Электроды для контактной сварки: предназначение, особенности выбора и характеристики

Электроды для контактной сварки

Электроды для контактной сварки предназначены для подвода тока к элементам, их сжатия и отвода выделяющегося тепла. Эта деталь является одной из самых важных в оборудовании, так как от ее формы зависит возможность обработки узла. Устойчивость же электрода определяет уровень качества сварки и длительность беспрерывной работы. Электроды бывают фигурными и прямыми. Производство элементов прямого типа регламентировано в стандарте ГОСТ 14111–77 .

Фигурные детали характеризуются тем, что их ось смещена относительно конуса (посадочной поверхности). Они используются для сварки узлов и элементов непростой формы, до которых трудно добраться.

Особенности конструкции

Электроды, предназначенные для контактной сварки, включают в свой состав цилиндрическую часть, рабочую и посадочную части. Во внутренней полости элемента находится специальный канал, который предназначен для подачи воды, охлаждающей электродержатель.

Рабочая часть обладает сферической или плоской поверхностью. Ее диметр подбирается в соответствии с толщиной обрабатываемых изделий и используемого материала. Прочность же электрода обеспечивается средней частью.

Часть посадочная должна иметь конусную форму, чтобы деталь надежно фиксировалась в электродержателе. Ее обработка должна происходить с чистотой не менее 7 класса.

На пользовательские свойства детали влияет расстояние от самого дна охлаждающего канала до рабочего края: срок службы, устойчивость и т. д. Если это расстояние будет небольшим, то охлаждение элемента будет происходить гораздо эффективнее, однако он при этом сможет выдержать гораздо меньшее количество переточек.

Вставки на основе молибдена и вольфрама помещаются внутрь медных деталей. Изделия, сделанные таким способом, используются для сварки анодированной или оцинкованной стали.

Материалы производства

Устойчивость электродов представляет собой способность элементов не терять свою форму и размеры, а также противостоять переносу материала свариваемых элементов и электродов. Данный показатель определяется материалом и конструкцией сварочного электрода, а также условиями и режимом работы. Износ деталей находится в зависимости от особенностей рабочего инструмента (угол рабочей поверхности, диаметр, материал и т. д. ). Оплавление, чрезмерный нагрев, окисление во время эксплуатации электрода в коррозионной и/или влажной среде, смещение или перекос, деформация при сжатии и прочие факторы значительно повышают износ рабочих элементов.

Материал инструмента должен подбираться в соответствии со следующими правилами:

1. Его уровень электропроводности должен быть сравним с чистой медью;
2. Эффективная теплопроводность;
3. Высокая степень механической стойкости;
4. Простота обработки резанием или высоким давлением;
5. Устойчивость к циклическим нагревам.

В сравнении со стопроцентной медью ее сплавы обладают большей устойчивостью к нагрузкам механического плана, потому для таких изделий используются именно медные сплавы. Легирование изделия цинком, бериллием, хромом, магнием, цирконием не уменьшает показатели электропроводности, но существенно увеличивает прочность, а кремний, железо и никель увеличивают его твердость.

Выбор

В процессе выбора подходящих электродов для точечной сварки следует обратить особое внимание на размеры и форму рабочего элемента изделия. Также следует учитывать характеристики обрабатываемого материала, его толщину, форму сварочных узлов и режим сварки.

У инструмента для контактной сварки бывают разные рабочие поверхности:

Изделия, имеющие сферическую рабочую поверхность, не особо чувствительны к скосам, потому они нередко используются на подвесных и радиальных установках, а также для фигурных электродов с прогибом. Изготовители из РФ советуют для обработки легких сплавов именно эту разновидность электродов, так как они позволяют предотвратить появление подрезов и вмятин при точечной сварке. Однако предотвратить эту проблему можно и в том случае, если пользоваться плоскими электродами, торец которых увеличен. А электроды, оснащенные шарнирами, могут даже заменить электроды сферического типа, но они рекомендованы для сварки металлических листов, толщина которых не превышает полутора миллиметров.

Габариты рабочего элемента инструмента подбираются в соответствии с типом и толщиной обрабатываемых материалов. Результаты исследования, которое было проведено экспертами французской компании «ARO» показали, что рассчитать необходимый диаметр можно, воспользовавшись следующей формулой:

dэл = 3 мм + 2t, где «t» — толщина листов, которые подлежат сварке.

Сложнее подсчитать необходимый диаметр инструмента при неодинаковой толщине листов, сварке материалов разного типа и сварке целого «пакета» элементов. Понятно, что для работы с деталями разной толщины, диаметр изделия нужно подбирать относительно самого тонкого металлического листа.

При сварке комплекта элементов диаметр следует подбирать, руководствуясь толщиной внешних элементов. Для сварки материалов различного типа наименьшее проплавление имеет металлический сплав с минимальным удельным электросопротивлением. В таком случае следует применять приспособление, сделанное из материала повышенной теплопроводности.

Сварочные электроды: виды и характеристики

Сварочные электроды следует делить по назначению, составу обмазки (её типу), методам использования (род применяемого сварочного тока). Принципы сварки стержнями, покрытыми обмазкой, основаны на их плавлении с использованием электрического тока. При этом материал покрытия одновременно превращается в смесь газов и защитный шлак, которые защищают зону сварки. Состав металла стержня зависит от состава свариваемых деталей: это может быть сталь, чугун, смесь меди или алюминия с другими (вспомогательными) элементами.

Классификация по назначению

Электроды предназначены для сварки:

• Сталей: низкоуглеродистых, высокоуглеродистых, легированных — в том числе, нержавеющих и жаропрочных (аустенитных).
• Чугунов — сплавов с повышенным содержанием углерода — 2,14% или более.
• Алюминия и сплавов.
• Меди, латуни и бронзы.

1. Для сварки сталей разных марок
2. Для работы с чугунными сплавами
3. Для сварки алюминия
4. Для работы с медью и её сплавами

Чтобы обеспечить качественное соединение, нужно стараться, чтобы материал электрода по составу максимально соответствовал сплаву свариваемых деталей.

Пример маркировки

Производитель при определении буквенно-численной комбинации включает в неё данные:

• О составе металла.
• Особенности обмазки.

• Данные о диаметре электрода.

Пример: электроды марки Уони. На пачке видно надпись: Э42А-УОНИ-13/45-3,0-УД)/(Е432(5)-Б10.

Для расшифровки слева направо проще всего указать информацию в столбик:

• Э42А — электрод для ручной дуговой сварки. Получаемая в результате прочность шва — 420 МПа. (А) — пластичность повышена:
• УОНИ 13 — наименование марки. Первые буквы расшифровываются так: универсальная обмазка Научного-Исследовательского Института №13;
• 45 — предел прочности наплавки — 450 МПа;
• 3,0 — диаметр стержня без учёта слоя обмазки;
• У — говорит о том, что предназначены для сваривания углеродистых сталей, низколегированных конструкций;
• Д — тип покрытия: толстое;
• Е432 (5) — индекс говорит о характеристике шва, который должен получиться в идеале;
• 43 — минимальная прочность на разрыв: не меньше 430 МПа;
• 2 — относительное удлинение — от 24%;
• 5 — сварка возможна при температуре (минимум) до -40˚С; при этом обеспечивается значение ударной вязкости металла шва 34 Дж/кв. см;
• Б — покрытие по составу: основное;
• 1 — пространственное положение шва: любое.
• — сварка допускается лишь дугой с постоянными характеристиками (DC) и прямой полярностью.

Популярные марки

По ряду причин некоторые электроды стали популярны среди профессионалов и любителей.

Причины:

• Особое качество материалов.
• Малая стоимость за килограмм.

• Доступность в большинстве регионов.

Особенности электродов для контактного сваривания, их виды и характеристики

Контактная сварка – процесс, который не похож на знакомый нам процесс варки металла. Поэтому электроды для точечной сварки не похожи на обычные сварочные с покрытием.

Форму для электродов необходимо тщательно подбирать, как и материал. Надо учесть множество моментов, чтобы приобрести именно вам нужный вариант.

Далее рассказывается из каких материалов изготавливают такие электроды, какими они могут быть.

Общая информация

Если вы хоть раз видели процесс контактной сварки, то, определенно, заметили, что модели, применяемые здесь, отличаются от привычных штучных стержней.

Прут из металла, покрытый специальным составом – вот как представляют его себе большинство сварщиков. Но они совершенно другие для такой сварки.

Они могут быть различных форм и представляют из себя изделия из металла, цилиндрической формы, имеют заостренный конец. Их диаметр существенно отличается в большую сторону по сравнению с обычными изделиями.

Форма

Самая распространенная форма – прямая. Такие модели применяют для соединения листового металла, легкодоступных процессов. У них нет сложных изгибов, они просты в производстве, их изготавливают из разных металлов и используют чаще остальных.

Чтобы соединение было прочным, состав электродов и основного материала должны иметь подобный состав. Исходя из материала основного металла, и нужно подбирать материал для производства электродов.

И это должно учитываться для изделий любого размера и конфигурации, какой бы состав не был у основного материала.

В современной жизни существуют очень сложные для сварки задачи. Поэтому производители представляют множество форм и размеров.

Прямые не всегда могут сформировать сварную точку ведь зачастую, сварка проводится в сложных условиях, сложнодоступных местах или на сложных деталях. Поэтому нет другого выхода, как использовать изделия разнообразных замысловатых и изогнутых форм.

Для производства моделей прямой формы применяется простейшее оборудование. Оно работает по установленному шаблону. Необходимо заранее, на этапе проекта, исключить все возможные ошибки и недочеты, чтобы сделать сложную модель.

Поэтому первым этапом производства всегда идет изготовление полноразмерной модели. Производство нестандартных форм требует высококлассных специалистов и пристального внимания.

Процесс охлаждения

Для охлаждения электрода в ходе такой сварки применяют воду, которая поступает по трубкам, либо через отверстия в нем самом. Это необходимо, так как на электроды идет серьезное температурное воздействие и необходимо своевременное охлаждение.

И наружное или внутреннее охлаждение водой используют потому, что воздуха для этого недостаточно.

При использовании сложных изделий, качественному охлаждению необходимо уделять особое внимание. Именно из-за особенностей их конструкции, охлаждение таких моделей может привести к появлению трудностей.

Не столь важно, прямую или фигурную модель вы используете, но если электрод достаточно большого размера, то вдоль корпуса можно припаять две медные трубки для оперативной подачи воды.

Необходимо учитывать, что охлаждение при контактной сварке проходит хуже, чем у обычных прутов, покрытых специальным составом. Чтобы не возникало перегрева, интенсивность сварки нужно регулярно понижать.

Это нужно помнить, если вы используете модель непростой конфигурации.

Материал для изготовления

Сам процесс контактной сварки предполагает высокие температуры, напряжение, сжатие, неравномерный прогрев электрода. Поэтому материал для таких моделей не должен быть любым.

Их необходимо изготовить из металла, характеристики которого позволяют им выдерживать все нагрузки. Только если форма изделия будет оставаться неизменной, сварочные работы будут качественными.

Если конфигурация начнет меняться от высоких нагрузок – качество соединения моментально будет ухудшаться.

Какие воздействия приведут к изменению конфигурации электрода? При контактной сварке электрод плавится, окисляется, постоянно перегревается.

Поэтому вопрос выбора состава для производства электрода — один из важнейших в проведении работ на необходимом уровне.

Для такого вида сварки применяется, в основном, медь. Но медь — не жаропрочная, поэтому ее никогда не применяют в чистом виде. А жаропрочность для таких работ очень важна.

Специалисты знают эту особенность, поэтому учитывая ее, используют разные медные сплавы. Это возможно благодаря использованию не чистой меди, а ее сплавов. Сплав получают, добавлением в медь легирующих компонентов.

Например, бериллия, кадмия, хрома, алюминия, цинка, магния, циркония и других металлов. Из-за легирующих компонентов, медные изделия сохраняют при себе высокую электропроводность.

Они получают лучшие характеристики, важные в эксплуатации. Варианты из медного сплава с легирующим компонентом, теряют свои характеристики в шесть раз медленнее, чем исключительно медные.

Но забыть о сложностях не получится, если во время приобретения вы просто возьмете вариант из какого-то медного сплава с любым легирующим компонентом. Для контактной сварки необходимо учесть и особенности материала, который вы планируете варить.

Вариант с медью, вольфрамом и молибденом в составе необходим, если основным материалом сварки будет оцинкованная сталь. Такие модели сохранят свои характеристики, будут достаточно прочными относительно основного металла.

Заключение

Необходимо точно знать, какой вид работ вас ожидает, заранее — до старта процесса. Модель нужно подбирать исходя именно из этого.

Они бывают разнообразных замысловатых конфигураций, размеров. Могут быть простейшими, а может их состав невозможно выговорить, запомнить — настолько он сложен.

Необходимо ответить на много вопросов, прежде чем сделать выбор. Какой состав, толщина у основного материала для контактной сварки? В каких условиях процесс будет происходить?

Место сложнодоступное? Каждый вопрос требует точного ответа. У вас уже есть такой опыт? Поделитесь им в комментариях ниже. Ваши знания будут очень полезны! И успехов в работе!

Электроды для контактной сварки

Время чтения: 5 минут

Электроды для точечной сварки совсем непохожи на классические штучные электроды с покрытием. Да и сама контактная сварка существенно отличается от любой другой привычной для нас технологии соединения металлов.

Поэтому не удивительно, что форма и материал для электродов контактной сварки нужно подбирать с особым вниманием и учитывать множество нюансов, чтобы не ошибиться. В этой статье мы кратко расскажем, какими бывают электроды для контактной сварки и из чего они изготавливаются.

Общая информация

Если вы имеете представление о контактной сварке, то наверняка заметили, что применяемые в этой технологии электроды разительно отличаются от привычных штучных стержней. Для большинства сварщиков электрод — это металлический пруток, имеющий специальное покрытие. Но в контактной сварке используются электроды другого типа.

Они представляют собой металлические изделия цилиндрической формы с заостренным концом. Их диаметр намного больше, чем у стандартного штучного электрода с покрытием. При этом электроды для контактной сварки могут быть самых разнообразных форм.

Форма электродов

Наиболее применяемая форма — прямая. Такие электроды не имеют изгибов, просты в изготовлении и используются чаще всего. Подходят для сварки листового металла и не труднодоступной сварки. Могут быть изготовлены из различных металлов.

Кстати, материал электрода должен подбираться исходя из материала основного металла, который вы будете варить. И электроды, и металл должны иметь схожий состав, чтобы соединение получилось прочным и долговечным. Это касается электродов любой формы и размера.

Но электроды прямой формы не всегда способны сформировать сварную точку, когда проводится сварка в труднодоступных местах или деталь сложная. В таких случаях используют электроды изогнутой формы. Ниже вы можете видеть лишь немногие из возможных форм. Современные производители предлагают десятки разновидностей для выполнения даже самых сложных задач.

Чтобы изготовить электрод прямой формы, можно использовать недорогое оборудование, работающее по заданному шаблону. А вот для изготовления электрода сложной формы предварительно изготавливают его модель в полную величину. Это необходимо, чтобы еще на стадии проектирования изделия исключить ошибки и недочеты. Сложная форма требует повышенного внимания и опытных специалистов.

Охлаждение

Во время контактной сварки электроды подвергаются существенным температурным нагрузкам. Поэтому они нуждаются в оперативном охлаждении. И воздуха здесь недостаточно. Чаще всего применяется внутреннее или наружное охлаждение с помощью воды. Вода подается либо по специальным трубкам, либо прямо сквозь отверстия в электроде.

Охлаждение электродов сложной формы зачастую приводит к трудностям. А все из-за особенной его конструкции. Поэтому при использовании фигурных электродов уделите особое внимание их эффективному охлаждению.

Если применяется электрод большого размера (не важно, прямой или фигурный), то вдоль его корпуса можно припаять две медные трубки и через них пустить воду. Учтите, что электроды для контактной сварки всегда охлаждаются хуже, чем обычные штучные стержни с покрытием. Поэтому для их эффективного охлаждения периодически снижайте темп сварочных работ, чтобы электроды не перегревались. Это особенно касается электродов сложной формы.

Материал электродов

Материал электродов для контактной сварки не может быть абсолютно любым. Сама контактная сварка предполагает высокие температуры, сжатие, напряжение, неравномерный прогрев электрода и прочее. Соответственно, металл, из которого будут изготовлены электроды, должен обладать характеристиками, которые позволят изделию противостоять всем нагрузкам. Ведь чем дольше форма электрода будет оставаться неизменной, тем качественнее будут сварные точки. Как только форма начнет меняться под воздействием нагрузок, так сразу начнет ухудшаться качество соединений.

Что еще может привести к деформации электрода? Постоянный перегрев, плавление или даже окисление — все это ждет электроды, применяемые при контактной сварке. Поэтому важно правильно подобрать материал, из которого они будут изготовлены.

Основным материалом является медь. Но она никогда не используется в чистом виде, поскольку не является жаропрочной. А это важно при контактной сварке. Производители учитывают эту особенность и применяют различные медные сплавы, в составе которых помимо меди есть разные легирующие компоненты.

Это может быть хром, алюминий, цинк, магний, кадмий, цирконий, бериллий и некоторые другие металлы. Благодаря им медные электроды не теряют своей высокой электропроводности, при этом приобретают улучшенные эксплуатационные характеристики. Для сравнения, исключительно медные электроды приходят в негодность в 6 раз быстрее, чем электроды, изготовленные из смеси меди и любого легирующего компонента.

Но это не значит, что при покупке электродов вы можете просто выбрать изделия с выше описанным составом и забыть о трудностях. Нужно также учитывать особенности металла, который вы будете варить. Так, например, если вы будете работать с оцинкованной сталью, то необходимо приобрести электроды с медью, вольфрамом и молибденом в составе. Так электроды будут достаточно твердыми и стойкими по отношению к основному металлу. И не придут в негодность.

Вместо заключения

Материалы для электродов, их форма и размер могут быть самыми разнообразными: от примитивных и простых до замысловатых и с трудно выговариваемым составом. Здесь важно четко осознавать, какой тип работ вам предстоит. И уже, исходя из этого, подбирать электроды.

Какой металл вы варите? Какова его толщина? В каком пространственном положении будет происходить сварка? Вы должны дать ответ на каждый из этих вопросов, чтобы правильно выбрать электроды для контактной сварки. Если у вас уже есть опыт, поделитесь им в комментариях ниже. Любой совет будет полезен для всех новичков. Желаем удачи в работе!