Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Записка

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
5.32 Mб
Скачать

Табл. 1.1 - Властивості металів для електродів і роликів [5]

Марка

питомий

Максимальна

мінімальн

температура

 

Матеріали

металу

електроопі

електропровідніст

а

разупрочнени

 

для

електродів і

р,

ь,

твердість

я,

 

зварювання

роликів

Ом мм2 / м

% Від

по

оС

 

 

 

 

 

електропровіднос

Бринелю,

 

 

 

 

 

 

ті

кгс / мм2

 

 

 

 

 

 

міді

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Карміевая

0,0219

85

110

300

Латунь, бронза

бронза

 

 

 

 

 

 

 

Бр.Кд-1 (МК)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хромокарміев

0,0219

85

110

370

Латунь,

ая бронза

 

 

 

 

 

бронза,

Бр.ХКд-0,5-0,3

 

 

 

 

 

низьколеговані

 

 

 

 

 

 

 

сталі, титан *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хромова

0,023

80

120

370

Латунь,

бронза

 

 

 

 

 

бронза,

Бр.Х

 

 

 

 

 

низьколеговані

 

 

 

 

 

 

 

сталі, титан *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хромоцірко-

0,023

80

140

500

Низьколегован

нієва бронза

 

 

 

 

 

і сталі, титан

Бр.ХЦр-0,6-

 

 

 

 

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сплав

0,025

75

110

380

Корозійностійк

Мц4

 

 

 

 

 

і,

жароміцні

 

 

 

 

 

 

 

сталі та сплави,

 

 

 

 

 

 

 

титан *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бронза

0,0385

50

170

510

Корозійностійк

Бр.НБТ

 

 

 

 

 

і,

жароміцні

 

 

 

 

 

 

 

сталі та сплави,

 

 

 

 

 

 

 

титан

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Для металу товщиною 0,6 мм і менше

 

 

 

 

Для електродів і роликів використовують спеціальні мідні сплави, що володіють високою жароміцністю і електропровідністю (Табл.1.1).

Найкращим металом для електродів і роликів, застосовуваних при зварюванні корозійностійких, жароміцних сталей і сплавів і титану, є бронза Бр.НБТ, яку випускають у вигляді термічно оброблених катаних плит і литих циліндричних заготовок. З бронзи Бр.НБТ особливо доцільно виготовляти фігурні електроди, т.к. для забезпечення необхідної твердості не вимагається загартовки, яка необхідна для кадмиевой міді, сплаву Мц5Б

і бронзи Бр.Х.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

Арк.

27

Не рекомендується використовувати електроди і ролики з бронзи Бр.НБТ для зварювання низьколегованих сталей, особливо без зовнішнього охолодження, через можливе налипання міді на поверхню деталей в місці контакту з електродами.

Найбільш універсальним є сплав Мц5Б, його можна використовувати для електродів і роликів при зварюванні всіх розглянутих металів. Однак сплав Мц5Б кілька складний у виготовленні і термомеханічної обробці,

тому не отримав широкого розповсюдження. Крім того, його стійкість при зварюванні корозійностійких і жароміцних сталей і сплавів значно нижче,

ніж у бронзи Бр.НБТ. При точковому зварюванні корозійностійких сталей товщиною 1,5 + 1,5 мм стійкість електродів зі сплаву Бр.НБТ становить у середньому 7-8 тис. Точок, з бронзи Бр.Х - 2-3 тис. Точок, а при роликового зварювання - відповідно 350 і 90 м шва.

Найбільше застосування для точкового зварювання отримали електроди з плоскою і сферичною поверхнею і ролики з циліндричною і сферичної робочою поверхнею. Розміри робочої поверхні електродів вибирають залежно від товщини зварювальних деталей; для більшості металів форма поверхні може бути плоскою (циліндричної для роликів) або сферичної (Табл. 1.2).

Арк.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

28

 

Табл. 1.2 - Розміри електродів і роликів [6]

Товщина

 

Електроди

 

 

Ролики

 

тонкого листа,

 

 

 

 

 

 

 

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

dэл

 

Rэл

S

f

Rэл

 

 

 

 

 

 

 

 

0.3

12

3.0

 

15-25

6.0

3.0

15-25

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

12

4.0

 

25-50

6.0

4.0

25-30

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

12

5.0

 

50-75

10.0

5.0

50-75

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

12

5.0

 

75-100

10.0

5.0

75-100

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

16

6.0

 

75-100

12.0

6.0

75-100

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5

16

7.0

 

100-150

12.0

7.0

100-150

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0

20

8.0

 

100-150

15.0

8.0

100-150

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5

20

9.0

 

150-200

18.0

10.0

150-200

 

 

 

 

 

 

 

 

3.0

25

10.0

 

150-200

20.0

10.0

150-200

 

 

 

 

 

 

 

 

Примітка: Розміри D і S мінімально рекомендовані

Електроди зі сферичною робочою поверхнею краще відводять теплоту,

мають велику стійкість і менш чутливі до перекосів осей електродів при їх установці, ніж електроди з плоскою робочою поверхнею, тому їх використовують при зварюванні на підвісних машинах (кліщах).

