Машины и инструмент для заточки электродов для контактной точечной сварки Sinterleghe. Устройство для заточки электродов машин для контактной точечной сварки

Точечная сварка — метод, при котором соединение деталей внахлест производится в одной или нескольких точках. При подаче электротока происходит местный нагрев, в результате чего металл расплавляется и схватывается. В отличие от электродуговой или газовой сварки не требуется присадочный материал: плавятся не электроды, а сами детали. Не нужно и обволакивание инертным газом: сварочная ванна в достаточной мере локализована и защищена от попадания атмосферного кислорода. Сварщик работает без маски и рукавиц. Это позволяет лучше визуализировать и контролировать процесс. Точечная сварка обеспечивает высокую производительность (до 600 точек/мин) при низких затратах. Она широко используется в различных отраслях хозяйства: от приборостроения до самолетостроения, а также в бытовых целях. Без точечной сварки не обходится ни одна автомастерская.

Оборудование для точечной сварки

Работы выполняются на специальном сварочном аппарате, называемом споттер (от англ. Spot — точка). Споттеры бывают стационарные (для работы в цехах) и переносные. Установка работает от электросети 380 или 220 В и генерирует заряды тока в несколько тысяч ампер, что значительно больше, чем у инверторов и полуавтоматов. Ток подается на медный или карбоновый электрод, который прижимается к свариваемым поверхностям пневматикой или ручным рычагом. Возникает тепловое воздействие, длящееся несколько миллисекунд. Однако этого хватает для надежной стыковки поверхностей. Так как время воздействия минимально, то тепло не распространяется дальше по металлу, а точка сварки быстро остывает. Свариванию подлежат детали из рядовых сталей, оцинкованного железа, нержавейки, меди, алюминия. Толщина поверхностей может быть различна: от тончайших деталей для приборостроения до листов толщиной 20 мм.

Контактно-точечная сварка может проводиться одним электродом или двумя с разных сторон. Первый способ используется для сварки тонких поверхностей или в тех случаях, когда прижим с двух сторон осуществить невозможно. Для второго способа используют специальные клещи, зажимающие детали. Этот вариант обеспечивает более надежное крепление и чаще используется для работы с толстостенными заготовками.

По типу тока аппараты для точечной сварки подразделяются на:

работающие на переменном токе;
работающие на постоянном токе;
низкочастотные аппараты;
аппараты конденсаторного типа.

Выбор оборудования зависит от особенностей технологического процесса. Наиболее распространены аппараты переменного тока.

Вернуться к оглавлению

Электроды для точечной сварки

Электроды для точечной сварки отличаются от электродов для электродуговой сварки. Они не только обеспечивают подачу тока на свариваемые поверхности, но и выполняют прижимную функцию, а также задействованы в отводе тепла.

Высокая интенсивность рабочего процесса обуславливает необходимость использования материала, стойкого к механическим и химическим воздействиям. Более всего выдвинутым требованиям соответствует медь с добавлением хрома и цинка (0,7 и 0,4% соответственно).

Качество сварной точки во многом определяется диаметром электрода. Он должен быть минимум в 2 раз больше толщины стыкуемых деталей. Размеры стержней регламентируются ГОСТом и имеют от 10 до 40 мм в диаметре. Рекомендуемые размеры электродов представлены в таблице. (Изображение 1)

Для сварки рядовых сталей целесообразно использовать электроды с плоской рабочей поверхностью, для сварки высокоуглеродистых и легированных сталей, меди, алюминия — со сферической.

Электроды со сферическими наконечниками более стойкие: способны произвести больше точек до перезаточки.

К тому же они универсальны и подойдут для сварки любого металла, а вот использование плоских для сварки алюминия или магния приведет к образованию вмятин.

Точечная сварка в труднодоступных местах выполняется электродами изогнутой формы. Сварщик, который сталкивается с подобными условиями работы, всегда имеет набор различных фигурных электродов.

Для надежной передачи тока и обеспечения прижима электроды должны плотно соединяться с электрододержателем. Для этого их посадочным частям придают форму конуса.

