две квадратные гайки. Для регулировки в комплекте идет шестигранный ключ, регулировка возможна даже когда ручка установлена для сварки. Винты немного мешают, но регулировать можно.

Интересно, что некоторые мелкие гайки и винты сделаны с нержавейки. Гайки крепления электродов, винты и гайки, скрепляющие половинки, винты с гайкой, для поджатия пружин магнитятся очень слабо.

Этим же шестигранником разбирается крепление электродов. Мне понравилась эта версия ручки потому, что я могу ставить электроды от 1мм до 4мм, Держатель электродов — просто две медные пластины, скрученные вместе и прикрученные к основным токонесущим полосам.Просто отверстия насквозь, болты и гайки. В меди нет резьбы — можно просто поменять гайки с винтами, если что. Между этими пластинами фрезерованы отверстия 1мм и 3мм, в комплекте стоят электроды 1.5мм и я ставил 3.5мм без проблем.

Сами основные пластины 4мм Х 15мм, то есть сечение 60мм, я думаю этого вполне достаточно для сварки аккумов. Вверху пластин отверстия D8, то есть соединение с сваркой надежное. Никаких винтов сбоку, как в ручке ZBU (ее обзор). Но Геннадий тоже перешел на нормальное болтовое крепление на новых версиях.

В общем пластины ходят внутри пластиковой ручки, жесткость пружин можно менять, микрик срабатывает по одной пластине. При большом желании можно поставить и второй микрик, подсоединить их последовательно. Но я думаю, что если ставить ручку не косо, то будет работать и с одним. Но в более дорогой ручке стоит два микрика.

И в дорогой версии ручки для сварки есть светодиод, который светит в место сварки. В плате таймера на педаль/микрик идет 5 в, в эту ручку тоже можно встроить светодиод, запитать его от микрика и рассчитать на 5В, я думаю что будет работать.

В общем я попробовал варить.

Была проблема, что у меня провода выходили параллельно и мне не было удобно подключать эту ручку. У меня наконечники проводов выглядели I I а на ручке — -- и мне пришлось загнуть наконечники буквой Г. Тогда все подсоединилось. Но, опять же, я не смог использовать гайки, которые шли в комплекте, по этому я ставил мои гайки барашками. Болты под шестигранник как раз в тему, обычны болты с большой шляпкой мешали бы разъему. И так разъем встает вплотную. Ну и маленькие головки болтов позволяют регулировать жесткость пружин.
Пробовал варить стандартными электродами, сразу прожег дырку в ленте — слабый прижим. Это есть в видео на 10.40 Потом отрегулировал-прижал пружины и стало варить нормально. Электроды немного липнут. Поменял один электрод на кусок провода ВВГ2.5 — ничего не поменялось, так что похоже стандартные электроды это просто куски меди.

Дальше я взял медную моножилу, зажал ее в дремель и довел до заточки карандаша на шкурке.
Получилось два электрода диаметром 3.5мм. Они варили и сильно прилипали, пока я не затупил наконечник электрода, тогда они перестали прилипать.

Минутное видео сварки разными электродами.

Для тех, кому лень читать, все это и еще кое что есть в видео:

Чертеж, размеры, внутрянка

Читайте также: