Записка
.pdf
Рис.2.3 - Зовнішній вигляд пластин з ядрами та отворами після відриву
Рис. 2.4 - Зміна діаметру ядра точки в залежності від кількості зварених точок різних матеріалів при контактному зварюванні оцинкованої сталі.
1 - електрод з хромової бронзи (БрХ), 2 - біметалічний електрод (робоча частина із КДУМа приварена до мідної основи, 3 - біметалічний електрод
(робоча частина наплавлена спеціальним матеріалом).
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
67
Рис.2.5 - Зміна точки в залежності від кількості зварених точок
1 - мідб, електрод зі вставкою дослідного ДУКМА; 2 - БрХЦр; 3 -
біметалічний електрод (робоча частина наплавлена спеціальним матеріалом); 4 - ДУКМ (постачання "Уралэлектромеди").
Рис. - 2.6 Зовнішній вигляд зварних точок на оцинкованій сталі,
виконаних мідним електродом:
а) – діаметр робочої поверхні – 5,6 мм б) – діаметр робочої поверхні – 4,3 мм
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
68
Рис. 2.7 - Зовнішній вигляд зварних точок, виконаних електродом із ДУКМ (постачальник «Уралэлектромеди»)
а)
б)
Рис. 2.8 - Зовнішній вигляд зварних точок, виконаних електродом з БрХЦр
а) – після 100 точок; б) – після завершення випробувань (220 точок)
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
69 |
|
Рис. 2.9 - Зовнішній вигляд зварних точок, виконаних біметалічним електродом (ІЕЗ)
а) – після 100 точок; б) – після завершення випробування (480 точко).
Діаметр робочої поверхні електрода вибирався відповідно до загальноприйнятих рекомендацій для зварювання оцинкованих сталей різних товщин. Попередні випробування мідних електродів з різними діаметрами підтверджує правильність таких рекомендацій. З рис. 2.6 видно,
що при більшому діаметрі! робочої поверхні електрода спостерігається перенос електродного матеріалу на оцинковану сталь, обумовлений збільшенням режимів контактного зварюванні! й, відповідно, взаємодія матеріалу електрода із цинком.
На наш погляд, зміну ядра точки залежно від кількості зварених точок є більше об'єктивним показником, чим зміна діаметра робочої частини електрода, тому що в цьому випадку враховується хімічна взаємодія електродного металу із цинком, що зменшує стійкість електрода. Це добре ілюструється результатами випробувань електродного матеріалу з ДУКМ
(поставки "Уралэлектромеди"), представлених на рис. 2.7.
Зміна діаметра робочої поверхні електрода після завершення випробувані становить усього 10%, у той же час діаметр ядра точки змінився
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
70
на більш ніж 20%. Це пояснюється сильною хімічною взаємодією матеріалу електрода із цинком, про що свідчить зовнішній вигляд зварених точок (Рис.
2.7). Аналіз результатів випробувань показує, що найбільшу стійкість мають біметалічні електроди, робоча частина яких наплавлена спеціальним матеріалом.
2.6.3 Вибір системи легування нових жароміцних матеріалів на мідній
основі для електродів контактного точкового зварювання
Попередні дослідження по вибору системи легування нових жароміцних матеріалів на мідній основі виконувались шляхом наплавки в середовищі захисних газів на мідні заготовки діаметром 16мм дослідними порошковими дротами.
Наплавка виконувалась в графітовий кокіль. Наплавлені електроди термооброблювались з метою підвищення їх твердості в процесі старіння.
Після термообробки та механічної обробки проводились заміри твердості наплавлених електродів на приборі Роквелла (HRB).
Досліджувались наступні системи Cu-Cr-Мо, та Сu-Сr-Zr з додатковим мікролегуванням тугоплавкими добавками, які дозволили отримувати стабільні результати по твердості після старіння наплавлених електродів. В
системі Cu-Cr-Мо) твердість після термообробки складала 50...60 HRB, в
системі Сu-Сr-Zr-65...75НЯВ.
На наступному етапі будуть проведені досліди по впливу мікро легування на експлуатаційну стійкість електродів, в тому числі на взаємодію електрода з цинковим покриттям
Стосовно матеріалу для виготовлення струмопідводящих наконечників будуть досліджені такі системи: Сu-Сr-Zr, Сu-W та дисперснозміцнений композиційний матеріал (ДУКМ).
В подальшому доцільно випробування також нанокомпозиційного матеріалу ДИСКОМ С16.102, який випускається в Росії та композиційних
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
71
матеріалів, які виготовляються за новітніми технологіями (наприклад,
компактування з використанням енергії удару.
2.6.4 Виготовлення дослідних зразків електродів контактних машин та
дослідження їх експлуатаційних властивостей при точковому зварюванні
оцинкованих сталей
Основною проблемою при контактному точковому зварюванні оцинкованої; сталі є швидке зношування робочої поверхні електродів і, як наслідок, незадовільне формування ядра точки (з виплеском цинку навкруги неї). Взаємодія електродного матеріалу з розплавленим цинком в процесі зварювання приводить як до кавітації робочої поверхні електроду, так і до утворення шару продуктів реакції на цій поверхні і на оцинкованій сталі.
Строк служби електроду в значній мірі залежить від товщини,
хімічного складу і способу нанесення цинкового покриття, швидкості утворення і кількості продуктів взаємодії електродного матеріалу та цинкового покриття, складу і властивостей робочої частини електроду, а
також умов зварювання (конфігурація електродів, режиму і темпу зварювання, умов охолодженим електродів та ін.).
З врахуванням викладеного до електродних матеріалів, які використовуються для контактного точкового зварювання оцинкованої сталі, пред’являють наступні вимоги:
При зварюванні на робочій поверхні електрода не повинен утворюватися; сплав, що містить цинк (у крайньому випадку, допускається незначна кількість такого сплаву);
Збереження високої твердості при підвищених температурах;
Висока електро- і теплопровідність електрода.
Для оцінки експлуатаційної стійкості існуючих електродних матеріалів при точковому зварюванні оцинкованої сталі найбільший інтерес представляють мідні сплави, представлені в табл. 2.3.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
72
Таблиця 2.3 - Марка і властивості електродних матеріалів,
виготовлених різними способами [11]
|
|
|
|
Т-ра |
|
№ |
Найменування електродного матеріалу |
Твердість |
Електропровід- |
рекристалізації, |
|
|
|
||||
п/п |
HRB |
°С |
|||
|
ність, у % від |
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
міди |
|
|
1. |
Хромова бронза (БрХ) |
55...65 |
80...85 |
475 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2. |
Хромоцирконієва бронза (БрХЦр)* |
70...83 |
75...85 |
550 | |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Конденсований дисперсно-зміцнений матеріал |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
на основі міді (КДУМ): |
50…75 |
80...82 |
|
|
3. |
МДК-1 (2,5...5,0%Мо) |
>850 |
|||
75…83 |
74...81 |
||||
|
МДК-2 (5,1... 8,0%Мо) |
|
|||
|
83…87 |
64...74 |
|
||
|
МДК-3 (8,1... 12,0%Мо) |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
4. |
Дисперсно-зміцнена мідь, отримана методом |
|
|
|
|
внутрішнього окиснення (ОШСор А1-60, США) |
78 |
78 |
860 |
||
|
|
|
|
|
|
5. |
Нанокомпозиційний матеріал ДИСКОМ С. |
|
|
|
|
16.102, отриманий реакційним механічним |
89 |
80 |
850 |
||
|
|||||
|
легуванням |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Біметалічний електрод, отриманий дуговою |
|
|
|
|
|
направкою (ІЕЗ): |
75…80 |
70-72 |
|
|
6. |
№03 |
- |
|||
80…89 |
65...68 |
||||
|
№057 |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 вказаних матеріалів (хромоцирконієвої бронзи CuCrZr поставки Германії, Кореї, „Красный Выборжец”, С.Петербург і нанокомпозиційного матеріалу ДИСКОМ СІ6.102) були виготовлені електроди „ковпачкового” типу.
Термообробка наплавлених електродів проводилась в муфельній печі СНОЛ-1,6-2,5-1/9-113 з наступним охолодженням на повітрі. Завантаження проводилось у холодну піч. Живлення печі здійснювалося від мережі змінного струму напругою 220В. Контроль і регулювання температури проводилось електронним приладом, що працює разом з термоперетворювачем, встановленим у нагрівальній камері. Автоматичне регулювання температурні ±5°С. Зазначена точність регулювання
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
73 |
|
температури здійснювалася завдяки підбору напруги для заданої температури на автотрансформаторі РНО-250-10.
З ціллю вибору оптимального режиму термообробки наплавлених!
електродів було вивчено вплив часу й температури старіння на твердість електродів, наплавлених різними дослідними дротами порошковими, і
суцільного перерізу в середовищі захисного газу. Було встановлено, що найкращі результати по твердості металу забезпечуються при нагріванні температури до 480°С и витримці дві години. Збільшення тривалості витримки до чотирьох і шести годин при цій температурі знижує твердість на 5-10 одиниць (рис.2.1). Підвищення або зниження температури старіння при незмінній витримці дві години приводить до падіння твердості наплавлених^ електродів (рис. 2.2). Така ж картина спостерігається практично й при іншому часі старіння. Аналогічні закономірності (рис. 2.3
і 2.4) впливу температури й часу старіння на твердість виявлені й при термообробці електроді^ наплавлених дротами суцільного перерізу („202”; „201”- хромоцирконієва бронза + мікролегування). Термічна обробка наплавлених електроді^ за традиційною схемою (загартування +
деформація + старіння) не виявила її перевагу. Тому для отримання максимальної твердості оптимальним режимом термообробки наплавлених електродів являється тільки старіння Ш при температурі 480°С у на протязі 2х годин.
Наплавка виконувалась ручним дуговим способом неплавким електродом в середовищі захисного газу. В зв’язку з тим, що литий матеріал наплавленого електроду (система Сu-Сr-Zr з мікролегуванням) відрізняється від стандартної хромоцирконієвої бронзи як складом, так і вихідним напруженим станом,
оптимальну термічну обробку після наплавки необхідно було визначити і шляхом вивчення впливу режимів термообробки на властивості (твердість) наплавлених електродів. Залишкова напруга може привести до внутрішньої зернистого наклепу, що у сукупності з неврівноваженим розподілом легуючих елементів між
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
74
різними фазами створить передумови для достатньо повного протікання процесу старіння.
Враховуючи вищесказане, була проведена оцінка можливості термообробки наплавлених електродів за спрощеною схемою: наплавка + старіння на відміну від традиційної: лиття + закалка + деформація + старіння
Випробування проводились при контактному точковому зварюванні;
оцинкованої сталі на машині МТ-22. На рис. 2.10 і 2.11 (КДУМ з різним вмістом молібдену) та рис..11 представлені результати випробувань прямими (рис.2.10) і „ковпачковими” (рис.2.11) електродами без охолоджуючого каналу. Режим зварювання: Ізв=4,5-5,0кА, 1=5-6 циклів,
зусилля стискування Р=200кг/см2, темп зварювання - 35 точок/хвилину.
Зварювання проводилось на гарячеоцинкованій сталі товщиною 0,55 і 0,8мм.
На рис. 2.13 і 2.14 представлені результати випробувань „ковпачкових” електродів з охолодженням. Режим зварювання: І3в.~8,5-9,0кА, 1=8-9 циклів,
зусилля стискування Р=250...300кг/см2, темп зварювання — 35
точок/хвиливи Для випробувань використовувалась сталь товщиною 0,8мм з покриттям* нанесеним холодним цинкуванням.
Як бачимо з рис. 2.10 на стійкість електродів істотно впливає вміст молібдену в КДУМі. Стійкість електродів з хромоцирконієвої бронзи
(Германія та Південна Корея) однакова і в 1,5 рази менша, ніж біметалевих електродів (ІЕЗ), отриманих дуговою наплавкою. Електроди з нанокомпозиційного матеріалу ДИСКОМ дещо поступаються наплавленим електродам.
Арк.
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
75 |
|
Рис. 2.10 - Зміна діаметра ядра точки в залежності від кількості зварних точок для різних матеріалів електроду при контактному зварюванні гарячеоцинкованої сталі товщиною 0,8+0,8 мм
1 - Біметалічний електрод (робоча частина з КДУМа);
2 - Біметалічний електрод (робоча частина з КМСМа);
3 - Електрод з хромової бронзи (БрХ).
Рис. 2.11 - Зміна ядра точки в залежності від кількості зварених точок
(без охолоджуючого каналу в "хвостовику")
Зм. Арк. № документу |
Підпис Дата |
Арк.
76