Электрод и электрододержатель для контактной точечной сварки


 


Владельцы патента RU 2607395:

Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (ОАО "АВТОВАЗ") (RU)

Изобретение может быть использовано при контактной точечной или рельефной сварке деталей, имеющих свободные подходы для электродов. Электрод выполнен в виде стержня, длина которого больше величины его поперечника. Стержень снабжен периодически повторяющимися, равномерно разнесенными вдоль продольной геометрической оси электрода, преимущественно, поперечно расположенными относительно продольной геометрической оси электрода выступами, сформированными на боковой поверхности электрода. Электрододержатель снабжен посадочной частью, сформированной в виде сквозного канала, длина которого меньше длины электрода. Посадочная часть электрододержателя снабжена рельефами, геометрические характеристики которых соответствуют геометрическим характеристикам выступов электрода. Электрод выполнен с возможностью установки его в посадочной части электрододержателя с сопряжением части его выступов с гребнями рельефов электрододержателя. Изобретение обеспечивает высокий коэффициент использования электродов, пониженные технологические и экологические издержки процессов изготовления и использования электродов, а также невысокую себестоимость изготовления сварных конструкций. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к электродам и электрододержателям машин контактной сварки, далее КС, применяемым в процессе точечной или рельефной сварки деталей, имеющих свободные подходы для электродов. Учитывая контекстуальную, относительно решаемой данным изобретением задачи, идентичность электродов для контактной точечной и контактной рельефной сварки, ниже будут рассмотрены только электроды для контактной точечной сварки, далее КТС.

Из книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова «Электроды для контактной сварки», Л.: Машиностроение, 1972, известны изготовленные зацело, см. стр. 10, 11, 56, и составные, см. стр. 58, прямые электроды, а также, см. стр. 63, 64, электрододержатели машин КТС с жидкостным охлаждением электродов, где любой из упомянутых электродов выполнен содержащим последовательно расположенные рабочую, располагаемую со стороны свариваемого пакета, среднюю и сформированную со стороны электрододержателя посадочную части; где любой из электродов выполнен снабженным открытым со стороны посадочной части и простирающимся в сторону рабочей части глухим каналом; где электродержатель выполнен снабженным посадочной частью, сформированной с возможностью неподвижного и герметичного соединения с посадочной частью электрода, а также с образованием гальванической связи между электродом и электрододержателем; где электродержатель выполнен снабженным подводящим и отводящим каналами охлаждающей жидкости, сообщающимися при установке электрода на электродержатель с каналом электрода.

Рабочая часть любого из электродов КТС выполнена содержащей контактную поверхность, выполненную или в виде грани или в виде выступа с положительной кривизной (например, в виде шарового сегмента), расположенную на удаленном от посадочной части конце электрода КТС. Составные электроды КТС содержат изготовленную отдельно от средней и посадочной частей электрода рабочую часть, выполненную, как правило, из материалов с отличающимися от средней и посадочной части свойствами. Рабочая часть составных электродов выполнена неподвижно установленной на противоположном, относительно посадочной части, конце средней части электрода. Рабочая часть составных электродов может быть выполнена закрепленной посредством пайки или соединения с натягом. Рабочая часть составных электродов может быть выполнена съемной, закрепленной на средней части электрода посредством фасонной гайки (в решении по патенту RU 2455136, 6 МПК В23К 11/31, опубл. 10.07.2012, подробнее см. на стр. 5 -посредством посадки на конус).

Циклические механические нагружения, нагрев и охлаждение рабочих частей электродов в процессе сварки приводят к неравномерному распределению внутренних напряжений в теле рабочих частей электродов и, как следствие, к образованию трещин на контактных поверхностях и/или пластической деформации контактных поверхностей рабочих частей электродов. Указанное носит более острый характер в составных электродах, которые в своем составе содержат элементы с различными физико-температурными свойствами. При этом, и чрезмерно высокая скорость охлаждения рабочих частей электродов (может быть достигнута применением жидких хладагентов), и недостаточно интенсивное охлаждение рабочих частей электродов также снижают их долговечность.

Для восстановления работоспособности электродов в процессе эксплуатации контактные поверхности их рабочих частей, как правило, подвергают периодической механической корректировке. Однако количество допустимых переточек ограничено и зависит от конструктивных особенностей рабочих частей электродов, от величины дистанцирования контактной поверхности рабочих частей электродов относительно донной части каналов электродов - уменьшение этого расстояния ниже критического влияет на качество проплавления свариваемого пакета, см. упомянутую книгу, стр. 49, четвертый абзац сверху.