Некоторые виды электродов имеют резьбовое соединение или крепятся по цилиндрической поверхности.

Вернуться к оглавлению

Параметры точечной сварки

Основными параметрами процесса являются сила тока, продолжительность импульса, усилие сжатия.

От силы сварочного тока зависит количество выделяемого тепла, скорость нагрева, величина сварного ядра.

Наряду с силой тока на количество тепла и размеры ядра влияет продолжительность импульса. Однако при достижении определенного момента наступает состояние равновесия, когда все тепло отводится от зоны сварки и уже не влияет на расплавление металла и размер ядра. Поэтому увеличение продолжительности подачи тока сверх этого нецелесообразно.

Усилие сжатия влияет на пластическую деформацию свариваемых поверхностей, перераспределение по ним тепла, кристаллизацию ядра. Высокое усилие сжатия снижает сопротивление электрического тока, идущего от электрода к свариваемым деталям и в обратном направлении. Таким образом, возрастает сила тока, ускоряется процесс расплавления. Соединение, выполненное с высоким усилием сжатия, отличается высокой прочностью. При больших токовых нагрузках сжатие препятствует выплескам расплавленного металла. С целью снятия напряжения и увеличения плотности ядра в некоторых случаях производится дополнительное кратковременное повышение усилия сжатия после отключения тока.

Выделяют мягкий и жесткий . При мягком режиме сила тока меньше (плотность тока составляет 70-160 А/мм²), а продолжительность импульса может достигать нескольких секунд. Такая сварка применяется для соединения низкоуглеродистых сталей и более распространена в домашних условиях, когда работы проводятся на маломощных аппаратах. При жестком режиме продолжительность мощного импульса (160-300 А/мм²) составляет от 0,08 до 0,5 секунды. Деталям обеспечивают максимально возможное сжатие. Быстрый нагрев и быстрое охлаждение позволяют сохранить сварному ядру антикоррозийную стойкость. Жесткий режим используют при работе с медью, алюминием, высоколегированными сталями.

Выбор оптимальных параметров требует учета многих факторов и проведения испытаний после расчетов. Если же выполнение пробных работ невозможно или нецелесообразно (например, при разовой сварке в домашних условиях), то следует придерживаться режимов, изложенных в справочниках. Рекомендованные параметры силы тока, продолжительности импульса и сжатия для сварки рядовых сталей приведены в таблице. (Изображение 2)

Вернуться к оглавлению

Возможные дефекты и их причины

Качественно выполненная точечная обеспечивает надежное соединение, срок службы которого, как правило, превышает срок службы самого изделия. Однако нарушение технологии может привести к дефектам, которые можно разделить на 3 основные группы:

недостаточные размеры сварного ядра и отклонение его положения относительно стыка деталей;
механические повреждения: трещины, вмятины, раковины;
нарушение механических и антикоррозийных свойств металла в зоне, прилегающей к сварной точке.

Рассмотрим конкретные виды дефектов и причины их возникновения:

Непровар может быть вызван недостаточной величиной силы тока, чрезмерным сжатием, изношенностью электрода.
Наружные трещины возникают при слишком большом токе, недостаточном сжатии, загрязненности поверхностей.
Разрывы у кромок обусловлены близким расположением к ним ядра.
Вмятины от электродов возникают при их слишком малой рабочей поверхности, неправильной установке, чрезмерном сжатии, слишком высоком токе и продолжительном импульсе.
Выплеск расплавленного металла и заполнение им пространства между деталями (внутренний выплеск) происходит из-за недостаточного сжатия, образования в ядре воздушной раковины, несоосно установленных электродах.
Наружный выплеск расплавленного металла на поверхность деталей может быть вызван недостаточным сжатием, слишком большими режимами тока и времени, загрязненностью поверхностей и перекосом электродов. Последние два фактора оказывают негативное влияние на равномерность распределения тока и плавление металла.
Внутренние трещины и раковины возникают из-за чрезмерных режимов тока и времени, недостаточного или запаздывающего проковочного сжатия, загрязненности поверхностей. Усадочные раковины появляются в момент охлаждения ядра. Для их предотвращения и используют проковочное сжатие после прекращения подачи тока.
Причиной неправильной формы ядра или его смещения является перекос или несоосность электродов, загрязненность поверхности деталей.
Прожог является следствием загрязненности поверхностей или недостаточного сжатия. Во избежание этого дефекта ток необходимо подавать только после того, как сжатие обеспечено полностью.

Для выявления дефектов используют визуальный осмотр, рентгенографию, ультразвуковое исследование, капиллярную диагностику.

При испытательных работах контроль над качеством сварной точки производится методом разрыва. Ядро должно остаться полностью на одной детали, а на второй — глубокий кратер.

Исправление дефектов зависит от их характера. Применяют механическую зачистку наружных выплесков, проковку при деформации, термическую обработку для снятия напряжений. Чаще же бракованные точки просто переваривают.

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 В 23 К 11/10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 4ь ".,".,.;.;,: 1 рудования для контактнои точечнои сварки. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение чистоты обработанной поверхности, На обоих торцах инструмента 1 расположены параллельно друг другу зубья 7, Каждый из зубьев 7 выполнен с двумя режущими кромками 8 и опорной поверхно-., стью 5 между ними, Устройство зажимают между электродами 4 усилием, развиваемым приводом машины для контактной сварки. При вращении устройства режущие кромки 8 срезают слой металла, а опорные поверхности 5 выглаживают обрабатываемый участок по всему рабочему торцу электрода. 4 ил,ек- ноКТмо- боГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРМ 490579, кл. В 23 В 29/14, 1974.Слиозберг С.КЧулошников П.ЛЭтроды для контактной сварки, Л.; Машстроение, 1972, с. 79, рис. 44 а,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТОЧКИ ЭЛРОДОВ МАШИН ДЛЯ КОНТАКТНОЙЧЕЧНОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к сварке ижет быть использовано при разработке 1595635 А 1Изобретение относится к сварке и может быть использовано при разработке оборудования для контактной точечной сварки.Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение чистоты обработанной поверхности.На фиг. 1 схематично изображено устройство для заточки сферической рабочей поверхности эелктрода, осевое сечение; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - устройство для заточки плоскоконических и плоскоконических с выступом рабочих поверхностей электрода, пример выполнения; на фиг, 4 - то же, вид сверху.Устройство для заточки электрода состоит из инструмента 1, установленного в обойме 2 с ручкой 3 (фиг, 2), или ручка 3 закреплена непосредственно на самом инструменте 1 (фиг. 4), В инструменте 1 на обоих торцах выполнено углубление, задающее профиль обрабатываемой поверхности электрода 4 и образующее опорную поверхность 5. На торцах инструмента 1 выполнены канавки б, образующие на опорной поверхности параллельные зубья 7 с двумя режущими кромками 8,У инструмента 1, предназначенного для обработки электродов с рабочей поверхностью плоскоконической или плоскоконической с выступом формы (фиг. 3 и 4), канавки б размещены симметрично относительно продольной оси и на торцах выполнены центрирующие глухие отверстия 9.Заточку электродов осуществляют следующим образом.. Устройство зажимают между электродами 4, установленными в электрододержателях сварочной машины, усилием сварки, при этом электроды опираются на опорные поверхности 5 на зубьях 7 инструмента 1. Устройство центрируется по электродам, Одновременно участки опорной поверхности 5, воспринимая усилие от электродов,сминают выступы на поверхностях и упругодеформируют материал электродов. Привращении устройства рукояткой 3 вокругэлектродов кромки 8 срезают слой металла,5 Обрабатываемая поверхность электродовпо всей длине режущей кромки плотно прилегает к участкам 5 опорной поверхности;так как режущая кромка является частьюопорной поверхности, Скользящие по элек 10 тродам под нагрузкой участки опорной поверхности 5 выглаживают обрабатываемыйучасток по всему торцу зуба 7, тем достигается высокая чистота обработанной поверхности, При расположении режущей кромки15 точно по оси инструмента 1 обрабатываетсяи выглаживается вся поверхность торцаэлектрода.Обработка электродов плоскоконической формы с выступом продолжается до20 тех пор, пока цилиндрический выступ наторце не достигнет дна цилиндоического отверстия 9,Предлагаемое устройство для заточкиэлектродов позволяет обрабатывать рабо 25 чие поверхности электродов без переналадки машины по усилию. При этом достигаетсявысокая чистота и точность обработки. Простота конструкции устройства обеспечиваетнизкую стоимость изготовления при приме 30 нении серийного оборудования,Формула изобретенияУстройство для заточки электродов машин для контактной точечной сварки, снабженное зубьями и канавками между ними,35 предназначенными для удаления стружки,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения конструкции и повышения чистоты обработанной поверхности, зубья расположены параллельно друг другу, а каждый40 из зубьев выполнен с двумя режущимикромками и опорной поверхностью междуними для выглаживания рабочей поверхности электрода.1595635 оставитель А. Антошехред М,Моргентал орректор Н.Ревска опча актор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2876 Тираж 645 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5

Заявка

4440071, 03.05.1988

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Г-4086

КРАСНОВ ФЕЛИКС ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Устройство для заточки электродов машин для контактной точечной сварки

Похожие патенты

Движения.Во время обратного хода в контакт вступает, правая поверхность верхнего плеча двуплечего рычага 8 и левая поверхность соседнего зуба рейки 5. Направление действия возникающей при этом силы реакции зуба рейки 5 на рычаг 8 меняется на противоположное, Так как в этом направлении ничто не препятствует переме 119953Изобретение относится к области - .сварки, в частности к устройствамдля заточки микросварочных электродов, и может найти применение в приборостроительной и радиотехническойпромышленности.Цель изобретения - повышение качества заточки.Поставленная цель достигаетсяза счет применения подвижного абразивного инструмента.На фиг. 1 представлен заточник,общий вид; на фиг. 2 - траекториядвижения затачиваемого торца элект, рода...

Участок торца соединит обе стороны стержня.1. После этого стержень 1 устанавливают перпендикулярно ситалловой пластине 2 и шлифуют на некоторую величину 11, определяемую из соотношениягде и. - угол начальной заточки торца;Д в.линейный размер " орда необходимый для свагки КОНКРетного материала,Размер д увеличивается при увеличении толщины свариваемых деталей 111 - высота участка торца, которую необходимо сошлифовать,чтобы получить требуемый размер торца).1)ри увеличении угла Ю, для получения размера торца О размер 1 увеличивается.уотройство заточки, кроме электрода 1 и ситалловой пластины 2, содеркит корпус 3, закрепленный на рукоятке 4 с помсщью упора 5 и гайки б. На корпусе 3 закреплен винтовой упор 7, предназначенный для...

На затачиваемом инструменте образуется зона среза металла 12, на которой параллельно горизонтальной оси корпуса для безопасности расположены оси ручек 13, выполненных из любого прочного, легкого материала, служащих для меньшего приложения усилия на ручки в процессе заточки.Ручной инструмент для заточки режущих кромок работает следующим образом.При заточке режугцих кромок инструментов с клинообразной формой лезвия (коса, топор и т.д.) в полевых условиях затачиваемый инстумент 3 носком упирают в любой твердый предмет или в грунт. Ручной инструмент берут за ручки 13 и угловыми 5 10 15 20 25 30 35 вырезами 2 направляют в зону среза ме. талла 12, Гайкой-барашком 9 регулирующий винтосвобождается от фиксации и устанавливается сферической...

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:

Его уровень электропроводности должен быть сравним с чистой медью;
Эффективная теплопроводность;
Высокая степень механической стойкости;
Простота обработки резанием или высоким давлением;
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:

Плоская;
Сферическая.

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.

