Электроды для шовной сварки

Обновлено: 10.01.2025

Электроды для шовной сварки представляют собой ролики со специально профилируемой контактной поверхностью или плоские электроды-шины. Они предназначаются для подвода сварочного тока к деталям, сжатия свариваемых деталей, а также для отвода тепла через поверхность свариваемых деталей с целью локализации нагрева. Роликовые электроды используются также для перемещения деталей при сварке.

Правильный выбор конструкции электродов оказывает существенное влияние на качество сварных соединений и производительность процесса шовной сварки.

Ролик для сварки (рис. 1) состоит из следующих элементов: центральной части или тела ролика; рабочей части с контактной поверхностью; посадочной части с отверстиями для крепления ролика. В зависимости от конструкции сварочные ролики характеризуются диаметром, шириной, профилем рабочей части, формой контактной поверхности, способами крепления и охлаждения. Различают следующие основные формы профиля рабочей части ролика (рис. 2):

1) прямой профиль без скосов;

2) прямой профиль с односторонним скосом;

3) прямой профиль с двусторонним скосом;

4) закругленный профиль с двусторонним скосом:

5) закругленный профиль с односторонним скосом;

6) закругленный профиль без скосов.

Профиль рабочей части роликов выбирается в зависимости от формы свариваемых деталей. Ролики с односторонним скосом и без скоса в большинстве своем применяются для сварки в труднодоступных местах; ролики двухскосной формы в этом случае неприемлемы, так как они могут соприкасаться с выступающими частями свариваемых деталей. Ролики с двухскосной рабочей частью при одинаковых размерах и ширине рабочей части имеют большую массу, лучше охлаждаются и меньше изнашиваются при сварке.

Рис. 1. Элементы конструкции ролика:

1 — тело; 2 — рабочая часть; 3— посадочная часть; 4 — крепежные отверстия.

Рис. 2. Профили рабочей части роликов:

1 — прямой без скосов; 2 — прямой с односторонним скосом; 3 — прямой с; двусторонним скосом; 4 — закругленный с двусторонним скосом; 5 — закругленный с односторонним скосом; 6 — закругленный без скосов; 7 — сложной формы.

Форма контактной поверхности роликов устанавливается в зависимости от материала и толщины свариваемых деталей. Ролики с цилиндрической контактной поверхностью применяются преимущественно для сварки черных металлов толщиной не свыше 2…3 мм. Для сварки легких сплавов, а также легированных сталей и аустенитных сплавов средней и большой толщины и для шовной сварки малоуглеродистой стали толщиной свыше 2 мм целесообразно использовать ролики с закругленной рабочей частью. Для сварки алюминиевых сплавов могут быть также, применены ролики с цилиндрической контактной поверхностью.

В отдельных случаях профиль рабочей части роликов может иметь и более сложную форму (рис. 1, 7), рекомендованную для сварки сталей с покрытиями.

Ширина цилиндрической контактной поверхности выбирается в зависимости от свариваемого материала и его толщины. Рекомендуемая ширина контактной поверхности роликов при сварке различных материалов приводится в табл. 1.

Таблица 1. Ширина цилиндрической контактной поверхности роликовых электродов при сварке различных сталей

Ширина контактной поверхности, мм

Толщина материала, мм

При сварке углеродистой стали

При сварке аустенитных сплавов

Угол профиля рабочей части роликов должен быть обычно в пределах 60…120°; чем больше этот угол, тем выше стойкость роликов.

Для выбора радиуса закругления, контактной поверхности роликов в случае прерывистой сварки нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов рекомендуются данные, приведенные в табл. 2, а при шаговой сварке можно пользоваться графиком, изображенным на рис. 3. В случае применения закругленного профиля роликов для сварки черных металлов толщиной 2…3 мм величина радиуса закругления поверхности выбирается в пределах 100…160 мм.

Диаметр роликов колеблется в пределах 40…400 мм. Чем больше диаметр роликов, тем выше их стойкость. При использовании больших роликов требуется и большая мощность сварочной машины для обеспечения надлежащего качества сварки. Диаметр роликов следует выбирать не менее 200…250 мм, если это позволяет форма свариваемого изделия. При расположении роликов внутри свариваемого изделия их размер определяется габаритами внутренней полости, что заставляет применять ролики малого диаметра. Шовная сварка роликами диаметром менее 40 мм малоэффективна.

Толщина роликов выбирается с учетом следующих факторов. Толстые ролики обеспечивают лучший отвод тепла от контактной поверхности и меньше изнашиваются. Массивные ролики затрудняют доступ к свариваемому изделию, стоят дороже и при шаговой шовной сварке повышают нагрузки на приводной механизм. Небольшие ролики имеют более массивную центральную часть с развитой посадочной поверхностью. Толщина роликов выбирается в зависимости от толщины свариваемого материала с учетом диаметра роликов. Данные по выбору толщины роликов при сварке черных металлов и легких сплавов приводятся в табл. 3.

Рис. 3. Радиус закругления контактной поверхности роликов при сварке алюминиевых сплавов:

1 — сплавы АМц, АМг, АМг-3; 2 — сплавы АМг5В, АМг6Т; Д16АТ, Д19АТ; 3 — сплавы В95АТ, В96АТ.

Таблица 2. Радиус закругления контактной поверхности роликов при прерывистой сварке нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов

Радиус закругления контактной поверхности, мм

При сварке нержавеющей стали

При сварке алюминиевых сплавов

Таблица 3. Толщина роликов для сварки различных материалов

Толщина ролика в мм

Толщина материала в мм

Для сварки малоуглеродистой стали

Для сварки аустенитной стали

Для сварки алюминиевых сплавов

Примеры роликов различных конструкций приводятся на рис. 4.

Рис. 4. Конструкции роликовых электродов.

Посадочная часть роликовых электродов зависит от их привода и подвода сварочного тока, а также от способа их охлаждения. Если ролики приводятся в движение свариваемыми изделиями или шарошками, подвод тока к ним осуществляется от неподвижной оси при помощи скользящего контакта. Посадочная часть в этом случае представляет собой втулку, на размеры которой влияют конструкция деталей вторичного контура и необходимость, поддержания удовлетворительного контакта между роликами и осью. При этом учитываются также механические нагрузки и износ этого электропроводного подшипника. Диаметр посадочного отверстия составляет 20…40% диаметра ролика, а ширина посадочной части выбирается из указанных соображений при среднем удельном давлении 4…6 кг/мм 2 .

