Медные контакты для точечной сварки
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
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Сравнение двух типов электродов для контактной точечной сварки - из бериллиевой бронзы и из вольфрама WL20
Здравствуйте. В прошлом обзоре я показывал что находится внутри ручки для точечной сварки. Для этой ручки электродами были просто стержни из меди или куски проволоки сечением 2,5 квадрата.В комментариях были вопросы — можно ли использовать различную легированную медь, например бериллиевую бронзу или использовать вольфрам или его легированные сплавы. Я наконец-то добрался до того, чтобы сделать обзор электродов из бериллиевой бронзы и из вольфрама.
Стержень из бериллиевой бронзы был заказан на алиэкспресс, самый тонкий, который я нашел, длина 200мм. и диаметр 5мм. В ручку для точечной сварки можно ставить электроды до 3,5 мм. Я поехал к токарю с надеждой проточить у него стержень 5 мм до диаметра 3-3,5 мм. Но диаметр 5 мм. оказался слишком мал для его патрона токарного станка и я просто сточил бериллиевую бронзу на наждаке. Диаметр получился между 3.5 — 4 мм. Поэтому, когда я зажал электроды из бериллиевой бронзы в ручку, промежуток между электродами был очень маленький, пришлось применить волшебную синюю изоленту.
Также у сварщика я взял огрызок вольфрамового электрода. Электрод wl-20 легированный лантаном 2%. В описании такого электрода написано, что из-за легирования этим металлом проводимость улучшена на 50% — именно то, что мне было нужно. Разрезал этот огрызок электрода на две части. У меня получилось два электрода по 2,5 см и заточил полукругом их кончики. Диаметр электродов 2,4 мм.
Для тестов сварки была взята лента, толщиной 0.12мм., покрытая никелем. Она приваривается к металлической пластине — остаток от шунта трансформатора микроволновки толщиной 0,5 мм.
Первыми пробую электроды из бериллиевой бронзы. Параметры сварки стоят 01 — 99. При таких параметрах эта лента отлично приваривается медными электродами. Первая же сварочная точка показывает, что эти электроды очень сильно липнут к ленте и лента совершенно не приваривается к основанию. При этом сварочный ток превышает 900 ампер. На моём мультиметре в режиме in rush (пусковой ток) максимальный ток 900 ампер и при измерении пикового тока сварки мультиметр показывает перегрузку. Для уверенности я поставил четыре импульса сварки и ток 99, электроды, видимо, сильно разогреваются и плавится их наконечник, они сильно привариваются к ленте. Вот так выглядят электроды после сварки, их кончик расплющен, при этом лента совершенно не приваривается. Похоже что эти электроды для точечной сварки совершенно не пригодны.
Я задумался, бериллиевая бронза это или нет. Может быть это просто какой-то кусок латуни или какой-то другой жёлтой железки. Чтобы понять, какой материал передо мной, сначала я измерил сопротивление медного стержня.
— Медь сечением 10мм (диаметр 3.5) длина 10см. — сопротивление0.16мОм или 0.00016 Ом.
— Бериллиевая бронза диаметр 5мм. длина 10 см. — сопротивление 0.50мОм.
— Бериллиевая бронза диаметр 3.5мм. длина 10 см. — сопротивление 0.78мОм.
— Вольфрам 2.4мм. длина 5 см. — сопротивление 0.56мОм.
Вот документ про сопротивление бронз БрБ2, в нем для БрБ2 указано 0.07 — 0.2.
Сопротивление чистой меди 0,017. По замерам всё сходится — сопротивление желтого стержня примерно в 5 раз больше, чем меди, что в принципе укладывается в сопротивление бериллиевой бронзы.
Почему получился такой результат сварки, непонятно. Вроде бы бериллиевая бронза применяется для электродов контактной сварки в заводских условиях.
Дальше я поставил электроды из вольфрама и пробовал варить ими на тех же параметрах 01-99.
Первые точки варились неплохо, электроды почти не прилипали. Но после 5-6 цикла сварки электроды начали очень сильно липнуть, чем дальше варил, тем сильнее они прилипали. На 10 цикле сварки уже отрывались с трудом.
На фото видно, что на электроды из вольфрама WL20 налип материал ленты. Электроды не изнашиваются, а удлиняются и при этом чистить их нужно гораздо чаще, чем медные, при этом они выгрызают часть ленты.
Итог
Бериллиевая бронза вроде бы по сопротивлению является тем, что заявлено. Сварка происходит совершенно без искр, из за этого ее и используют. Но лента совершенно не приваривается с такими электродами. Электроды сильно липнут и быстро расходуются.
Вольфрам вроде бы варит с искрами, но через несколько точек сварки начинает сильно липнуть, к нему липнет металл ленты и при отрыве электрода, из ленты вырываются кусочки. Варить сложно, чистить нужно гораздо чаще, чем медные электроды.
