Электроды для контактной сварки

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.

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!

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.

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.

Конструкции электродов

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Конструкция электродов для точечной сварки

Электроды для точечной сварки

Характеристика:

• Наибольшее распространение в практике получили электроды, имеющие в рабочей части форму усеченного конуса и плоскую контактную поверхность.
• Применяются также электроды, контактная рабочая поверхность представляет сферу с радиусом 50—300 мм. Типы электродов показаны на рис.
• Более простые в изготовлении и эксплуатации электроды первого вида имеют тот недостаток, что оставляют после сварки относительно глубокий отпечаток.

Кроме того, даже при незначительном перекосе деталей относительно оси электродов их контактирование будет резко неравномерным, что сопряжено с возможностью появления выплесков в местах слабого соприкосновения и глубокого вмятинy в местах сильного сжатия.

Электроды со сферической рабочей поверхностью для контактной сварки, в данном случае точечной, дают углубление меньшей глубины и более мягких очертаний, что связано с резким увеличением поверхности контактирования при вдавливании электродов в деталь и возрастанием их охлаждающего действия.

Кратко об электродах для точечной сварки

Незначительные перекосы деталей неопасны. Изготовление и эксплуатация таких электродов несколько дороже. Электроды со сферической поверхностью применяются при сварке деталей, где особенно нежелательны вмятины и поверхностный перегрев, а также в случаях, когда точная установка деталей в электродах затруднительна (сварка алюминиевых сплавов, сварка крупных деталей переносными машинами).

Особенности применения

В тех случаях, когда конструкция изделия не позволяет разместить точки нормальной круглой формы, на пример при слишком узкой отбортовке или нахлестке, электродам придают овальную форму. Шунтирование. Ток при сварке идет через металл не только по оси электродов. Часть его, как показано на фиг. 18, неизбежно ответвляется через соседние, ранее сваренные точки.

В отдельных случаях шунтирование может так возрасти, что вызовет недостаток тока и нагрева зоны сварки.

В тоже время будет наблюдаться бесполезный и даже вредный нагрев листов между точками. Доля шунтирующегося тока — степень шунтирования — зависит только от отношения электрического сопротивления участка шунтирования к сопротивлению в зоне сварки.

Следует знать:

• Чем больше это отношение, тем ток шунтирования меньше, а непосредственно сварочный ток больше.
• Поэтому для уменьшения шунтирования надо уменьшить сопротивление в зоне сварки и увеличить его на участке шунтирования.

Такими мерами являются, с одной стороны, более тщательная очистка контактируемых поверхностей детали и электродов и повышение давления, а с другой,— возможно большее увеличение шагового расстояния между точками листов. Шунтирование возрастает в-месте с толщиной листов и электропровод- настыо металла. Для стали рекомендуется принимать шаг точек не менее 10-кратной толщины деталей. Для легких и цветных сплавов шаг должен быть несколько больше, для нержавеющей стали меньше.

В случае, когда шаг принимается меньшим, чем рекомендуемый, надо увеличивать силу тока.

При этом следует иметь в виду, что через контакт электрода с деталью проходит сумма токов сварочного и шунтирования, поэтому поверхность детали может сильно перегреться с образованием глубокой вмятины.