Когда вращение ролика осуществляется приводным механизмом через посадочную часть, ролики центрируются на валу центральным отверстием, а их крепление к фланцу вала осуществляется болтами, реже при помощи плотной посадки или на резьбе. Сварочный ток подводится через неподвижный контакт между валом и роликом.

Охлаждение роликов может быть естественным (воздушным) и искусственным (водяным или эмульсионным). Естественное охлаждение допустимо при использовании массивных роликов большого диаметра, обладающих большой теплоемкостью, при частых интервалах между сварочными операциями и небольших сварочных токах. В случае большого объема работ при сварке толстых деталей, а также при малых размерах роликов последние необходимо интенсивно охлаждать.

Простой способ охлаждения роликов — наружное охлаждение водой или эмульсией, не вызывающей коррозию. При наружном охлаждении роликов вода попадает внутрь свариваемого изделия и вызывает коррозию сварного шва и всего сварного изделия. Для отвода воды сварочные машины должны иметь громоздкие приспособления. Замена воды эмульсией устраняет коррозию, но требует замкнутой системы охлаждения с перекачивающими устройствами.

Для охлаждения нижнего ролика иногда применяют полузакрытое охлаждение (рис. 5).

Рис. 5. Ролик с полузакрытым охлаждением.

Некоторого улучшения условий работы небольших роликов можно достичь также охлаждением оси (фиг. 6), однако такое мероприятие не слишком эффективно при использовании крупных роликов и большом объеме сварочных работ.

Рис. 6. Ролик с охлаждаемой осью:

1 — кронштейн; 2 — ось; 3 — ролик; 4 — привод; 5, 6 — трубки.

Внутреннее охлаждение роликов требует усложнения конструкции самих роликов и деталей вторичного контура. При нагревании ролики растягивают крепящие их болты, а при охлаждении натяг уменьшается и в зазор между роликом и осью проникает вода, окисляющая. поверхности соприкосновения ролика и оси.

Разработаны различные конструкции роликов с внутренним охлаждением. Пример ролика с охлаждаемой центральной частью приведен на рис. 7.

Рис. 7. Ролик с внутренним охлаждением центральной части:

1 — подвод воды; 2 — резиновое уплотнение.

На посадочные части роликов простейшей формы установлены три исполнения роликовых электродов:

1) с посадочным отверстием диаметром 25 мм и четырьмя отверстиями под крепежные детали;

2) с посадочным отверстием диаметром 40 или 45 мм и шестью отверстиями под крепежные детали;

3) с посадочным отверстием диаметром 60 мм и восемью отверстиями под крепежные детали.

Плоские электроды для шовной сварки (шины) используются главным образом для двухроликовой сварки лент и полос, однако не исключена возможность их применения и в качестве нижних электродов в сочетании с верхними роликами. Они представляют собой плоскую плиту, крепящуюся к нижнему хоботу (кронштейну) машины болтами. Размеры плиты определяются размерами свариваемых полос и лент, причем длина плоской контактной поверхности может достигать 1000 мм, а ширина 300 мм (при двухроликовой сварке). Ввиду значительно меньшего износа плиты по сравнению с износом верхнего ролика, толщина ее определяется только из соображений жесткости в пределах 12…40 мм.

Шовная (роликовая) контактная сварка

Технология шовной контактной сварки была разработана в конце XIX века. Сварка ведется без плавящегося электрода и присадочного материала. Нагрев и расплавление небольшой области заготовок происходит за счет электрического разряда высокой интенсивности, периодически пропускаемого между двумя роликовыми электродами, к которым прикладывается значительно усилие на сжатие. Шов состоит из множества перекрывающихся зон проплавления. Метод предназначен для сваривания тонкого листового проката, в том числе и имеющего сложные пространственные формы.

Шовная контактная сварка

Описание технологии шовной сварки

Листовые заготовки накладываются друг на друга и сжимаются роликовыми электродами с большой силой. На электроды периодически подаются мощные импульсы тока, сила которого достигает тысяч ампер. Протекающий ток сильно нагревает контактное пятно между электродами, доводя метал до плавления. По окончании импульса зона расплавления кристаллизуется под сильным давлением, образуя шовный материал и соединяя заготовки в единое целое. Ролики перекатываются на соседний участок заготовки, подается следующий импульс и рабочий цикл повторяется. Вдоль линии шва образуется цепочка пятен точечной контактной сварки овальной формы. Эти пятна могут частично перекрываться, образуя непрерывную и герметичную шовную линию.

В зависимости от типа передвижения деталей и способа подачи импульсов тока шовная контатная сварка продразделяется на :

• Шаговая. Давление роликов постоянно, детали перемещаются рывками, при остановке подается рабочий импульс. Получается прерывистая цепочка точек, сваренных контактным способом. Применяется при сваривании цветных сплавов и легких металлов. Не обеспечивает герметичности шовного материала.
• Непрерывная. Усилие прижима постоянно, ток также подается постоянно. Практически применяется редко из-за быстрого расходования роликов, высокого расхода электроэнергии и перегревания свариваемых деталей, приводящего к их короблению.
• Прерывистая. Усилие прижима сохраняется неизменным, скорость подачи заготовок также постоянная. Импульсы подаются с такими перерывами, чтобы обеспечить непрерывную линию шва за счет частичного перекрытия зон точечной контактной сварки.

Схема шовной сварки (принцип работы)

Машины и станки контактной сварки

Для роликовых электродов чаще всего используют бронзу. Изготавливают их в виде заостренных дисков диаметром 35-45 см, ширина рабочего обода 4-10 мм. Для сваривания сложных заготовок применяют аппараты с двумя и более роликовых пар.

Потребляемая мощность аппаратов варьируется в пределах от 25 до 300 киловатт.

Маломощными считают станки в 25-40 киловатт, средняя мощность — 4-100 , машины большой мощности потребляют от 100 до 300.

Устройство средней мощности МШ-2203 требует трехфазного электропитания 380 вольт, рабочий ток — до 22 тысяч ампер. Усилие прижима достигает 5 тонн

Сваривает машина контактной шовной сварки стальные листы толщиной до 1 мм. Существует две модификации – с вылетом роликов 400 и 700 мм.