Резаки RX произведенные компанией SINTERLEGHE согласно патента EP2193003 позволяют вам:

Затачивать электроды различной формы наконечника используя один резак

Разделить стружку удаленного материала между верхним и нижним электродом

Снизить затраты на расходные материалы, благодаря высокой прочности и твердости материала лезвий

Можете использовать разработки SINTERLEGHE для работы с другими производителями заточных машин (см. картинку)

В результате испытаний для подтверждения патента EP2193003 для резаков RX были достигнуты следующие результаты:

Снижение затрат на закупку электродов на 50%

Снижение кол-ва сварочных брызг

Улучшение качества и вида сварочных точек

Снижение кол-ва остановок линий для замены электродов

Снижение кол-ва используемых моделей резаков

Снижение затрат на резаки

Снижение потребления электроэнергии

РАЗМЕРЫ ЭЛЕТРОДОВ ПОСЛЕ ЗАТОЧКИ

Резак RX SINTERLEGHE (патент EP 2193003) может применятся при использованиизаточных машин других производителей:

Germany: Lutz - Brauer - AEG - Wedo

Italy: Sinterleghe - Gem - Mi-Ba

France: AMDP - Exrod

USA: Semtorq, Stillwater

Japan: Kyokuton - Obara

Параметр	RX SINTERLEGHE патент 2193003	Резаки с одним лезвием
Удаление материала электрода, при усили сжатия электродов 120даН	0,037 мм/сек	0,08 мм/сек
Количество циклов для заточки электродов до их замены
Время заточки
Количество сварных точек за весь срок службы электродов
Срок службы резка для заточки	60 000 (12 мес)	10 000 (3 мес)

Время для замены электродов за 200 дней
Экономия времени

	RX SINTERLEGHE патент 2193003	Резаки с одним лезвием
Стоимость двух электродов
Стоимость электродов для сварки 10 000 точек
Затраты в год на покупку новых электродов (2 000 000 точек/ 200 раб. дней)
Ежегодные затраты на держатель лезвия
Ежегодные затраты на лезвие		(4штх50евро) = 200евро
Ежегодные затраты на резак
Ежегодные затраты на обслуживание и замену резаков		12 евро (4 лез х 3 евро)
Общие затраты на покупку электрдов и замену лезвий или резаков
общие затраты на каждую сварочную машину за 8 лет
Затраты на 10 сварочных машин
Экономия

Рассказ об электрододержателях и электродах для точечной сварки мы решили выделить в отдельную статью из-за большого объема материала по этой теме.

Электрододержатели машин точечной сварки

Электрододержатели служат для установки электродов, регулирования расстояния между ними, подвода сварочного тока к электродам и отвода тепла, выделяющегося при сварке. Форма и конструкция электрододержателей определяется формой свариваемого узла. Как правило, электрододержатель представляет собой медную или латунную трубу с конусным отверстием для установки электрода. Это отверстие может быть выполнено по оси электрододержателя, перпендикулярно оси или под углом. Часто одна и та же машина может комплектоваться несколькими вариантами электрододержателей для каждого вида электродов — в зависимости от формы свариваемых деталей. В некоторых машинах малой мощности электрододержатели могут совсем не входить в комплектацию, так как их функции выполняют сварочные хоботы.
В машинах стандартной комплектации чаще всего используются прямые электрододержатели (рис. 1), как наиболее простые. В них могут устанавливаться электроды различной формы. В случае сварки деталей больших размеров с ограниченным доступом к месту сварки целесообразно использовать фигурные электрододержатели с простыми электродами прямой формы. Крепятся они в электрододержателях за счет конусной посадки, штифтов или винтов. Удаление электрода из держателя производят легкими постукиваниями деревянным молотком или специальным экстрактором.

Электроды для точечной сварки

Электроды для точечной сварки служат для сжатия деталей, подвода сварочного тока к деталям и отвода тепла, выделяющегося при сварке. Это один из самых ответственных элементов сварочного контура машины точечной сварки, потому что форма электрода определяет возможность сварки того или иного узла, а его стойкость — качество сварки и продолжительность бесперебойной работы машины. Различают прямые (рис. 4) и фигурные электроды (рис. 5). Некоторые примеры применения прямых электродов приведены в таблице 1. Многие прямые электроды изготавливаются в соответствии с ГОСТ 14111-77 или ОСТ 16.0.801.407-87.