Из вышеупомянутой книги, а также, в частности, из статьи Ж.Т. Бакирова, А.Ж. Бердибаева, М.Б. Курманакунова «Материалы для изготовления электродов при контактной точечной сварке», статья взята 25.03.2015 из интернет ресурса www.arch.kyrlibnet.kg/?&npage=download&nadd=3600, известно, что при изготовлении электродов используются высокотемпературная, низкотемпературная, термомеханическая и механическая обработки, делающие электроды КТС достаточно дорогим расходным инструментом, что электроды КТС, по меньшей мере их рабочие части, могут, кроме меди, содержать в своем составе, в алфавитном порядке, бериллий, вольфрам, гафний, железо, иттрий, кадмий, кобальт, молибден, мышьяк, никель, серебро, теллур, хром, церий, цинк, цирконий, а также кремний и фосфор. При этом, в частности, из статьи М.К. Балабековой, Р.Р. Тухватшина «Влияние соединений ванадия и хрома на иммунологические показатели экспериментальных крыс», материал взят 25.03.2015 из интернет ресурса http://arch.kyrlibnet.kg/?&npage=view&nadd=13309, известно, что химические загрязнители производственной и окружающей среды оказывают воздействие на организм человека и среду его обитания не только в том случае, если обладают резко выраженными свойствами, но и при способности дать определенный эффект на уровне весьма низких концентраций. К числу опасных, с точки зрения биологической активности и токсических свойств относят, в алфавитном порядке и применительно к выше расположенному перечню химических элементов, кадмий, кобальт, медь, молибден, мышьяк, никель, фосфор, хром, цинк. Исследованиями, результатом которых явилась цитируемая работа, установлено, что соединения хрома, в частности, значительно снижают иммунологическую реактивность организма крыс.

Из цитируемой книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова известно также, что чем выше стойкость к окислению контактной поверхности электрода, тем ниже нагрев металла рабочей части электрода при прохождении электрического тока, см. стр. 6 четвертый сверху абзац.

Из цитируемой статьи Ж.Т. Бакирова, А.Ж. Бердибаева, М.Б. Курманакунова известны электроды для КТС, выполненные из сплава системы медь-железо-фосфор-иттрий, изготовленные с использованием схемы низкотемпературной термомеханической обработки, электропроводность которых составляет от 74 до 87% от электропроводности меди (у электродов из хромовой бронзы, по данным книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова, электропроводность составляет 70…85% от электропроводности меди). Электроды из сплава системы медь-железо-фосфор-иттрий были опробованы при сварке пакета из двух элементов толщиной 1,2 мм, изготовленных из стали 08 кп. Сварка производилась с темпом 80 точек в минуту. При этом стойкость электродов из сплава системы медь-железо-фосфор-иттрий составила 24 тыс. точек до переточки электрода (для сравнения - при использовании электродов из сплава БрХ0,7 и аналогичном режиме сварки стойкость электродов составила 2,5 тыс.точек).

Из информации, взятой 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.cmmarket.ru/markets/ytworld.htm, известно, что добавление иттрия к сплавам улучшает обрабатываемость, повышает сопротивление высокотемпературной перекристаллизации и значительно увеличивает сопротивление высокотемпературному окислению, что материалы-заменители иттрия известны, но они, в лучшем случае, намного менее эффективны, по сравнению с иттрием или его производными, что цены на металлический иттрий и его окись в 2012 г. колебались в интервале от 40 до 162 $/кг (для сравнения - цена на хром в том же 2012 г. колебалась в интервале от 5,3 до 14,1 $/кг, информация взята 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.cmmarket.ru/markets/chworld.htm, цена на медь колебалась в интервале от 9 до 17 $/кг, информация взята 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.cmmarket.ru/markets/cuworld.htm, а цена на олово колебалась в интервале от 230 до 305 $/кг, информация взята 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.cmmarket.ru/markets/snworld.htm), что разведанные запасы иттрия, по состоянию на 2012 г., составляли 544,4 тыс.т, из них на Китай, США, Австралию, Индию приходилось 512 тыс.т (для сравнения - разведанные запасы хрома, на тот же 2012 г., составляли 464,6 млн.т, из них на Казахстан, ЮАР, Индию и США приходилось 464,6 млн.т, информация взята 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.cmmarket.ru/markets/chworld.htm).

При этом описываемые в книге С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова электроды КТС с жидкостным охлаждением электродов характеризуются весьма низким коэффициентом их использования, а именно значительной разницей между массами срабатываемой в процессе эксплуатации и отправляемой на передел частей электродов / рабочих частей составных электродов (огарков).

Кроме того, применение КТС с жидкостным охлаждением электродов требует от оборудования КТС наличия в его составе герметичной гидросистемы подачи в электрод и отвода из электрода термостабилизированной охлаждающей жидкости, что также увеличивает издержки сварочного производства.

Из цитируемой книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова известно, что чем более теплопроводен / электропроводен материал электрода, тем меньше перепад температур и неравномерность распределения напряжений по сечению электрода, тем меньше вероятность образования трещин на его поверхности, см. стр. 7 второй сверху абзац; что при сварке с малым темпом, 25…30 точек в минуту, за время паузы электрод, обычно, охлаждается до исходной температуры, см. стр. 5 крайний снизу абзац. Из сказанного следует, что снижение темпа сварки и увеличение электропроводности электродов КТС позволяет, в ряде случаев, отказаться от жидкостного охлаждения электродов КТС и применить сварочное оборудование без гидросистемы охлаждения электродов (конструктивно более простое и экономически более дешевое). Снижение темпа сварки единичного поста может быть компенсировано увеличением количества сварочных постов, используемых в производстве сварных деталей (узлов). Исходя из применения заявляемого решения для КТС деталей со свободными подходами для электродов, сварочное оборудование может быть выполнено снабженным, по меньшей мере, одной револьверной головкой, оснащенной двумя или более электрододержателями и, по количеству электрододержателей, воздушно охлаждаемыми электродами, каждый из которых через свой электрододержатель или свой электрододержатель и револьверную головку подключен к одноименному полюсу источника сварочного тока. Применение в сварочном оборудовании револьверной головки, оснащенной, по меньшей мере, двумя электрододержателями и, по количеству электрододержателей, воздушно охлаждаемыми электродами, позволяет увеличить индивидуальное время охлаждения каждого из электродов, снизить его температуру в процессе сварки, а также сохранить высокий темп сварочного поста.

Из патента RU 2355534, 6 МПК В23К 11/30, опубл. 20.05.2009 известен составной электрод для контактной роликовой сварки, содержащий рабочую, среднюю и посадочную части, а также контактную поверхность, где посадочная часть сформирована в виде диска, выполненного из высокоэлектропроводного и теплопроводного материала, средняя часть сформирована в виде кольца, выполненного из высокопрочного жаростойкого материала, неподвижно закрепленного на внешней радиальной поверхности посадочной части, рабочая часть сформирована в виде сменной накладки, выполненной из медной фольги с рекомендуемой толщиной 0,5…0,8 мм, неподвижно установленной с прилеганием как к внешней радиальной поверхности средней части, так и с образованием теплового и гальванического контактов, к периферии торцевых (боковых) поверхностей посадочной части. Контактная поверхность электрода, в решении по цитируемому патенту, образована внешней радиальной поверхностью накладки.

При этом из патента RU 2258588, 6 МПК В23К 11/30, опубл. 20.08.2005 известен электрод для КТС, содержащий термокомпенсационный слой, расположенный между средней и рабочей частями электрода. Применительно к решению по патенту RU 2355534, термокомпенсационный слой мог бы быть расположен между посадочной и средней частями электрода.

Авторы решения по патенту RU 2355534 утверждают, что при работе разработанного ими электрода изнашивается только его рабочая часть, которую легко заменить на новую, что рабочая часть вследствие того, что опирается на высокопрочную среднюю часть, служит достаточно длительный срок, а посадочная и средняя части, практически, не изнашиваются.

Очевидно, что идея, заложенная в электроде для контактной роликовой сварки по патенту RU 2355534, может быть использована и в конструкции электродов для КТС.

Из упомянутого выше патента RU 2455136 известен составной сварочный электрод КТС, содержащий выполненные зацело посадочную и среднюю части, а также закрепляемую на средней части посредством конической посадки сменную рабочую часть. Данным решением рекомендовано выполнение рабочей части электрода массой в 1,25…4 раза меньшей массы посадочной и средней частей, а также выполнение рабочей части из материала с высокими электропроводностью и механической прочностью.

Недостатком электродов по патентам RU 2355534, RU 2455136 является низкий коэффициент использования их рабочих частей и высокая трудоемкость их замены, для электрода по патенту RU 2455136 более высокие стоимость рабочей части и экологические издержки при ее использовании.