При зварюванні електродами зі сферичною робочою поверхнею зміна

Fзв більшою мірою впливає на розміри литий зони, ніж при використанні

електродів з плоскою поверхнею, особливо при зварюванні пластичних металів. Однак при зменшенні Iзв і tзв від заданого значення d і А знижуються

менше при зварюванні електродами зі сферичною поверхнею, ніж при зварюванні електродами з плоскою поверхнею.

При використанні сферичних електродів площа контакту електрод-

деталь на початку зварювання значно менше, ніж наприкінці. Це призводить до того, що на машинах з пологою навантажувальної характеристикою

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

Арк.

29

(машини з великим Zм, кліщі з кабелем) щільність струму в контакті електрод-деталь при включенні може бути дуже високою, що сприяє зниженню стійкості електродів. Тому доцільно застосовувати плавне наростання Iзв, яке забезпечує практично постійну щільність струму в

контакті.

При точкової і роликового зварювання мідних і титанових сплавів переважно застосовувати електроди і ролики зі сферичною робочою поверхнею. В окремих випадках використання тільки сферичної поверхні забезпечує необхідну якість з'єднань, наприклад при зварюванні деталей нерівній товщини.

Електроди в більшості випадків з'єднуються з електродотримачами за допомогою конусної посадочної частини. За ГОСТ 14111-90 на прямі електроди конусність посадочної частини прийнята 1:10 для електродів діаметром D≤25 мм і 1: 5 для електродів D> 25 мм. Залежно від діаметра електрода практично допустиме зусилля стиснення Fел = (4-5) D2 кгс.

На практиці для зварювання різних деталей і вузлів застосовуються різноманітні електроди і електродотримачі. Для отримання точкових з'єднань стабільної якості краще застосовувати фігурні електродотримачі,

ніж фігурні електроди. Фігурні електродотримачі мають більший термін служби, а також мають кращі умови для охолодження електродів, що підвищує їх стійкість.

Рис. 1.13 - Електроди різних конструкцій

Арк.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

30

 

На рис. 1.13. показані деякі електроди спеціального призначення.

Зварку Т-подібного профілю з листом виконують з використанням нижнього електрода з прорізом під вертикальну стінку профілю (рис.1.13,

I). При зварюванні деталей нерівній товщини, коли неприпустима глибока вм'ятина на поверхні тонкої деталі, може бути застосований електрод 1 зі сталевим кільцем 2 на робочій поверхні, стабілізуючим площа контакту електрод-деталь (рис. 1.13 а, II). Наявність мідної фольги 3 між електродом і деталлю виключає підпали в контакті кільце - деталь. Для герметизації тонкостінних трубок 3 з корозійностійкої сталі за допомогою точкового зварювання використовують електрод 1 з довгастої робочою поверхнею

(рис. 1.13. а, III). Сталева насадка 2 концентрує струм і дозволяє виробляти смятие трубок без небезпеки пошкодження робочої поверхні. На робочій поверхні електродів 1 можуть бути закріплені сталеві трубки 2, стабілізуючі контакт електрод-деталь і зменшують знос електродів (рис. 1.13 а, IV, V).

При точковому зварюванні осі електродів повинні бути перпендикулярні поверхням деталей, що зварюються. Тому деталі, що мають ухили (плавно змінюється товщину), доцільно зварювати з використанням самовстановлюються поворотного електрода зі сферичною опорою (рис. 1.13 б).

Для точкового зварювання деталей з великим відношенням товщин іноді з боку тонкої деталі встановлюють електрод (рис. 1.13 в, I), робоча частина якого виконана з металу з низькою теплоелектропровідністью

(вольфраму, молібдену і т. П.). Такий електрод складається з мідного корпусу 1 і вставки 2, припаяної в корпусі. Робочу частину електрода 3 іноді виконують змінною і закріплюють на корпусі електрода 1 накидною гайкою

2 (Ріс.1.13 в, II). Електрод забезпечує швидку заміну робочої частини при її зносі або при необхідності - перестановку вставки з іншою формою робочої поверхні.

Арк.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

31

 

Для роликового зварювання застосовують ролики складовою конструкції, у яких підставу 1 з мідного сплаву, а припаяна до нього робоча частина 2 - з вольфраму або молібдену (Ріс.1.13 в, III). При роликового зварювання швів великої протяжності на деталях малої товщини (0,2-0,5 мм)

робоча поверхня роликів швидко зношується, у зв'язку з чим погіршується якість зварювання. У таких випадках ролики мають канавку, в якій поміщена дріт їх холоднотянутой міді (рис.1.14), перемотувати при обертанні роликів з однієї котушки на іншу. Цей спосіб забезпечує стабільну форму робочої поверхні і багаторазове використання електрода-дроту при роликового зварювання деталей малої товщини або деталей з покриттям.

 

 

 

 

Рис. 1.14 - Роликове зварювання тонких листів з

Рис. 1.15 - Електроди для точкового

використанням дроту:

зварювання листів нерівній товщини:

1

- ролики; 2 - дріт;

1

- 4-х електродна голівка;

3

- зварювані листи

2

- ролик

 

 

 

 

Щоб уникнути частої зміни електродів, для зварювання на одній машині деталей різної товщини можуть бути використані Багатоелектродні головки. В головку встановлюють електроди з робочою поверхнею різної форми. При точковому зварюванні деталей нерівній товщини важливо забезпечити стабільну робочу поверхню електрода з боку тонкої деталі. Для цієї мети використовують Багатоелектродні головку 1; з боку товстої деталі встановлюють ролик 2 (рис.1.15). При зносі робочої поверхні електрода його замінюють новим, повертаючи головку. Багатоелектродні головки дозволяють також без знімання електродів зі зварювальної машини автоматично зачищати електрод, що не здійснює в даний момент зварювання.

Арк.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

32

 

Іноді електроди підводять струм до зварюваних деталей але не пов'язані безпосередньо зі зварювальної машиною. Наприклад необхідно зварити поздовжнім роликовим швом тонкостінні труби малого діаметра

(10-40 мм). Для цього заготовку труби 1 з мідною оправкой 2 поміщають між роликами поперечної зварювальної машини (рис. 5а). Таким чином можуть бути зварені шви досить великої довжини. Для зварювання деталей

1 коробчатої форми використовують електрод-шаблон 2, закріплений на осі

3 для повороту його після зварювання першого шва (ріс.1.16 б).

Рис. 1.16. Електроди-оправлення, застосовувані на роликових машинах поперечної зварювання:

а - зварювання тонкостінної труби;

б - зварювання кожуха;

1- деталі; 2 - електроди; 3 – вісь Стійкість електродів і роликів залежить від умов їх охолодження.

Електроди для точкового зварювання повинні мати внутрішнє водяне охолодження. Для цього електроди з боку посадочної частини мають отвір,

в який вводиться трубка, закріплена в електродотримача. Вода надходить по трубці, омиває дно і стінки отвори і через простір між внутрішніми стінками електрода і трубкою проходить в Електродотримачі. Кінець трубки повинен мати скіс під кутом 45 °, край якого повинен відстояти від дна електрода на

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

Арк.

33

2-4 мм. При збільшенні цієї відстані утворюються повітряні бульбашки і погіршується охолодження робочої поверхні електрода.

На стійкість електродів впливає відстань від робочої поверхні до дна охолоджувального каналу. При зменшенні цієї відстані підвищується стійкість електродів (число точок до переточки), але зменшується число його можливих переточок до повного зносу і тим самим скорочується термін його служби. Аналізуючи вплив цих двох факторів на витрати електродного металу, а отже, і на вартість електродів встановлено, що відстань від дна до робочої поверхні має становити (0,7 -0,8) D (де D -

зовнішній діаметр електрода). Для посилення інтенсивності охолодження при точковому зварюванні можна застосовувати додаткове водяне охолодження електродів і місця зварювання. Вода в цьому випадку подається через отвори в електродах або окремо по спеціальній трубці зовнішнього охолодження. Іноді застосовують внутрішнє охолодження рідинами з температурою нижче 0 ° С або стисненим повітрям.

При роликового зварювання частіше застосовують зовнішнє охолодження роликів і місця зварювання. Однак такий спосіб охолодження не придатний при зварюванні сталей, що гартуються. Якщо при точковому зварюванні легко здійснити внутрішнє охолодження електродів то при роликового зварювання це досить складне завдання.

При експлуатації електродів і роликів періодично необхідно зачищати і відновлювати їх робочу поверхню. Електроди з плоскою робочою поверхнею зазвичай зачищають особистим напилком і абразивним полотном, електроди зі сферичною робочою поверхнею - за допомогою гумової подушки товщиною 15-20 мм, оберненої абразивним полотном.

Робочу поверхню електродів найчастіше відновлюють на токарних верстатах. Для отримання робочої поверхні правильної форми доцільно використовувати спеціальні фасонні різці.

Арк.

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

34

 

1.4 Види спрацювань електродів

На жаль доводиться стикатися з відсутністю розуміння причинно наслідкових зв'язків. Начебто і матеріал електрода підібраний правильно та охолодження функціонує нормально, і деталі чисті і режим "більш-менш" -

а витрата електродів все одно велика. Доводиться зупиняти машину для обслуговування або псується якість продукції та ін. Спробуємо виділити деякі фактори, що впливають на знос електрода [7].

1. Контактне зварювання пакета - тонка деталь - товста деталь (рази в

4-5 товстіші) - тонка деталь. Допустим конструктор вніс розташування точок грунтуючись на кроці для тонкого матеріалу. Якщо взяти в розрахунок режим - то для першої точки він буде один а для наступної буде шунтування струму через сусідні точки і дуже велике. Навіть якщо електричної потужності машини контактного зварювання вистачає для потрібного збільшення струму, в справу вступає той факт, що значна частина струму тече в контакті електрод деталь але не через майбутнє зварене з'єднання. Можна міняти контактну площадку, матеріал електрода,

настройки режиму зварювання - але підвищений знос все одно буде. Товста деталь в середині в даному випадку значно скорочує можливі шляхи шунтуючих струмів - просто невдале з'єднання. Вихід, якщо необхідно по міцності характеристиками - переходити на рельєфну, багатоточкову або односторонню контактну зварку.

2. Забруднення розглядати не будемо - це відноситься більше до технологічної дисципліни розглянемо покриття на поверхні. Контактна точкове зварювання оцинкованої, освинцьованої сталі. У цьому випадку при зварюванні кожної точки відбувається перенесення частини покриття не тільки на поверхню але й в матеріал електроду. Можна компенсувати втрату електропровідності (сучасні машини можуть це зробити автоматично),

проте в цьому випадку буде наростати процес дифузії цинку вглиб електрода і його нагрівання. Далі все це викличе розміцнення і швидкий

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

Арк.

35

знос електрода з потрібною великою глибиною його правки. Найбільш дієвим способом продовження життя електродів є їх поверхневе очищення

(при контактного точкового зварювання - обкатка) зі зняттям основного забруднення і часткової награтовкой поверхні. Так, обкатуючі ролики взагалі то знижують ресурс ролика машини шовного зварювання, але без них ресурс буде ще менше.

3. Ще раз зупинимося на зварюванні плакуючих матеріалів – оцинкованих, аллітованних, оксидних, освинцованних в різному поєднанні.

Тут грає значення не тільки спорідненість, наприклад цинку з матеріалом електрода але й значна зміна контактного опору між деталями і електродами в процесі зварювання. Далеко не завжди вдається налаштувати оптимальний режим зварювання без використання зворотних зв'язків для регулювання струму. Висновок - якщо у вас передбачається зварювання таких матеріалів

- не купуйте дешеву машину - віддасте гроші на електродах і простоях при їх заміні. Ну а якщо ще в ваших виробах трапляються різні поєднання покритих, непокритих і забруднення деталей - наприклад як при контактному зварюванні авторемонті - струмове регулювання процесу є дуже корисною функцією і дозволяє отримувати однорідне якість навіть при значних змінах умов і підготовки під зварювання.

4. Машини контактного зварювання мають ще й параметри по жорсткості конструкції, швидкості спрацьовування приводів, наростання зусилля та ін. Так само позиціонування вироби перед зварюванням в потрібній площині теж грає свою роль. Якщо зварювальний струм починає проходити ще до того як деталі стиснулися і перестали зміщуватися - знос електродів контактного зварювання буде підвищеним.

Якість зварювання безпосередньо залежить від однорідності умов протікання струму і можливостей системи регулювання впоратися з виникаючими відхиленнями. При простому регулюванні потужності в % від можливості машини виникають відхилення при внесенні феромагнітної

Зм. Арк. № документу

Підпис Дата

Арк.

36