Еще на али есть электроды вроде бы из алюминиевой бронзы, ноотзывы по ней спорные.
Видеоверсия обзора, процесс сварки с 1:50
Держак для электродов точечной сварки, чертеж ручки для сварки аккумуляторов + обзор альтернативных вариантов
Продолжаем тему контактной сварки. Решил попробовать ручку для электродов. Две медные полосы, две отдельные пружины на полосы, фиксированное расстояние между электродами, микрик для автоматической сработки в конце нажатия. В целом ручка годная, можно брать. Хотя, как всегда, есть варианты дешевле — хуже и дороже — лучше.
Я заказывал у другого продавца, на 5$ дороже, по этому информация о доставке наверное не актуальна.
В комплекте всех этих ручек идет два шестигранных ключа, 4 болта под внутренний шестигранник, шайбы и провод для разъема микрика. Не понятно, зачем идет 4 болта — вполне достаточно двух, может быть запасные, если один сорвется. Но вряд ли кто-то, кроме меня, будет снимать и ставить ручку по 10 раз за день.
Корпус ручки видимо фрезерован из какого то пластика, на странице этого продавца (видимо производитель) есть интересное видео создания более дорогой ручки.
Корпус состоит из двух половин, в нем фрезерованы пазы под пружины, провода, микрик и т. д.
Внутри есть один микрик — он срабатывает при нажатии ручки до конца. В комплекте идет провод, с 2-контактным разъемом 3.5мм, длина провода 1 метр. Время срабатывания микрика не регулируется, но можно регулировать жесткость пружин, тогда микрик будет срабатывать на разном давлении на ленту.
Две пружины лежат в пазах, их поджимают две квадратные гайки. Для регулировки в комплекте идет шестигранный ключ, регулировка возможна даже когда ручка установлена для сварки. Винты немного мешают, но регулировать можно.
Интересно, что некоторые мелкие гайки и винты сделаны с нержавейки. Гайки крепления электродов, винты и гайки, скрепляющие половинки, винты с гайкой, для поджатия пружин магнитятся очень слабо.
Этим же шестигранником разбирается крепление электродов. Мне понравилась эта версия ручки потому, что я могу ставить электроды от 1мм до 4мм, Держатель электродов — просто две медные пластины, скрученные вместе и прикрученные к основным токонесущим полосам.Просто отверстия насквозь, болты и гайки. В меди нет резьбы — можно просто поменять гайки с винтами, если что. Между этими пластинами фрезерованы отверстия 1мм и 3мм, в комплекте стоят электроды 1.5мм и я ставил 3.5мм без проблем.
Сами основные пластины 4мм Х 15мм, то есть сечение 60мм, я думаю этого вполне достаточно для сварки аккумов. Вверху пластин отверстия D8, то есть соединение с сваркой надежное. Никаких винтов сбоку, как в ручке ZBU (ее обзор). Но Геннадий тоже перешел на нормальное болтовое крепление на новых версиях.
В общем пластины ходят внутри пластиковой ручки, жесткость пружин можно менять, микрик срабатывает по одной пластине. При большом желании можно поставить и второй микрик, подсоединить их последовательно. Но я думаю, что если ставить ручку не косо, то будет работать и с одним. Но в более дорогой ручке стоит два микрика.
И в дорогой версии ручки для сварки есть светодиод, который светит в место сварки. В плате таймера на педаль/микрик идет 5 в, в эту ручку тоже можно встроить светодиод, запитать его от микрика и рассчитать на 5В, я думаю что будет работать.
В общем я попробовал варить.
Была проблема, что у меня провода выходили параллельно и мне не было удобно подключать эту ручку. У меня наконечники проводов выглядели I I а на ручке — -- и мне пришлось загнуть наконечники буквой Г. Тогда все подсоединилось. Но, опять же, я не смог использовать гайки, которые шли в комплекте, по этому я ставил мои гайки барашками. Болты под шестигранник как раз в тему, обычны болты с большой шляпкой мешали бы разъему. И так разъем встает вплотную. Ну и маленькие головки болтов позволяют регулировать жесткость пружин.
Пробовал варить стандартными электродами, сразу прожег дырку в ленте — слабый прижим. Это есть в видео на 10.40 Потом отрегулировал-прижал пружины и стало варить нормально. Электроды немного липнут. Поменял один электрод на кусок провода ВВГ2.5 — ничего не поменялось, так что похоже стандартные электроды это просто куски меди.
Дальше я взял медную моножилу, зажал ее в дремель и довел до заточки карандаша на шкурке.
Получилось два электрода диаметром 3.5мм. Они варили и сильно прилипали, пока я не затупил наконечник электрода, тогда они перестали прилипать.
Минутное видео сварки разными электродами.
Для тех, кому лень читать, все это и еще кое что есть в видео:
Чертеж, размеры, внутрянка
Читайте также: