Электрод для контактной сварки

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >950508 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.

B 23 К 11/30 (22) Заявлено 16.12.80 (23 ) 32 17331/25-27 с присоединением заявки М

3Ъщдарстееииые комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень М 30 (53) УДК621. 791..763. 1.037 (088.8) Дата опубликования описания 19.08.82

Е4, М. М. Григорьев, В. Ф. Мануйлов, И. П. лин, - ...

В. A. Холоднов и С. М. Савватеев

),. :

Московский авиационный технологический институт им. К. Э. циолковского (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству электродов для контактной сварки.

Известны электроды со сферической рабочей поверхностью (l) .

Однако электрод в процессе контактной сварки испытывает действие реактивного давления со стороны свариваемых элементов, причем в современных сварочных процессах удельные усилия, допусти о мые для электродов, должны составлять

25 кгс/мм и более. Участок рабочей час2; ти электрода, примыкающий к опорной поверхности, в процессе сварки разогревает ся до 550 С на глубине около 2 мм, на о большем расстоянии от опорной поверхности температура постепенно снижается до 80 — 100 С. Давление на электрод

"фокусируется" в осевой зоне рабочей части. Электроды из хромистой бронзы ро имеют допустимое удельное усилие при указанной повышенной температуре порядка 5,3 кгс/мм, поэтому их стойкость не превышает 1000 точек, после этого

2 изменение сечения рабочей части электрода превышает 20% начального сечения, допустимое для сварочных процессов.

Повышение силовых возможностей электродов возможно различными путями.

Известны электроды из порошковых материалов, получаемые формовкой и спе канне порошка с размером частиц 10500 мкм, получаемого с помощью специальной установки (2) .

Однако электроды из порошковых ма« териалов имеют ту же конфигурацию, что и электроды, получаемые из катаного или прессованного прутка, но вследствие большей жаропрочности имеют повышенное допустимое удельное усилие 8- 11кгс/мм которое, однако, значительно ниже требуемых значений для многих современных процессов. Стойкость таких электродов

1650 - 2000 точек.

Известен электрод с рабочей частью, армированной параллельными его оси волокнами из вольфрамовой проволоки (31 .

3 9505

Однако армирование параллельными нитями проволоки повышает допустимое усилие электрода, параллельные волокна сохраняют устойчивость лишь при значи« тельных объемных долях (15% и более) волокон в объеме электрода. Повышение объемной доли волокон вольфрама, распределенных в материале на основе меди, снижает его электропроводность, что вызывает повышенный разогрев наконечника электрода и его налипание на поверхность свариваемых элементов. Таким образом, электроды либо обеспечивают недостаточ( но высокое сопротивление действию давления при точечной сварке, либо происходит налипание материала наконечника на свариваемую деталь. Электрод, армированный параллельными нитями, имеет также малую демпфирующую способность, необходимую при сварке высокопрочных материалов.

Известен электрод для контактной сварки из спеченного порошкового материала на основе меди со сферической рабочей поверхностью E4j .

Однако электрод получают засыпкой псрошка в полость контейнера оснастки вертикального гидравлического пресса, холодным брикетированием с удельным усилием 75 кгс/мм, подпрессовкой пос2 о ле нагрева до 450 С и спеканием в атмосфере водорода при 860 С в течение 3 ч . с последующей механической обработкой.

Данный электрод имеет допустимое удель» ное усилие при точечной сварке 9,2кгс/мм

3S и стойкость 1800 — 1850 точек, что недос та точно.

11елью изобретения является увеличение допустимого удельного усилия и повышение стойкости электрода.

4в

Указанная цель достигается тем, что электрод для контактной сварки из спеченного порошкового материала на основе меди со сферической рабочей поверхностью снабжен конической спиралью, выполненной . ф5 из омедненной вольфрамовой проволоки, ус. тановленной по оси электрода в зоне, примыкающей к рабочей поверхности и обращенной большим основанием к ней, и клубком путанки, выполненной из омедненной о вольфрамовой проволоки, размещенной внут ри спирали, выполненной с углом конусности равным 1а - 20 . с большим осноо ванием равным 2/3 - 3/4 диаметра электрода, а объем омедненной вольфрамовой проволоки 8 - 10% от объема.

На чертеже показан электрод.

Электрод содержит клубок путанки 1, распределенный в массе спеченного по08 4 рошка хромистой бронзы 2, находится в полости спирали 3, профиль которой фиксирует положение клубка путанки и способствует его уплотнению при изготовлении наконечника только в осевой зоне и только вблизи опорной поверхности, т. е. на наиболее нагруженном при сварке участ» ке. Оптимальная форма спирали: угол конуса 15 — 20, диаметр большего осо нования равен 2/3 - 3/4 диаметра цилиндрической части электрода. Электропровод» ность электрода 70% от электропроводности меди, что гарантирует нормальную работу электрода без налипания к соединяемым элементам при условии, что суммарный объем проволоки, использованный для спирали и клубка путанки, 8 — 10 объема электрода.

Большое основание спирали обращено к рабочей поверхности электрода, что позволяет удержать клубок путанки в осевой зоне наконечника при его изготовлении. Ввведение клубка путанки обеспечивает высокую демпфирующую способность элек трода.

Достоинства электрода заключается в повышении до 35 кгсlмм допустимого

2 удельного усилия при сварке и стойкости до 5000 точек.

Предлагаемый электрод стандартного диаметра 16 мм получают на вертикальном гидравлическом прессе усилием 160 тс.

В полость контейнера на донный вкладыш помещают спирали диаметром большего основания 8 - 14 мм с углами конуса о

5 - 30, изготовленную из омедненной вольфрамовой проволоки 0,4мм. Внутри спирали располагают клубок путанки из омедненной вольфрамовой проволоки диаметром 0,1 мм. Покрытие на вольфрамовую проволоку наносят гальваническим методом, оно обеспечивает соединение армирующих элементов с порошковой хромистой бронзой при последующей обработке. Производят на гидравлическом прессе усилием 160 тс холодное брикетирование с удельным давлением 75 кгс/мм 2; затем нагревают вместе с контейнером брикет о Ф до 450 С и подпрессовывают его 2,5 мин.

После этого производят спекание при о

860 С в течение 3 ч в атмосфере водорода в печи ОКБ210А, ГЗО. На токарном станке производят обточку по наружному контуру и вытачивают участок крепления электрода. Электрод испытывают на сжатие при 550 С на машине "Инстроп" и производят точечную сварку листовых деталей из стали 08 КП не сварочной машине МТ-1601.

Формула изобретения

l. Электрод для контактной сварки из спеченного порошкового материала нв. основе меди со сферической рабочей поверхностью, отличающийся тем, что, с целью увеличения допустимсьго удельного усилия и повышения стойкости электрода, электрод снабжен конической спиралью, выполненной из омедненной вольфрамовой проволоки, установленной по оси электрода в зоне, примыкающей к рабочей поверхности и обращенной большим основанием к ней, и клубком путанки, выполненным из омедненной воль фрамовой проволоки, размещенной внутри спирали.

2. Электрод по п. 1, о т л и ч а юш н и с я тем1 что коническая спираль выполнена с углом конусности, равным

15 — 20

3. Электродпоп. 1, о тли ча юш и и о я тем, что коническая спираль выполнена с большим основанием, рав4. Электрод по п. 1, о т л и ч а кш и и с я тем, что-объем омедненной ных машин. ГОСТ 14111-77.

2. Авторское свидетельство СССР

N9 428786, кл. В 05 В 5/06, 1973.

3. Композиционные материалы, - том 3

М., Машиностроение, 1978, с. 437438.

4. Григорьев М. М. Исследование гранулированных и дисперсно-упрочняемых жаропрочных медных сплавов. Автореферат кандидатской диссертации, N., 1973(прототип) .

5 950508 6

Сварку осуществляют с помощью электр роды, изготовленные по изобретению— родов, содержащих спирали с углами 15- 5007 точек, т. е. в 2,75 ра а вьппе по

20, которые дают наилучшие силовые сравнению с электродом, получаемым из характеристики. порошковой бронзы, и в 5 раз выше по .

При испытаниях на сжатие наиболее 5 сравнению с электродом, изготовленным высокие характеристики удельного усилия из катаного прутка. получены при углах 15о (32 кгс/мм ) Использование изобретения обеспечии 20 (35 кгс/мм ) при меныпих углах вает повышение допустимого удельного о допусуимое удельное усилие снижается усилия при сварке в 3,5 - 3,8 раза и

Я. до 20 - 25 кгс/мм за счет менее актив-1О повышение стойкости электродов в 2,75ной работы сопротивления нагрузке со 5,0 раза. стороны клубка путанки, при углах более

20 затрудняется полное уплотнение поо рошка хромистой бронзы и допустимые удельные усилия также снижаются до

17,5 - 19,0 кгс/мм . При испытаниях на сжатие электродов со спиралями различных диаметров установлено, что допустимое усилие с увеличением размера спирали и объема проволоки врмирующих элементов увеличивается с 21,3 до 41,3 кгс/ о.

/мм (при установке спирали углом 15 ) и с 22,7 до 45,0 кгсlмм2- (для спирали с углом 20 ). Нормальйая работа электрода при сварке обеспечивается при условии, что его электропроводность составляет 55 - 70% от электропроводности меди, при более низкой электропроводности разогрев электрода вызывает налипание его на свариваемый элемент. Установлено, чтозО врмирование электродов спиралями диаметром 14мм вызывает снижение элект ропроводности до 51 - 53% от электропроводности меди, поэтому можно рекомендовать армирование спиралями (с клубком 35 путанки) диаметром 10,5 - 12,0 мм, когда и силовая характеристика удовлетворяет современным требованиям и электро- ным 2/3 «3/4 диаметра электрода. проводность достаточна для нормального течения процесса. В указанных условиях 40 объем армируюших элементов 8 — 10% от вольфрамовой проволоки составляет 8-10% объема электрода. объема электрода.

Использование изобретения по данным Ис точники информации, испытаний обеспечивает повышение допус- принятые во внимание при экспертизе тимого удельного усилия в 3,5-3,8 раза. м 1. Электроды прямые электросварочВ процессе определения стойкости электрода в идентичных условиях используют стандартные электроды из хромистой бронзы, получаемые механической обрабо1 кой из катаного прутка, которые до настоя;а Применение композиционных материалов щего времени наиболее распространены, в технике. Под редакцией Б. H. Нотона. электроды, получаемые брикетированием, подпрессовкой и спеканием из порошковой хромистой бронзы, а также предлагаемые электроды. 55

Электроды, получаемые из катаного прутка, имеют стойкость 1053 точки, порошковые электроды 1820 точек злект 950508

Составитель Е. Гузиков

Редактор И. Митровка Техред К.Мьщьо Корректор С. Шекмар

Заказ 5823/16 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4