У фигурных электродов ось, проходящая через центр рабочей поверхности, значительно смещена относительно оси посадочной поверхности (конуса). Их применяют для сварки деталей сложной формы и узлов в труднодоступных местах.

Конструкция электродов для точечной сварки

Электрод для точечной сварки (рис. 6) конструктивно состоит из рабочей части (1), средней (цилиндрической) части (2) и посадочной части (3). Внутри тела электрода проходит внутренний канал, в который вводится трубка подачи охлаждающей воды электрододержателя.
Рабочая часть (1) электрода имеет плоскую или сферическую поверхность; диаметр рабочей поверхности d эл или радиус сферы R эл выбирают в зависимости от материала и толщины свариваемых деталей. Угол конуса рабочей части обычно составляет 30°.
Средняя часть (2) обеспечивает прочность электрода и возможность использования экстракторов или иного инструмента для демонтажа электродов. Производители применяют различные методики для расчета размеров электродов. В СССР согласно ОСТ 16.0.801.407-87 были установлены типоразмерные ряды:

D эл = 12, 16, 20, 35, 32, 40 мм

L = 35, 45, 55, 70, 90, 110 мм

В зависимости от максимального усилия сжатия машины:

D эл = (0,4 - 0,6)√F эл (мм).

Где: F эл — максимальное усилие сжатия машины (даН).

Посадочная часть (3) должна иметь конусность для плотной установки в электрододержатель и предотвращения протечек охлаждающей воды. Для электродов диаметром 12-25 мм конусность составляет 1:10, для электродов диаметром 32-40 мм — конусность 1:5. Длина конусной части не менее 1,25D эл. Обрабатывают посадочную часть с чистотой не ниже 7-го класса (R z 1,25).

Диаметр внутреннего канала охлаждения определяется расходом охлаждающей воды и достаточной прочностью электрода на сжатие и составляет:

d 0 = (0,4 - 0,6) D эл (мм).

Расстояние от рабочей поверхности электрода до дна внутреннего канала в значительной степени влияет на эксплуатационные характеристики электрода: стойкость, ресурс работы. Чем меньше это расстояние, тем лучше охлаждение электрода, но тем меньше переточек может выдержать электрод. По опытным данным:

h = (0,75 - 0,80) D эл (мм).

Тугоплавкие вставки из вольфрама W или молибдена Мо (рис. 4ж) запрессовываются в медные электроды или припаиваются серебросодержащими припоями; такие электроды применяют при сварке оцинкованных или анодированных сталей. Электроды со сменной рабочей частью (рис. 4и) и с шаровым шарниром (рис. 4к) применяют при сварке деталей из разных материалов или разнотолщинных деталей. Сменная рабочая часть изготавливается из вольфрама, молибдена или их сплавов с медью и крепится к электроду накидной гайкой. Применяются также стальные или латунные электроды с напрессованной медной оболочкой (рис. 4з) или медные электроды со стальной подпружиненной втулкой.

Материалы для электродов точечной сварки

Стойкость электродов — их способность сохранять размеры и форму рабочей поверхности (торца), противостоять взаимному переносу металла электродов и свариваемых деталей (загрязнение рабочей поверхности электрода). Она зависит от конструкции и материала электрода, диаметра его цилиндрической части, угла конуса, свойств и толщины свариваемого материала, режима сварки, условий охлаждения электрода. Износ электродов зависит от конструкции электродов (материал, диаметр цилиндрической части, угол конуса рабочей поверхности) и параметров режима сварки. Перегрев, оплавление, окисление при работе во влажной или коррозионной среде, деформации электродов при больших усилиях сжатия, перекос или смещение электродов усиливают их износ.

Материал электродов выбирают с учетом следующих требований:

электропроводность, сравнимая с электропроводностью чистой меди;
хорошая теплопроводность;
механическая прочность;
обрабатываемость давлением и резанием;
стойкость к разупрочнению при циклическом нагреве.

По сравнению с чистой медью сплавы на ее основе имеют в 3-5 раз большую стойкость к механическим нагрузкам, поэтому для электродов точечной сварки с их, казалось бы, взаимоисключающими требованиями применяют сплавы меди. Легирование кадмием Cd, хромом Сr, бериллием Be, алюминием Al, цинком Zn, цирконием Zr, магнием Мg не снижает электропроводность, но повышает прочность в нагретом состоянии, а железо Fe, никель Ni и кремний Si повышают твердость и механическую прочность. Примеры использования некоторых медных сплавов для электродов точечной сварки приведены в таблице 2.

Выбор электродов для точечной сварки

При выборе электродов основными параметрами являются форма и размеры рабочей поверхности электрода. При этом обязательно учитывают марку свариваемого материала, сочетания толщин свариваемых листов, форму сварного узла, требования к поверхности после сварки и расчетные параметры режима сварки.

Различают следующие виды формы рабочей поверхности электрода:

с плоскими (характеризуются диаметром рабочей поверхности d эл);
со сферическими (характеризуются радиусом R эл) поверхностями.

Электроды со сферической поверхностью менее чувствительны к перекосам, поэтому их рекомендуют к применению на машинах радиального типа и подвесных машинах (клещах) и для фигурных электродов, работающих с большим прогибом. Российские производители рекомендуют использовать для сварки легких сплавов только электроды со сферической поверхностью, что позволяет избежать вмятин и подрезов по краям сварной точки (см. рис. 7). Но избежать вмятин и подрезов можно, применяя плоские электроды с увеличенным торцом. Такие же электроды на шарнире позволяют избежать перекоса и поэтому могут заменить сферические электроды (рис. 8). Однако эти электроды рекомендуются в основном для сварки листов толщиной ≤1,2 мм.

Согласно ГОСТ 15878-79 размеры рабочей поверхности электрода выбираются в зависимости от толщины и марки свариваемых материалов (см. табл. 3). После исследования сечения сварной точки становится ясно, что есть прямые отношения между диаметром электрода и диаметром ядра сварной точки. Диаметр электрода определяет площадь поверхности контакта, которая соответствует фиктивному диаметру проводника сопротивления r между свариваемыми листами. Сопротивление контакта R будет обратно пропорционально этому диаметру и обратно пропорционально предварительному сжатию электродов для сглаживания микронеровностей поверхности. Исследования компании ARO (Франция) показали, что расчет диаметра рабочей поверхности электрода можно вести по эмпирической формуле:

d эл = 2t + 3 мм.

Где t — номинальная толщина свариваемых листов.

Наиболее сложно рассчитать диаметр электрода при неравной толщине свариваемых листов, сварке пакета из трех и более деталей и сварке разнородных материалов. Очевидно, что при сварке разнотолщинных деталей диаметр электрода должен выбираться относительно более тонкого листа. Используя формулу для расчета диаметра электрода, которая пропорциональна толщине свариваемого листа, формируем фиктивный проводник с сужающимся диаметром, который, в свою очередь, перемещает пятно нагрева к точке контакта этих двух листов (рис. 10).

При одновременной сварке пакета из деталей выбор диаметра рабочей поверхности электрода делается по толщине наружных деталей. При сварке разнородных материалов с разными теплофизическими характеристиками меньшее проплавление наблюдается у металла с меньшим удельным электрическим сопротивлением. В этом случае со стороны детали из металла с меньшим сопротивлением применяется электрод с большим диаметром рабочей поверхности d эл или изготовленный из материала с большей теплопроводностью (например, из хромистой бронзы БрХ).

Валерий Райский
Журнал «Оборудование: рынок, предложение, цены», № 05, май 2005 г.

Литература:

Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. Технология металлов и материаловедение. - М., Металлургия, 1987.
Справочник машиностроителя. Т. 5, кн. 1. Под ред. Сатель Э.А. - М., Машгиз, 1963.