Устройство машины для шовной контактной сварки

Основной несущей конструкцией аппарата является станина. На ней крепятся все остальные узлы:

• источник питания;
• кронштейн неподвижного ролика;
• кронштейн подвижного ролика;
• устройство прижима;
• механизм подачи заготовки

Устройство прижима может быть ручным, пневматическим, гидравлическим или комбинированным. Ручной (точнее, ножной) привод обладает наименьшей мощностью.

Роликовые электроды изготовлены в виде сужающихся к краям бронзовых дисков, они закреплены на концах кронштейнов с помощью подшипников скольжения.

Устройство машины для шовной контактной сварки

Источник питания обеспечивает периодическую подачу тока большой мощности на электроды. Он также питает привод устройства прижима и механизма подачи. Источник питания у современных аппаратов выполняется по инверторной импульсной схеме с двойным преобразованием напряжения. Это позволяет снизить габариты устройства и исключить броски напряжения в питающей сети.

Шовные машины-клещи

Кроме стационарных сварочных машин, производители выпускают также переносные, или подвесные устройства. Они предназначены для сваривания тонкостенных изделий сложной конфигурации. Источник питания по-прежнему размещается на полу цеха, а ролики и устройство прижима смонтированы на подвижных клещах. Клещи с помощью шарнирного пневмопривода устанавливаются в положение, необходимое для работы.

Роликовый стенд для контактной сварки

Для сваривания конструкций в форме цилиндра (или системы сопряженных цилиндров), используют роликовые стенды. Они отличаются большим вылетом кронштейнов роликов, что позволяет сваривать достаточно крупные и протяженные конструкции. Стенд оснащен большим числом регулируемых опор, позволяющих закрепить цилиндрические заготовки разной длины и диаметра. Роликовые электроды приводятся в движение червячной передачей. Заготовки вращаются на стенде, и таким образом ролики проходят всю линию шва. На стендах получают ровные и герметичные швы высокой прочности.

Роликовый стенд для контактной сварки

Область применения

Шовная технология контактной сварки позволяет делать прочные, долговечные и герметичные швы, надежно соединяющие тонкостенные заготовки. Она находит применение в следующих отраслях:

• Тонкостенные сварные трубы для трубопроводного транспорта и технологических установок.
• Резервуары и сосуды низкого давления для химической, пищевой, транспортной промышленности.
• Герметичные кожухи механизмов и приборов, транспортных средств.
• Конструкции из тонколистового проката для промышленного оборудования и бытовой техники.

Производство, оборудованное машинами шовной сварки

Технология отличается от других сварных технологий наибольшей производительностью. Установка средней мощности выдает за час несколько сотен метров сварного шва.

Как получить герметичный шов

Герметичность шва обеспечивается созданием цепочки частично перекрывающихся точек контактной сварки. Сварное пятно после импульса, прошедшего через роликовые электроды, имеет форму овала.

Если правильно сочетать скорость подачи заготовок и периодичность следования сварных импульсов, то овалы будут перекрываться своими боковыми частями, образуя непрерывный и герметичный шовный материал.

Электроды для ручной дуговой сварки

На сегодняшний день сварочные работы проводятся достаточно часто. Это связано с относительной простотой процесса и низкими финансовыми затратами при приемлемом уровне качества получаемого шва. Для сварочных работ применяется специальное оборудование и расходные материалы. В качестве примера можно привести электроды для ручной дуговой сварки, без которых провести рассматриваемые работы практически невозможно. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами сегодня проводится довольно часто, что определило появление большого количества разновидностей расходного материала. Примером можно назвать строение электрода, которое соответствует особенностям проводимой работы. Рассмотрим все наиболее важные моменты подробнее.

Электроды для ручной дуговой сварки

Классификация электродов для ручной дуговой сварки

Рассматривая различные виды электродов для ручной дуговой сварки, следует уделить внимание тому, что различные обмазки могут стабилизировать образующуюся дугу во время горения. Все виды покрытия стержня имеют свои особенности, которые следует учитывать, рассматривая типы электродов для ручной дуговой сварки. Одни и те же марки могут изготавливаться различными производителями. Стоит учитывать, что качество расходного материала может существенно отличаться.

Предназначение электродов может быть самым различным. По этому критерию проводится следующая классификация электродов ручной дуговой сварки:

1. Довольно большое распространение получили легированные металлы, так как за счет добавления различных химических веществ существенно улучшаются эксплуатационные характеристики. Некоторые химические вещества могут существенно повысить теплоустойчивость металла. Для подобных сплавов применяются электроды, которые в маркировке имеют букву «Т».
2. Для сваривания сталей, которые имеют низкую концентрацию примесей, применяют варианты исполнения, при маркировке которого применяется буква «У». Кроме этого, подобные электроды для ручной дуговой сварки подходят соединения металлов со средней концентрацией углерода. Достигаемое значение сопротивления на разрыв составляет 600 МПа.
3. Конструкционные стали также получили весьма широкое распространение. В их составе также встречаются легирующие элементы. Сопротивление на разрыв в этом случае составляет 600 МПа.
4. В некоторых случаях может проводиться напайка металла на поверхность. Металл может обладать исключительными эксплуатационными качествами. Для этого случая подходит вариант исполнения, при обозначении которого применяется буква «Н».
5. В продаже встречаются электроды, предназначенные для сталей с высокой концентрацией легирующих элементов.
6. В отдельную группу отводят стали, которые обладают высокими пластичными свойствами. Работать с подобным материалом достаточно сложно, поэтому стали выпускать электроды по алюминию или другим подобным сплавам. В маркировке указывается буква «А».

Виды электродов для сварки

Диаметры электродов для ручной дуговой сварки могут существенно отличаться, что связано с особенностями проводимой работы. Классификация проводится также по толщине создаваемого покрытия. Выделяют следующие виды электродов:

1. С тонким покрытием. При обозначении применяется буква «М». Как правило, в этом случае поверхностный слой около 20% (показатель берут от общего значения диаметра).
2. Со средней толщиной покрытия. При обозначении указывается буква «С». В этом случае наносится слой, толщина которого составляет 45% от диаметра применяемого стержня при изготовлении.
3. Толстое покрытие составляет 80% от диаметра, в маркировке указывается буква «Д».
4. Есть и особо толстые варианты исполнения, при обозначении которых указывается буква «Г». В этом случае толщина более 80%.