Из патента RU 82153, 6 МПК В23К 11/28, опубл. 20.04.2009 известны электрод, выполненный в виде цилиндрического, изготовленного из бронзового сплава, стержня, длина которого больше величины его поперечника, и электрододержатель, содержащий посадочную часть, выполненную в виде цилиндрического канала, дина которого меньше длины электрода, где посадочная часть электрододержателя выполнена с возможностью охвата части цилиндрической (боковой) поверхности электрода, а также с возможностью продольного перемещения и последующей фиксации электрода в посадочной части электрододержателя.

Электрод по патенту RU 82153 выполнен содержащим посадочную и рабочую части, а также контактную поверхность. При этом электрод выполнен и установлен в электрододержателе с возможностью переориентации его торцов, посадочная часть электрода образована частью его боковой (цилиндрической) поверхности, расположенной в посадочной части электродержателя, контактная поверхность электрода образована обращаемым в сторону пакета свариваемых деталей торцом электрода, а рабочая часть электрода образована участком электрода, расположенным между посадочной частью электрододержателя и контактной поверхностью электрода. В данном решении, в отличие от упомянутых выше, функциональное разделение электрода по его длине на посадочную и рабочую части носит условный характер, зависящий и от величины выступания электрода из электрододержателя, от величины его износа в процессе сварки и от ориентации электрода в электрододержателе. Выполнение электрода с возможностью очередного использования обоих его торцов увеличивает коэффициент использования электрода, выполнение крепления электрода в электрододержателе посредством сил трения, приложенных к гладкой цилиндрической (боковой) поверхности электрода уменьшает коэффициент использования электрода, т.к. надежность фиксации электрода в посадочной части электрододержателя находится, в том числе, в прямой пропорциональной зависимости от величины площадей соприкосновения сопрягаемых поверхностей.

В качестве прототипа изобретения приняты известные из патента СН 1054, приоритет 25.06.1889, класс 145, вариантные исполнения электрода и электрододержателя для электросварки металлических заготовок, в частности, посредством предварительного нагрева металла заготовок (пакета свариваемых деталей) в зоне шва и последующего сжатия нагретых участков роликами, где электрод выполнен в виде цилиндрического, изготовленного из графита, стержня, длина которого больше величины его поперечника, а электрододержатель выполнен снабженным посадочной частью, сформированной в виде цилиндрического сквозного канала, длина которого меньше длины электрода. При этом посадочная часть электрододержателя выполнена с возможностью охвата, по меньшей мере, части цилиндрической поверхности электрода, а также с возможностью продольного перемещения и последующей фиксации электрода в посадочной части электрододержателя. В материалах к данному патенту указано, что электрод может быть выполнен подключенным к источнику сварочного тока либо непосредственно, либо посредством электрододержателя.

Электрод по патенту СН1054, как и в процитированных выше решениях, содержит посадочную и рабочую части, а также контактную поверхность. При этом посадочная часть электрода образована частью его боковой (цилиндрической) поверхности, расположенной в посадочной части электродержателя, контактная поверхность электрода образована торцом электрода, обращаемым в сторону пакета свариваемых деталей, а рабочая часть электрода образована участком электрода, расположенным между посадочной частью электрододержателя и контактной поверхностью электрода. В данном решении функциональное разделение электрода по его длине на посадочную и рабочую части, как и в предыдущем решении, носит условный, изменяющийся по мере износа электрода характер. При этом электрод по патенту СН1054, в отличие от электрода по патенту RU 82153, выполнен, для случая малого износа электрода, с возможностью выступания его оппозитного к контактной поверхности торца за пределы посадочной части электрододержателя.

Данные электрод и электроддержатель обладают самым высоким, по сравнению с выше перечисленными, коэффициентом использования электрода, но выполнение крепления электрода в электрододержателе посредством сил трения, приложенных к гладкой цилиндрической (боковой) поверхности электрода, уменьшает коэффициент использования электрода, выполнение электрода из графита делает невозможным применение прототипа в процессах КС деталей.

Задачей изобретения было создание электрода и электрододержателя для машин КС деталей, обеспечивающих высокий коэффициент использования электрода, пониженные экологические издержки процессов изготовления и использования электрода, пониженную себестоимость изготовления сварочных деталей (узлов).

Задача решается в электроде и электрододержателе машин КС, где электрод выполнен в виде стержня, длина которого больше величины его поперечника, электрододержатель выполнен снабженным посадочной частью, сформированной в виде сквозного канала, длина которого меньше длины электрода, где посадочная часть электрододержателя выполнена с возможностью охвата части боковой поверхности электрода, с возможностью продольного перемещения электрода в посадочной части электрододержателя и с возможностью фиксации электрода в посадочной части электрододержателя, где электрод выполнен содержащим посадочную и рабочую части, а также контактную поверхность, где посадочная часть электрода выполнена образованной частью его боковой поверхности, располагаемой в посадочной части электродержателя, контактная поверхность электрода образована торцом электрода, обращаемым в сторону пакета свариваемых деталей, а рабочая часть электрода образована участком электрода, расположенным между посадочной частью электрододержателя и контактной поверхностью электрода, где электрод и электрододержатель выполнены, для случая малого износа электрода, с возможностью выступания оппозитного, к контактной поверхности, торца электрода за пределы посадочной части электрододержателя.

Задача решается тем, что электрод выполнен снабженным периодически повторяющимися, равномерно разнесенными вдоль продольной геометрической оси электрода, фасонными, преимущественно, поперечно расположенными, относительно продольной геометрической оси электрода, выступами, сформированными на боковой поверхности электрода. При этом электрод выполнен с периодически повторяющейся вдоль его продольной геометрической оси, преимущественно, 20% вариативностью изменений величины его поперечного сечения.

Задача также решается тем, что посадочная часть электрододержателя выполнена снабженной сформированными на стенках образующего посадочную часть сквозного канала, по меньшей мере, на части его длины, рельефами, геометрические характеристики которых соответствуют геометрическим характеристикам выступов, выполненных на боковой поверхности электрода, электрод выполнен установленным в посадочной части электрододержателя с сопряжением части его выступов с гребнями рельефов электрододержателя.

При этом электрод может быть выполнен из материала с высокой тепло- и электропроводностью, сформированным с использованием на последних этапах его изготовления методов холодной деформации, электрод может быть выполнен составным, содержащим армирующий стержень, изготовленный из материала с высокой твердостью, а также расположенную коаксиально, относительно армирующего стержня, и с образованием теплового и гальванического контактов, с армирующим стержнем, оболочку, изготовленную из материала с высокой тепло- и электропроводностью, выступы электрода могут быть сформированы с образованием резьбы.

Для определенных случаев использования электрод может быть выполнен в виде стержня, снабженного продольным, преимущественно, коаксиальным, относительно продольной геометрической оси электрода, сквозным цилиндрическим каналом.

Изобретение может быть реализовано в электроде и электрододержателе машин КС, где электрод выполнен в виде стержня, длина которого больше величины его поперечника, снабженного периодически повторяющимися, равномерно разнесенными вдоль продольной геометрической оси электрода, фасонными, поперечно или наклонно расположенными, относительно продольной геометрической оси электрода, выступами, сформированными на боковой поверхности электрода. Электрод вследствие наличия периодически повторяющихся выступов, сформированных на его боковой поверхности, выполнен с периодически изменяющейся по длине электрода величиной поперечного сечения, вариативность изменений который составляет преимущественно 20%.

Где электрододержатель машин КС выполнен снабженным посадочной частью, сформированной в виде сквозного канала, длина которого меньше длины электрода, выполненной с возможностью охвата части боковой поверхности электрода с возможностью продольного перемещения и фиксации электрода в посадочной части электрододержателя. При этом посадочная часть электрододержателя выполнена снабженной сформированными на стенках образующего посадочную часть сквозного канала, по меньшей мере, на части его длины, рельефами, геометрические характеристики которых соответствуют геометрическим характеристикам выступов, выполненных на боковой поверхности электрода.

Где, в случае установки электрода в посадочной части электрододержателя, электрод выполнен установленным с сопряжением части его выступов, сформированных на боковой поверхности электрода, с гребнями рельефов электрододержателя, сформированными на стенках канала, образующего посадочную часть электрододержателя, и с возможностью образования теплового и электрического контактов между поверхностями выступов электрода и гребнями рельефов посадочной части электрододержателя.

Где электрод выполнен содержащим посадочную и рабочую части, а также контактную поверхность. Посадочная часть электрода образована частью его боковой поверхности, располагаемой в посадочной части электродержателя. Контактная поверхность электрода образована торцом электрода, обращаемым в сторону пакета свариваемых деталей, а рабочая часть электрода образована участком электрода, расположенным между посадочной частью электрододержателя и контактной поверхностью электрода. При этом, электрод и электрододержатель выполнены с возможностью, для случая малого износа электрода, выступания оппозитного, к контактной поверхности электрода, торца электрода за пределы посадочной части электрододержателя.