Не стоит забывать о том, что электроды могут иметь ограничения по применению и относительно положения во время проведения работ. Примером можно назвать то, что некоторые вещества обладают повышенной текучестью, и проводить работы у потолочной поверхности будет сложно. Для того чтобы можно было быстро определить предназначение электродов для ручной дуговой сварки применяется определенная схема маркировки:

• 1 – варианты исполнения, которые можно использовать практически в любом положении. Это связано с тем, что применяемая обмазка сохраняет свою форму и не слишком текучая.
• 2 – можно использовать практически во всех положениях, за исключением работы при вертикальном расположении применяемого инструмента.
• 3 – эти электроды предназначены для горизонтального и вертикального применения, исключается потолочное положение
• 4 – электроды для ручной дуговой сварки, которые могут применяться только в горизонтальном положении.

Разные марки электродов для сварки

Стоит учитывать, что в разных странах применяются различные стандарты маркировки. В продаже встречаются электроды для ручной дуговой сварки отечественных и зарубежных производителей, классификация которых может существенно отличаться.

Применение электродов

Сварочные электроды для ручной электродуговой сварки имеют достаточно большое количество особенностей в применении. Основные требования, применяемые к этому расходному материалу, заключатся в нижеприведенных моментах:

1. Электроды, применяемые в дуговой сварке, должны обеспечить стабильное горение образующейся дуги. Только при этом условии можно обеспечить условия для формирования качественного шва.
2. Стальные металлические покрытые должны иметь шов с определенным химическим составом. Только в этом случае получаемое изделие будет служить долго и надежно.
3. При работе электродный стержень должен равномерно расплавляться по поверхности.
4. Расходный материал должен обеспечивать все условия для высокой производительной сварки.
5. Минимальная степень разбрызгивания расплавленного материала. При работе слишком сильное разбрызгивание может привести к повреждению хорошего покрытия.
6. Высокая прочность получаемого соединения. Легкая отделимость шлаков – еще одна положительнаяхарактеристика применяемых электродов для ручной дуговой сварки.
7. Не стоит забывать о том, что электроды должны храниться и сохранять свои качества на протяжении длительного периода. Именно поэтому физико-химические качества не должны изменяться от воздействия окружающей среды.
8. Минимальная степень токсичности при проведении работ. При горении могут выделятся самые различные вещества, которые даже в большой концентрации не должны оказывать негативного воздействия на организм человека.

Проводя подключение, следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

1. При прямой полярности электрод соединяется с зажимом отрицательной клеммой, деталь с положительной.
2. Для работы с деталями, изготавливаемыми из тонкого листа, применяется метод подключения обратной полярности. В этом случае электрод соединяют с положительной клеммой, деталь с отрицательной.

При проведении работы следует соблюдать технику безопасности. При выполнении работ следует использовать:

1. специальные перчатки;
2. защитную робу;
3. ботинки;
4. наиболее подходящий защитный шлем.

Во многом качество получаемого шва зависит от умений сварщика и правильности выбора электрода по основным критериям.

Особенности покрытия

При изготовлении электродов могут использоваться самые различные покрытия. Стоит учитывать, что покрытия могут быть в чистом или смешенном виде. Чистое покрытие электродов для ручной дуговой сварки классифицируется следующим образом:

1. кислое;
2. рутиловое;
3. основное;
4. целлюлозное;
5. прочее.

Специальная обмазка электродов для ручной дуговой сварки может стабилизировать образующуюся дугу и обеспечить наиболее благоприятные условия для работы. С каждым годом появляются новые виды покрытия электродов для ручной дуговой сварки, которые обладают более привлекательными эксплуатационными качествами.

Используются электроды достаточно просто, у сварочного аппарата есть соответствующий зажим. Не стоит забывать, что у этого расходного материала условия хранения и транспортировки точно, такие же, как и у сварочной проволоки. При необходимости проводится прокалывание электродов для ручной электродуговой сварки не позднее, чем за 5 суток перед сваркой. Не стоит забывать о том, что хранение должно проводиться в закрытых запаянных полиэтиленовых пакетах. Существенно продлить срок службы можно при исключении вероятности попадания воздуха внутрь. Также стоит учитывать, что нельзя выполнять прокалывание более двух раз, так как это ухудшит основные эксплуатационные качества.

Принципы маркировки

Марки электродов для ручной дуговой сварки указывают на основные эксплуатационные качества применяемых расходных материалов. Примером маркировки назовем Э46-ЛЭЗАНО-21-Ф-УД Е 43 1(3) – РЦ13. Расшифровка проводится следующим образом:

1. Э46 – обозначение типа электродов. Как ранее было отмечено, классификация проводится по предназначению. В данном случае расходный материал предназначается для углеродистых и низкоуглеродистых сталей.
2. ЛЭЗАНО-21 – марка, указываемая производителем. Эта часть маркировки не несет с собой информацию об эксплуатационных качествах электродов.
3. Ф – символ, предназначенный для обозначения диаметра. Отсутствие какой-либо цифры указывает на то, что значение диаметра отображено в другом месте.
4. У – символ в маркировке указывает на возможность применения расходного материала для работы с углеродистыми и низкоуглеродистыми сталями для получения шва с пределом мощности до 588 МПаю.
5. Д – символ, применяющийся для определения толщины применяемого покрытия. В рассматриваемом случае покрытие толстое.
6. Е – символ, связанный с международной системой классификации применяемых материалов в качестве обмазки.
7. 43 – часть маркировки применяется для указания предела прочности (430 МПа).
8. 1 – относительное удлинение, которое составляет 20%.
9. (3) – часть маркировки, которая применяется для обозначения показателя температуры, требующейся для достижения удельной вязкости не менее 34 Дм/см2. В данном случае показатель составляет 20 градусов Цельсия.
10. РЦ – символы, указывающие на тип покрытия (рутилово-целлюлозное).
11. 1 – символ, определяющий допустимой пространственное положение.
12. 3 – группа расходного материала для сварки, которая характеризуется определенным током и напряжением при холостом ходу.

Для того чтобы провести расшифровку маркировки следует использовать справочную литературу, в которой есть все необходимые таблицы.

Рекомендации по выбору электродов

Проводя выбор электродов для ручной дуговой сварки, следует учитывать тот момент, что для каждого сварочного аппарата производитель рекомендует определенный тип электродов. Стоит учитывать, что сварка может проходить при применении нескольких способов:

1. контактная;
2. роликовая;
3. газопрессовая;
4. электрошаговая.

На сегодняшний день наибольшее распространение получила два метода: контактный и газопрессовой. При необходимости достижения высокой производительности, как правило, выбирают газопрессовой метод. Он применяется при прокладке трубопровода на большое расстояние.

Качество сварки во многом зависит от качества применяемой проволоки в виде основы. Следующим определяющим показателем можно назвать тип применяемого материала в качестве обмазки.

Проводить выбор электродов следует исходя из параметров свариваемого покрытия. При этом следует учитывать тот момент, что каждая марка применяемых электродов обладает своими определенными качествами. Если неправильно выбрать расходный материал, то получаемый шов не будет обладать требующимися эксплуатационными качествами.

Выбирая электроды для дуговой сварки, следует учитывать нижеприведенную классификацию:

1. Вид покрытия и его толщина. При изготовлении деталей могут применяться различные стали. Примером можно назвать углеродистые и легированные стали. Выбор проводится также в зависимости от толщины металла.
2. Назначение. Выбор проводится также в зависимости от того, какой шов следует получить. Например, требуемая ширина и длина, а также качество.
3. Состав покрытия и механические свойства. К швам предъявляется довольно больше количество требований. Примером можно назвать прочность и устойчивость к растяжению.

К другим особенностям выбора отнесем нижеприведенные моменты:

Электроды с толщиной менее 3 мм применяются при сварке деталей, которые изготавливаются при применении легированной стали.

В заключение отметим, что от качества применяемого расходного материала во многом зависят особенности получаемого шва. Именно поэтому его выбору следует уделять внимание. Если рассматривать продукцию отечественных и зарубежных производителей, то отметим, что качество изготовления отличается ненамного. А вот стоимость может варьироваться в достаточно большом диапазоне.

Электроды для контактной сварки

Большинство металлических изделий, которые нас окружают, изготовлены при помощи контактной сварки. Существуют различные виды сварки, но контактная позволяет создавать достаточно прочные и эстетично красивые швы. Поскольку металл сваривается не традиционным методом, то для такого процесса нужны электроды для контактной сварки.

Электроды для контактной сварки

Контактная сварка возможна только для сваривания двух металлических деталей, наложенных одна на другую, их невозможно соединить данным методом встык. В тот момент, когда обе детали зажаты токопроводящими элементами сварочного аппарата, кратковременно подается электрический ток, который плавит детали непосредственно в точке сжатия. Главным образом это возможно благодаря сопротивлению тока.

Конструкции электродов

Для работы с электродуговой сваркой также используются электроды, но они кардинально отличаются от токопроводящих элементов для контактной сварки, и не подходят для данного вида работ. Поскольку в момент сварки детали сдавливаются контактными частями сварочного аппарата, то электроды для контактной сварки способны проводить электрический ток, выдерживать нагрузку на сжатие и отводить тепло.

Диаметр электродов определяет насколько прочно и качественно будут сварены детали. Их диаметр должен быть в 2 раза толще сварного узла. Согласно государственным стандартам они бывают диаметром от 10 до 40 мм.

Свариваемый металл определяет форму применяемого электрода. Данные элементы, имеющие плоскую рабочую поверхность, используют для сварки обычных сталей. Сферическая форма идеально подходит для соединения меди, алюминия, высокоуглеродистых и легированных сталей.

Сферическая форма наиболее устойчива к сгоранию. Благодаря своей форме они способны выполнить большее количество сварных швов до заточки. Кроме того, применение такой формы позволяет варить любой металл. В то же время, если сваривать алюминий или магний плоской поверхностью, то будут образовываться вмятины.

Схема электрода для сварки

Посадочное место электрода часто выполнено в форме конуса или с резьбой. Данная конструкция позволяет избежать потерь тока и эффективно выполнить сжатие деталей. Посадочный конус может быть коротким, однако их применяют при малых усилиях и низких токах. Если используется крепление с резьбой, то зачастую через накидную гайку. Резьбовое крепление особенно актуально в специальных многоточечных машинах, так как необходим одинаковый зазор между клешнями.

Для выполнения сварки в глубине детали, применяются электроды искривленной конфигурации. Существует разнообразие изогнутых форм, поэтому при постоянной работе в таких условиях, необходимо иметь подборку различных форм. Однако пользоваться ими неудобно, и они имеют более низкую стойкость, в сравнении с прямыми, поэтому к ним прибегают в последнюю очередь.

Поскольку давление на фигурный электрод приходится не по его оси, во время нагрева он подвержен изгибанию, и об этом нужно помнить при выборе его формы. Кроме того, в такие моменты, возможно смещение рабочей поверхности искривленного электрода, по отношении к ровному. Поэтому в таких ситуациях обычно применяется сферическая рабочая поверхность. Не осевая нагрузка сказывается также на посадочном месте электрододержателя. Поэтому при чрезмерной нагрузке, нужно использовать электроды с увеличенным диаметром конуса.

Выполняя сварку в глубине детали можно использовать прямой электрод, если наклонить его по вертикали. Однако угол наклона должен быть не больше 30 о , так как при большем градусе наклона происходит деформация электрододержателя. В таких ситуациях применяют два изогнутых токопроводящих элемента.

Внешний вид электродов

Использование хомута в месте крепления фигурного электрода позволяет снизить нагрузку на конус и продлить срок службы посадочного места сварочного аппарата. При разработке фигурного электрода, необходимо вначале выполнить чертеж, затем изготовить из пластилина или дерева пробную модель, и только после этого приступать к его изготовлению.

В промышленной сварке применяется охлаждение контактной части. Зачастую такое охлаждение происходит через внутренний канал, но если электрод небольшого диаметра или происходит увеличенный нагрев, то охлаждающую жидкость подают снаружи. Однако наружное охлаждение допускается при условии, что свариваемые детали не поддаются коррозии.

Труднее всего охладить фигурный электрод из-за его конструкции. Для его охлаждения применяют тонкие медные трубки, которые располагаются по боковым частям. Однако даже при таких условиях он недостаточно хорошо охлаждается, поэтому не может варить в том же темпе, что и прямой электрод. В противном случае происходит его перегрев и срок эксплуатации сокращается.

Сварка в глубине маленькой детали производится фигурными электродами, а с большими деталями предпочтительнее использовать фигурные держатели. Преимуществом такого способа является возможность регулировать длину электрода.

Во время контактной сварки ось двух электродов должна быть 90 о по отношению к поверхности детали. Поэтому когда свариваются крупногабаритные детали с уклоном, используются поворотные, самоустанавливающиеся держатели, а сварка выполняется сферической рабочей поверхностью.

Стальная сетка диаметром до 5 мм сваривается пластинчатым электродом. Равномерное распределение нагрузки достигается путем свободного вращения вокруг своей оси верхнего токопроводящего контакта.

Хотя сферическая форма рабочей поверхности является самой устойчивой из остальных форм, все же она, вследствие тепловых и силовых нагрузок, теряет свою первоначальную форму. Если рабочая поверхность контакта увеличивается на 20 % от первоначального размера, то он считается непригодным, и его нужно затачивать. Заточка электродов контактной сварки производится в согласии ГОСТом 14111.

Материалы электродов для контактной сварки

Одним из решающих факторов качества сварного шва, является прочность на разрыв. Это определяется температурой сварной точки и зависит от теплофизических свойств материала проводника.

Медь в чистом виде неэффективна, поскольку является очень пластичным металлом и не имеет необходимой упругости, чтобы между сварными циклами восстановиться в геометрической форме. Кроме того, себестоимость материала относительно высока, а при таких свойствах электроды требовали бы регулярной замены, что привело бы к удорожанию процесса.

Использование упрочненной меди также не увенчалось успехом, так как снижение температуры рекристаллизации приводит к тому, что с каждой следующей сварной точкой износ рабочей поверхности будет увеличиваться. В свою очередь, эффективными оказались сплавы меди с рядом других металлов. К примеру, кадмий, бериллий, магний и цинк добавили твердости сплаву во время нагрева. В то же время железо, никель, хром и кремний позволяют выдерживать частые тепловые нагрузки и сохранять темп работы.

Электропроводность меди составляет 0,0172 Ом*мм 2 /м. Чем меньше этот показатель, тем наиболее он подходит в качестве материала электродов для контактной сварки.

В случае, если нужно сварить элементы из разных металлов или деталей разной толщины, тогда электротеплопроводность электрода должна составить до 40% от данного свойства чистой меди. Однако если выполнить весь проводник из такого сплава, то он будет достаточно быстро нагреваться, поскольку имеет высокое сопротивление.

Используя технологию составных конструкций можно добиться ощутимой экономии средств. В таких конструкциях материалы, используемые в основании, подбирают с высоким показателем электропроводности, а наружную или сменную часть изготавливают из тепло и износостойких сплавов. Например, металлокерамические сплавы, состоящие на 44 % из меди и на 56 % из вольфрама. Электропроводность такого сплава составляет 60 % от электропроводности меди, что позволяет минимальными усилиями нагреть сварную точку.

В зависимости от условий работы и поставленных задач, сплавы делятся на:

1. Тяжелые условия. Электроды, работающие при температуре до 500 о С, выполнены из сплавов бронз, хрома и циркония. Для сварки нержавейки используют сплавы бронз, легированных титаном и бериллием.
2. Средняя нагрузка. Сваркустандартно углеродистых, медных и алюминиевых деталей, производят электродами из сплавов, в которых марка меди для электродов, способная работать при температуре до 300 о С.
3. Легко нагруженные. Сплавы, в состав которых входит кадмиевая, хромистая и кремненикелевая бронзы, способны работать при температуре до 200 о С

Электроды для точечной сварки

Процесс точечной сварки объясняет сам себя из своего же названия. Соответственно сварочным мини швом является одна точка, размер которой обусловлен диаметром рабочей поверхности электрода.

Электродами для контактной точечной сварки являются стержни, выполненные из сплавов, в основе которых находится медь. Диаметр рабочей поверхности обусловлен ГОСТом 14111-90, и изготавливается в диапазоне от 10-40 мм. Электроды на точечную сварку тщательно подбираются, поскольку имеют различные свойства. Они выполняются как со сферической, так и с плоской рабочей поверхностью.

Криволинейный электрод для точечной сварки

Электроды для точечной сварки своими руками теоретически можно изготовить, но необходимо быть уверенным, что сплав соответствует заявленным требованиям. Кроме того нужно выдержать все размеры, что в домашних условиях не так-то просто. Поэтому, приобретая заводские токопроводящие элементы, можно рассчитывать на качественное выполнение сварочных работ.

Точечная сварка имеет массу плюсов, среди которых эстетическое сварочное пятно, простота эксплуатации сварочного аппарата и высокая производительность. Имеется также один недостаток, а именно отсутствие герметичного сварочного шва.

Электроды для шовной сварки

Одной из разновидностей контактной сварки являетс, шовная сварка. Однако электроды для шовной сварки – это также сплав металлов, только в форме ролика.

Ролики для шовной сварки бывают таких видов:

• без скоса;
• со скосом с одной стороны;
• со скосом с обеих сторон.

Конфигурация свариваемой детали определяет, ролик какой формы следует использовать. В труднодоступных местах недопустимо применять ролик со скосом с обеих сторон. В этом случае подойдет ролик без скосов или со скосом с одной стороны. В свою очередь ролик со скосом на двух сторонах эффективнее прижимает детали и быстрее охлаждается.

Электроды-ролики для шовной сварки

Применение роликовой сварки помогает добиться герметичных сварочных швов, что позволяет использовать их в изготовлении емкостей и резервуаров.

Итак, контактная сварка позволяет производить высокотехнологичные швы, но чтобы добиться качественного результата, нужно тщательно следовать значениям, указанным в таблицах. Какую сварку выбрать, точечную или шовную, зависит от ваших потребностей.

Особенности электродов для контактного сваривания, их виды и характеристики

Точечная сварка, благодаря появлению компактных ручных аппаратов типа BlueWeldPlus, становится популярной не только при промышленных масштабах применения, но и в быту. Слабым местом такой технологии являются электроды для контактной сварки: их низкая стойкость во многих случаях отпугивает потребителя.

Общая информация

Если вы хоть раз видели процесс контактной сварки, то, определенно, заметили, что модели, применяемые здесь, отличаются от привычных штучных стержней.

Прут из металла, покрытый специальным составом – вот как представляют его себе большинство сварщиков. Но они совершенно другие для такой сварки.

Они могут быть различных форм и представляют из себя изделия из металла, цилиндрической формы, имеют заостренный конец. Их диаметр существенно отличается в большую сторону по сравнению с обычными изделиями.

Контактная сварка меди

Для меди и ее сплавов контактная сварка затруднена вследствие их высокой электрической проводимости и теплопроводности, а также узкого диапазона температур, в котором металл может свариваться давлением. Свариваемость медных сплавов лучше, чем технической меди, так как они обладают пониженной электрической проводимостью и теплопроводностью. Однако не все сплавы свариваются одинаково хорошо. Чаще контактная сварка применяется для латуней и кремнистых бронз. Среди них хорошо свариваются α-латуни (например, марки Л68), электрическая проводимость , которых не более 28% электрической проводимости меди. Повышение содержания цинка в латуни приводит к ухудшению ее свариваемости вследствие уменьшения пластичности сплава. Уменьшение концентрации цинка неблагоприятно влияет на свариваемость, поскольку понижается электросопротивление сплава. Хорошо свариваются кремнистая бронза (до 4% Si, электрическая проводимость равна примерно 10% электрической проводимости меди) и медно-никелевые сплавы, например мельхиор (80% Сu, 20% Ni, электрическая проводимость . равна 8% электрической проводимости меди).

Для получения чистой контактной поверхности заготовок рекомендуется их очистка механическим способом, а также травлением в тетрахлорметане или растворе каустической соды с последующей тщательной промывкой в проточной воде. Для растворения пленки оксидов применяют травление в следующих смесях: 10% -ный раствор серной кислоты, бихромат натрия; серная кислота, фтористый алюминий и 6dхромат натрия.

Точечная и роликовая сварка меди.

Точечная и роликовая сварка меди возможна только с применением электродов из тугоплавких металлов, обладающих теплопроводностью и электрической проводимостью, более низкими, чем основной металл, для уменьшения отвода теплоты во время сварки (например, из вольфрама или молибдена). При использовании таких электродов поверхность деталей сильно нагревается, а местами расплавляется, портится внешний вид изделия и быстро изнашиваются электроды. В связи с этим точечная и роликовая сварка технической меди ограниченно пригодна для промышленного применения.

Качество сварных точечных швов можно повысить, используя теплоизолирующие прокладки (например, из нержавеющей стали), размещаемые между электродами и поверхностями свариваемых деталей, а также покрывая соприкасающиеся поверхности деталей, например, серебром.

Для медных сплавов применение мягких режимов нецелесообразно. Обычно длительность нагрева медных сплавов при точечной сварке ограничивается 0,2-0,4с. Точечная сварка латуни производится короткими импульсами при больших значениях сварочного тока. В связи с высокой электрической проводимостью латуни толщина свариваемых листов на одной и той же машине принимается примерно в 2 раза меньше, чем толщина листов из стали. Шовная сварка латуни требует относительно большого удельного давления электродов, чем точечная. При сварке латуни марки Л62 υCB= 1 м/мин обеспечивает прочный плотный шов. При ширине роликов, равной 3-5 мм, сварочный ток для латуни приблизительно определяется из уравнения

Таблица 1. Ориентировочные режимы точечной сварки латуни Л62

b, мм	Радиус поверхности электрода, мм	р, кПа	Р, кН	Iсв, кА	t, с	Потребляемая мощность, кВА
0,5+0,5	50	67	1,3	1,6	0,1	68
1,0+1,0	50	98	1,8	18,3	0,2	95
1,5+1,5	70	78	2,6	26,8	0,2	167
3,0+3,0	150	117	3,9	38,6	0,35	290

Латунь малых толщин (0,05-0,5 мм) можно соединять конденсаторной сваркой.

При точечной сварке медных сплавов с высоким электросопротивлением (кремнистая бронза, мельхиор) по сравнению со сваркой малоуглеродистой стали ток увеличивают примерно на 25%, мощность на 50%, давление на электроды принимают близким давлению при сварке стали.

Стыковая сварка оплавлением.

Стыковая сварка оплавлением требует особой техники из-за трудности поддержания на торцах свариваемых деталей слоя жидкого металла, а также при прогреве их на значительную глубину для последующей осадки. Лучшие результаты получаются при осадке стыка под током. Установочную длину вылета медных деталей определяют по формуле:

где d — диаметр свариваемых стержней, мм. Скорость оплавления ориентировочно равна 10 мм/с. Цикл сварки не должен превышать 1-2 с. Прочность стыка прутков из меди марки Ml в среднем составляет 206-215,8 МПа, угол загиба 180°.

Таблица 2. Ориентировочные режимы шовной сварки латуни Л62

b, мм	Ширина роликов, мм	Р, кН	IСВ, кА	Потребляемая мощность, кВА
0,5+0,5	3	2,45	22,3	110
0,5+0,5	3-4	2,45	25,5	140
1,0 + 1,0	4-5	3,7	27,0	160

Таблица 3. Ориентировочные режимы стыковой сварки оплавлением заготовок из меди

Параметр	Размер заготовки, мм
	Пруток, d=10	Труба, 9,5×1,5	Полоса, 44,5×10
Установочная длина, мм	20	20	20
Давление осадки, МПа	372	284,5	216
Сварочный ток, к А	33	20	60
Вторичное напряжение, В	6	5	10
Удельная мощность, кВА/мм2	2,6	2,7	1,4

Таблица 4. Ориентировочные режимы стыковой конденсаторной сварки медной проволоки

dпр, мм	СК, мкФ	U, кВ	Усилие осадки, кН
1,6	256	0,9	1,4
2,0	380	1,0	1,4
2,8	380	1,4	1,5
3,0	540	1,5	1,6
3,2	550	1,5	1,8

Таблица 5. Ориентировочные режимы стыковой сварки латуни и бронзы

Параметр	Сплав
	Л 62	Бр.ОФ6,5-0,15
Толщина металла, мм	3-5	2-5	5-8
Установочная длина (суммарная), мм	30	30	45
Припуск на оплавление, мм	15	15	22
Длительность оплавления, с	3	3	9
Скорость оплавления перед осадкой мм/с	11	11	6
Средняя скорость оплавления, мм/с	5	5	2,5
Длительность осадки под током, с	0,3	0,3	0,5
Давление осадки, МПа	157	177	137-157
Удельная мощность при оплавлении, кВА/мм2	0,05	0,07	0,03-0,035
Удельная мощность при осадке, кВА/мм2	0,4	0,4	0,2

Форма

Самая распространенная форма – прямая. Такие модели применяют для соединения листового металла, легкодоступных процессов. У них нет сложных изгибов, они просты в производстве, их изготавливают из разных металлов и используют чаще остальных.

Чтобы соединение было прочным, состав электродов и основного материала должны иметь подобный состав. Исходя из материала основного металла, и нужно подбирать материал для производства электродов.

И это должно учитываться для изделий любого размера и конфигурации, какой бы состав не был у основного материала.

В современной жизни существуют очень сложные для сварки задачи. Поэтому производители представляют множество форм и размеров.

Прямые не всегда могут сформировать сварную точку ведь зачастую, сварка проводится в сложных условиях, сложнодоступных местах или на сложных деталях. Поэтому нет другого выхода, как использовать изделия разнообразных замысловатых и изогнутых форм.

Популярные производители электродов для работы с медью и другими металлами

Хорошо зарекомендовали электроды компании Esab. Ее марки ESAB ОК 94.25, OK 94.35, OK 94.55, OK NiCu-7 (OK 92.86), OK Ni-1 (OK 92.05) используются во всем мире. Эта шведская компания была основана в 1904 году. Корпорация занимается производством сварочных аппаратов разного назначения, модификаций, флюсов. В ESAB разработали многие современные методы сварки, отвечающие требованиям прогресса.

ООО НПО Спецэлектрод занимается изготовлением марок электродов, используемых для всех целей. Для работы с цветными металлами хорошо себя зарекомендовали такие марки: АНЦ-3, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, АНЦ/ОЗМ-4, ОЗА 1 и 2 и многие другие. Это российское предприятие, его продукция недорогая и надежная.

Электроды Zeller производятся немецкой компанией начиная с 1963 года. В каталоге более 500 наименования продукции. Ее электроды отвечают самым высоким требованиям, наделены отличной коррозионной стойкостью, образуют прочный надежный шов.

Часто сварщики и поставщики материалов для них рекомендуют следующих производителей:

• – ПлазмаТэк;
• – Kobe Steel, Япония;
• – Линкольн Электрик;
• – Судиславский завод сварочных материалов, Костромская область;
• – завод Е.О. Патона и некоторые другие.

Процесс охлаждения

Для охлаждения электрода в ходе такой сварки применяют воду, которая поступает по трубкам, либо через отверстия в нем самом. Это необходимо, так как на электроды идет серьезное температурное воздействие и необходимо своевременное охлаждение.

И наружное или внутреннее охлаждение водой используют потому, что воздуха для этого недостаточно.

При использовании сложных изделий, качественному охлаждению необходимо уделять особое внимание. Именно из-за особенностей их конструкции, охлаждение таких моделей может привести к появлению трудностей.

Не столь важно, прямую или фигурную модель вы используете, но если электрод достаточно большого размера, то вдоль корпуса можно припаять две медные трубки для оперативной подачи воды.

Необходимо учитывать, что охлаждение при контактной сварке проходит хуже, чем у обычных прутов, покрытых специальным составом. Чтобы не возникало перегрева, интенсивность сварки нужно регулярно понижать.

Это нужно помнить, если вы используете модель непростой конфигурации.

Способы заточки

Имеется несколько методов заточки с использованием специального оборудования:

1. Специализированный станок.
2. Ручная машина.
3. Электроточило с мелкозернистым абразивным кругом.

Также можно использовать болгарку, наждак или химическое воздействие. Рекомендуется использовать алмазные круги, поскольку их твердость превышает это значение у вольфрама.

В идеале поверхность заточенной части должна приближаться к полированной. Это может обеспечить станок для заточки вольфрамовых электродов, в состав которого входит алмазный диск, который собственно и осуществляет заточку вольфрамовых расходняков.

Станок является стационарным приспособлением, питающимся от сети электрического тока. Имеется возможность плавной регулировки угла заточки. В комплекте со станком поставляются зажимы для электродов. Простота эксплуатации сочетается с получением качественного результата.

Хороший результат также обеспечит машинка для заточки вольфрамовых электродов, осуществляющая это процесс тоже с помощью алмазного диска. Машинка для заточки электродов позволит быстро и легко осуществить этот процесс, соблюдая выбранные параметры угла. Заточка осуществляется в закрытой камере, что позволяет избежать разлета пыли вольфрама.

Выставить требуемый угол заточки легко по имеющей шкале. Управлять процессом можно через прозрачное смотровое окошко. В комплекте имеется держатель для электрода, обеспечивающий его стабильное положение и уменьшающий риск получения травм для сварщика. Такое устройство относится к типу переносных. Заточка осуществляется вручную.

Приспособление для заточки вольфрамовых электродов можно изготовить самостоятельно. Для этого понадобятся:

• отрезок трубы;
• электрический моторчик;
• зажимной патрон;
• гайка;
• дрель;
• надфиль.

Из оборудования будет нужен сварочный аппарат.

Материал для изготовления

Сам процесс контактной сварки предполагает высокие температуры, напряжение, сжатие, неравномерный прогрев электрода. Поэтому материал для таких моделей не должен быть любым.

Их необходимо изготовить из металла, характеристики которого позволяют им выдерживать все нагрузки. Только если форма изделия будет оставаться неизменной, сварочные работы будут качественными.

Если конфигурация начнет меняться от высоких нагрузок – качество соединения моментально будет ухудшаться.

Какие воздействия приведут к изменению конфигурации электрода? При контактной сварке электрод плавится, окисляется, постоянно перегревается.

Поэтому вопрос выбора состава для производства электрода — один из важнейших в проведении работ на необходимом уровне.

Точечная сварка имеет массу плюсов, среди которых эстетическое сварочное пятно, простота эксплуатации сварочного аппарата и высокая производительность. Имеется также один недостаток, а именно отсутствие герметичного сварочного шва.

Читайте также:

  
• Синергетический сварочный полуавтомат что это
  
• Каким способом осуществляется исправление остаточных деформаций конструкций возникших после сварки
  
• Чем покрыть днище после сварки
  
• Сварочный полуавтомат тиг 200
  
• Аппарат лазерной сварки wizard