Для целей решаемой задачи электрод выполнен из материала с высокой тепло- и электропроводностью, преимущественно, из меди, а также с использованием на последних этапах его изготовления методов холодной деформации, преимущественно накатки. Как вариант, электрод может быть изготовлен из медьсодержащего сплава или из дисперсно твердеющей композиции. Как вариант, электрод может быть сформирован составным, содержащим армирующий стержень, изготовленный из материала с высокой твердостью, и коаксиально расположенную, относительно армирующего стержня, оболочку, изготовленную из материала с высокой тепло- и электропроводностью, выполненную с образованием теплового и электрического контактов с боковой поверхностью армирующего стержня. Как вариант, электрод может быть выполнен в виде стержня, снабженного продольным, преимущественно, коаксиальным, относительно продольной геометрической оси электрода, сквозным цилиндрическим каналом. Как вариант, выступы электрода могут быть сформированы с образованием резьбы. Кроме того, в случае выполнения выступов поперечно расположенными, относительно продольной геометрической оси электрода, электрод и посадочная часть электрододержателя могут быть сформированными радиально изогнутыми.

В принципе, электрод может быть выполнен в виде цилиндрического стержня, рабочая и посадочная части которого снабжены выступами, сформированными в процессе установки электрода в посадочной части электрододержателя, а именно в процессах продольного перемещения электрода в посадочной части электрододержателя и последующей его фиксации в посадочной части электрододержателя. Иными словами, выступы электрода могут быть выполнены сформированными методом холодной деформации цилиндрического стержня, осуществленном непосредственно гребнями рельефов посадочной части электрододержателя. Однако данный метод требует более высоких, в сравнении с процессом использования электродов с превентивно сформированными выступами, энергетических затрат при установке и корректировке положения электрода в посадочной части электрододержателя, увеличивает массогабаритные показатели электрододержателя и его стоимость. Наиболее предпочтительным является вариант, в котором электрод выполнен снабженным заблаговременно сформированными выступами, расположенными на его внешней боковой поверхности. Технологические процессы накатки известны и широко применяются в металлообработке. При этом процессы накатки относятся к высокоточным и производительным технологическим процессам обработки металлов, осуществляемым без снятия стружки. Выполнение выступов, расположенных на боковой поверхности электрода, методами накатки снижает непроизводительные потери металла при изготовлении электрода, способствует образованию нагартованного слоя на радиальной периферии электрода.

Работа заявляемых электрода и электрододержателя КС поясняется следующим: Выполнение электрода снабженным выступами, сформированными на его боковой поверхности, увеличивает теплоотдающую поверхность электрода, способствует лучшему рассеиванию тепла в окружающую электрод среду, а в совокупности с гребнями рельефов электрододержателя, за счет увеличения площади контакта, снижает переходные тепловое и электрическое сопротивление между электрододержателем и электродом, что способствует снижению нагрева электрода в процессе КС. Указанное, в ряде случаев, позволяет отказаться от жидкостного охлаждения электродов, ограничившись применением естественного воздушного конвективного охлаждения, а в наиболее напряженных случаях применением принудительного обдува воздухом.

Из книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова известно, что трещины в электродах, как правило, образуются после 20 процентного увеличения диаметра контактной поверхности электрода в процессе КТС, см. стр. 7 абзац 3 сверху. Выполнение электрода в виде стержня с периодическим профилем, а именно, с периодически изменяющимся, преимущественно, в пределах 20% поперечным сечением, обеспечивает (делает возможным) сокращение количества производимых в процессе эксплуатации переточек электрода, по меньшей мере, уменьшает объем удаляемого при переточке металла, что уменьшает непроизводительные потери материала электрода. По мере износа электрода в процессе КС осуществляют его периодическую, со смещением в сторону пакета свариваемых деталей, переустановку в электрододержателе. При этом выполнение выступов, сформированных на боковой поверхности электрода, поперечно расположенными, относительно продольной геометрической оси электрода, обеспечивает шаговое смещение электрода с минимальной величиной шага, равной величине интервала между выступами; выполнение упомянутых выступов наклонно расположенными, сформированными, например, в виде резьбы, обеспечивает плавное смещение электрода. Опосредованная выступами электрода и гребнями рельефов электрододержателя установка электрода в электрододержателе обеспечивает необходимую прочность фиксации электрода в электрододержателе при ограниченной, относительно продольной геометрической оси электрода, длине посадочной части электрододержателя, что, в совокупности с выполнением посадочной части электрододержателя в виде сквозного канала, с выполнением электрода в виде стержня, длина которого больше величины его поперечника, с возможностью установки электрода с выступанием его оппозитного, к контактной поверхности, конца, для случая мало изношенного электрода, из посадочной части электрододержателя способствует увеличению коэффициента использования электрода. Коэффициент использования электрода тем выше, чем больше разница между общей длиной электрода и длиной посадочной части электрододержателя.

Выполнение электрода радиально изогнутым позволяет несколько уменьшить, в плоскости изгиба электрода, габарит электрододержателя машины КС с электродом в сборе, что облегчает эксплуатацию электрододержателя с электродом в стесненных производственных условиях при сохранении высокого коэффициента использования электрода.

Из книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова известно, что применение холодной деформации при изготовлении электрода, за счет явления наклепа, увеличивает прочность чистой меди с 20…25 кг/мм2 до 40…45 кг/мм2, см. стр. 23 абзац 4 сверху, т.е. почти в 2 раза.

Из книги С.К. Слиозберга, П.Л. Чулошникова известно, что применение холодной деформации при изготовлении электрода увеличивает температуру эксплуатации электрода до величины (0,3…0,4)Тпл., где Тпл есть температура плавления сплава, см. стр. 13 абзац 3 сверху. Если электроды из чистой меди обладают работоспособностью до достижения ими температуры 150…200°C, см. стр. 12 абзац 4 сверху, то применение холодной деформации при изготовлении электрода увеличивает величину допустимого нагрева электрода до 325…433°C (температура плавления меди 1084°C, информация взята 02.04.2015 из интернет ресурса http://www.fxyz.ru), т.е. допустимая величина эксплуатационного нагрева электрода увеличивается также в 2 раза.

В совокупности с увеличенной поверхностью охлаждения заявляемых электродов указанное позволяет расширить диапазон использования, в частности медных электродов, ограничить, а в некоторых случаях и исключить использование дефицитных или дорогих, или экологически не безопасных легирующих добавок.

Таким образом, заявляемые электроды и электрододержатели обеспечивают высокий коэффициент использования электродов, пониженные технологические и экологические издержки процессов изготовления и использования электродов КТС, а также пониженную себестоимость изготовления сварных конструкций.

1. Электрод для контактной сварки, выполненный в виде стержня, длина которого больше величины его поперечного сечения, содержащий посадочную и рабочую части, а также контактную поверхность, при этом посадочная часть электрода образована частью его боковой поверхности, выполненной с возможностью расположения в посадочной части электрододержателя, контактная поверхность электрода образована торцом электрода, обращенным к свариваемым деталям, а рабочая часть электрода образована участком, расположенным между посадочной частью электрода и его контактной поверхностью, отличающийся тем, что боковая поверхность электрода снабжена равномерно разнесенными вдоль его продольной геометрической оси, преимущественно поперечно расположенными выступами, выполненными с обеспечением периодического изменения величины поперечного сечения электрода в пределах 20%, при этом упомянутые выступы сформированы методом холодной пластической деформации.

2. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из материала с высокой тепло- и электропроводностью, преимущественно из меди.

3. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что выступы электрода сформированы с образованием резьбы.

4. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен составным и содержит армирующий стержень, изготовленный из материала с высокой твердостью, и оболочку, изготовленную из материала с высокой тепло- и электропроводностью, расположенную коаксиально относительно армирующего стержня и образующую с ним тепловой и гальванический контакт.

5. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен продольно расположенным, преимущественно коаксиальным относительно продольной геометрической оси электрода, сквозным цилиндрическим каналом.

6. Машина для контактной сварки, содержащая электрододержатель, который имеет посадочную часть, сформированную в виде сквозного канала, выполненного с возможностью охвата части внешней боковой поверхности электрода и фиксации его в посадочной части с выступанием оппозитных торцов электрода, и электрод, выполненный по любому из пп. 1-5, при этом стенки сквозного канала электрододержателя выполнены с рельефом, сформированным с возможностью сопряжения гребней рельефа с частью выступов на боковой поверхности упомянутого электрода.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при контактной точечной сварке для соединения листовых заготовок и деталей с применением охлаждаемого электрода-колпачка. Держатель выполнен с осевой полостью.

Изобретение относится к способу электроконтактной сварки металлических листов с неэлектропроводным покрытием. Изобретение может быть использовано в строительстве для изготовления кровельных материалов, в автомобилестроении при производстве кузовных деталей, в авиастроении и ракетной техники при изготовлении деталей внутренней и внешней обшивки летательных аппаратов и т.п.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при зачистке электродов для точечной сварки. Устройство для зачистки по меньшей мере одного электрода для точечной сварки содержит фрезерную головку и направляющее устройство, выполненное с возможностью направления фрезерной головки относительно по меньшей мере одного электрода для точечной сварки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к приспособлениям в установке для контактной сварки. .

Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в электродах КТС. .
Изобретение относится к области сварки, в частности к электродам для контактной сварки, которые могут быть использованы в машиностроительной, металлургической, станкоинструментальной и других отраслях промышленности для изготовления сварных конструкций.

Изобретение относится к оборудованию контактной роликовой сварки и может быть также использовано при восстановлении изношенных деталей электроконтактными способами.

Изобретение относится к электроконтактной роликовой приварке, в частности к роликовому элетроду, и может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей вращения, а также при роликовой сварке спиральных швов.
Изобретение относится к электродам для контактной точечной сварки. .

Изобретение может быть использовано для замены рабочего наконечника сварочного электрода клещей для точечной сварки. Средство извлечения рабочего наконечника соединено с рукой робота.

Изобретение относится к способу электроконтактной сварки металлических листов с неэлектропроводным покрытием. Изобретение может быть использовано в строительстве для изготовления кровельных материалов, в автомобилестроении при производстве кузовных деталей, в авиастроении и ракетной техники при изготовлении деталей внутренней и внешней обшивки летательных аппаратов и т.п.

Изобретение относится к роботизированному модулю для контактной точечной сварки дистанционирующих решеток. Модуль содержит сварочную машину, промышленный робот с установленными на его руке сварочными клещами с электродами, систему управления, стол с размещенным на нем устройством для установки свариваемых деталей.

Подвесные сварочные клещи для контактной сварки содержат опорный элемент (16), соединенный с опорным и/или поворотным средством сварочных клещей (10; 10а; 10b), неподвижный держатель (36) электрода, поддерживаемый средством (42) с кронштейном, и держатель (50) электрода, перемещающийся относительно первого держателя (36).

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте сварных швов, литья, проката, а также найти применение в ракетно-космической, авиационной промышленности и в других отраслях, где требуется сварочный ремонт тонкостенных конструкций.

Изобретение касается способа и устройства определения временной зависимости напряжения (ue(t)) на электродах (3) клещей во время процесса точечной сварки как индикатора качества сварки, причем электроды (3) закреплены в перемещающихся друг к другу рычагах клещей (2), блок (9) измерения соединен с проходящими вдоль рычагов клещей (2) измерительными линиями (6), а компенсационная катушка (7) соединена с блоком (10) для измерения напряжения (uk(t)) компенсации погрешностей измерения в измерительных линиях.

Изобретение относится к способу и устройству установления баланса давления на электрододержателях сварочного устройства и может быть использовано в клепальных устройствах, ультразвуковых сварочных устройствах и в манипуляторах, выполненных в виде клещей.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автомобилестроению, и может быть использовано при сварке элементов кузовов автомобилей (толщина свариваемого металла до 4 мм) и другой аналогичной продукции сварочными клещами, установленными на сварочных роботах, а также при сварке стационарными и ручными клещами.

Изобретение относится к авиационной, ракетно-космической, судостроительной и другим отраслям промышленности, в частности к устройствам для контактной сварки многослойных панелей с гофрированным заполнителем.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить качество сварного соединения путем уменьшения значения тока шунтирования и увеличения проплавления нижней детали.

Настоящее изобретение может быть использовано для замены сварочных наконечников пистолета для точечной сварки. На верхней поверхности стойки устройства установлена соединительная пластина. Средство для снятия сварочного наконечника с конца хвостовика пистолета содержит главный корпус, установленный в его основании цилиндр и блок снятия наконечника, размещенный с возможностью его скользящего перемещения в пределах главного корпуса. Корпус средства для установки наконечника смонтирован на верхней поверхности соединительной пластины. Один конец блока переноса наконечника совмещен с низом корпуса, а другой конец совмещен с верхней поверхностью соединительной пластины. Блок фиксации наконечника совмещен с одной стороной блока переноса наконечника. На верхней поверхности корпуса выполнено отверстие для ввода наконечников из блока их размещения. Блок хранения наконечников расположен по высоте корпуса средства для их подачи. Поворотный рычаг обеспечивает открывание и закрывание отверстия в основании корпуса для сообщения с блоком хранения наконечников. 13 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх