Электроды для контактной сварки. Виды и рекомендуемый материал

Особенности и принцип точечной сварки для выбора трансформатора

Метод точечной сварки применяют и на производственных площадках, и в кустарных мастерских. На производстве эту технологию применяют для работы с листовыми заготовками из разных марок металла – черного, цветного, нержавеющего и пр. С помощью точечной сварки обрабатывают детали разной формы и размеров, кроме того, на оборудовании такой сварки изготавливают пересекающиеся стрежни.

В домашней мастерской такую технологию применяют для выполнения ремонта бытовой техники, в т.ч. автомобильной, электрической, например, для наращивания силового кабеля.Надо отметить то, что способ точечной сварки включает в себя несколько последовательных операций, причем, эти операции одинаковы и для промышленного, и для бытового оборудования.На первом этапе заготовки, выполненные из металла, соединяют между собой в заданном пространственном положении. Для их фиксации могут быть использованы обыкновенные строительные струбцины или друга технологическая оснастка.

Затем, соединенные детали помещают в рабочую зону оборудования, в пространстве между электродами. После этого их приводят в движение, начинается сжимание заготовок и подача электрического тока с определенными характеристиками. Подаваемый ток, выполняет нагревание металла до определенной температуры, в результате, этого будет произведена необходимая деформация заготовок.В промышленных условиях применяют автоматические установки точечной сварки, в условиях мастерской чаще применяют полуавтоматические сварочные аппараты. Некоторые виды оборудования позволяют получать до 600 сварных контактов в минуту.Еще один способ точечной сварки — это лазерная. Ее применение обеспечивает высокое качество, получаемых швов.

Смысл сварки этого типа заключается в следующем:После сильного нагрева заготовок происходит их оплавление и происходит образование однородной структуры (шва).

Именно она обеспечивает требуемый нагрев. Кроме того, важную роль играет и сила, с которой заготовки прижимают друг с другом. Именно в результате этого происходит кристаллизация металлической структуры.Импульсная сварка гарантирует максимальную прочность стыков, при практически полной автоматизации сварочного процесса. Но главный недостаток такой технологии это невозможность обеспечения 100% герметичности заготовок между собой.

Составляющие электрода

Электрод – это проволока, которая сверху обмазана специальным составом, называющимся обмазкой. В процессе сварки проволока (сердечник) плавится под действием электрического тока высокой мощности, заполняя собой пространство между сварными металлическими изделиями. Плавится также и обмазка, которая в процессе горения выделяет газ. Последний обволакивает зону сварки, не давая кислороду проникнуть внутрь.

Второе предназначение обмазки – это защита самого сварного слоя. В процессе плавления часть обмазочного материала становится жидкой и покрывает собой сварочный шов. Эта тонкая пленка защищает его от негативного воздействия кислорода. Почему необходима данная защита.

В процессе плавки металла кислород будет забирать часть энергии на себя, поэтому электрического тока может не хватить на саму сварку.
При соприкосновении с кислородом при небольшой влажности на металлах появляется окисел, снижающий его качественные характеристики.

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.

Особенности конструкции

Электроды, предназначенные для контактной сварки, включают в свой состав цилиндрическую часть, рабочую и посадочную части. Во внутренней полости элемента находится специальный канал, который предназначен для подачи воды, охлаждающей электродержатель.

Рабочая часть обладает сферической или плоской поверхностью. Ее диметр подбирается в соответствии с толщиной обрабатываемых изделий и используемого материала. Прочность же электрода обеспечивается средней частью.

Часть посадочная должна иметь конусную форму, чтобы деталь надежно фиксировалась в электродержателе. Ее обработка должна происходить с чистотой не менее 7 класса.

На пользовательские свойства детали влияет расстояние от самого дна охлаждающего канала до рабочего края: срок службы, устойчивость и т. д. Если это расстояние будет небольшим, то охлаждение элемента будет происходить гораздо эффективнее, однако он при этом сможет выдержать гораздо меньшее количество переточек.

Вставки на основе молибдена и вольфрама помещаются внутрь медных деталей. Изделия, сделанные таким способом, используются для сварки анодированной или оцинкованной стали.

Когда были созданы неплавящиеся электроды

Идея применения неплавящихся угольных электродов для сварки металлов была впервые выдвинута российским изобретателем Н. Н. Бенардосом в 1882 г. Поскольку работы велись без подачи инертного газа в зону расплава (несмотря на появление первых патентов в 1890 г.), то качество соединения, насыщенного частицами углерода, было низким. По этой причине в начале XX столетия распространение получили плавящиеся электроды с покрытием, которое защищало сварной шов.

В 1920 г. появляются первые установки, позволяющие вести работы неплавящимся инструментом в среде защитного газа (технология ТИГ).

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:

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».
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.
Конструкционные стали также получили весьма широкое распространение. В их составе также встречаются легирующие элементы. Сопротивление на разрыв в этом случае составляет 600 МПа.
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».
В продаже встречаются электроды, предназначенные для сталей с высокой концентрацией легирующих элементов.
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:

С тонким покрытием. При обозначении применяется буква «М». Как правило, в этом случае поверхностный слой около 20% (показатель берут от общего значения диаметра).
Со средней толщиной покрытия. При обозначении указывается буква «С». В этом случае наносится слой, толщина которого составляет 45% от диаметра применяемого стержня при изготовлении.
Толстое покрытие составляет 80% от диаметра, в маркировке указывается буква «Д».
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.

Электроды для переменного тока

Электроды для переменного тока обладают интересной особенностью: они универсальны, то есть годятся для работы как с переменным, так и с постоянным напрпяжением. Сразу заметим, что электроды для постоянного тока такой универсальностью ни в коей мере не обладают.

И агрегаты, и расходные материалы значительно дешевле, чем сварочные технологии, основанные на использовании постоянного напряжения. Так что популярность и спрос на «переменку» не собирается снижаться.

Маркировки электродов для разных типов покрытий.

Преимущества электродов переменного тока:

Использование расходников для переменке не требует выпрямителей в дополнение к трансформатору.
Сварочная ванна не подвергается вредному действию азота и кислорода из воздуха.
Универсальность такого рода расходников.

Недостатки переменных расходников:

Самый главный минус – качество сварочных швов ниже, чем при использовании постоянного напряжения.
Разбрызгивание металла во время сварки.
Низкий уровень вязкость под ударом.

Четыре типа покрытия электродов:

Кислое покрытие с маркировочной буквой А, имеющее в составе высокую долю кислорода. Это типичный «универсал», с такими расходниками можно работать и на постоянном токе.
«Основное» покрытие с маркировкой буквой Б. Отличаются высоким потенциалом ионизации, из-за чего на переменном токе с ними лучше не работать.
Рутиловое покрытие обычно наполовину состоит из специального рутилового концентрата, а он весьма лоялен к переменному току.
Электроды из целлюлозы годятся для работы с постоянным током.

Из всех возможных вариантов покрытия самым популярным в работах с переменным током является рутиловое покрытие.

Диаметр стержня, мм	2,5	2,5-3	3-4	4-5	5
Толщина листа, мм	2	3	4-5	6-12	13

Технология контактной сварки

Простая, на первый взгляд, технология контактной сварки состоит из ряда процедур, обязательных к выполнению. Достичь качественного соединения можно только в случае соблюдения всех технологических особенностей и требований процесса.

Сущность процесса

Для начала стоит разобраться, как работает данная система?

Суть электроконтактной сварки это два неразрывных физических процесса – нагрев и давление. При прохождении через зону соединения электрического тока выделяется тепло, которое служит для расплавления металла. Чтобы обеспечить достаточное выделение тепла сила тока должна достигать нескольких тысяч или даже десятков тысяч ампер. Одновременно с этим на деталь воздействует некоторое давление с одной или обеих сторон, при этом создается плотный шов без видимых и внутренних дефектов.

Процесс соединения связан с локальным нагревом заготовок с одновременным их прижатием

При правильной организации процесса сами детали практически не подвержены нагреву, так как их сопротивление минимально. По мере создания монолитного соединения сопротивление уменьшается, а вместе с тем и сила тока. Подверженные нагреву электроды сварочного аппарата охлаждаются внедренной технологией с применением воды.

Подготовка поверхностей

Существует множество технологий, которые позволяют обработать поверхность перед использованием контактной сварки. Сюда относят:

зачистку от грубых загрязнений;
обезжиривание;
снятие оксидной пленки;
сушку;
пассирование и нейтрализацию.

В целом, перед началом сваривания поверхность должна:

обеспечивать минимальное сопротивление между деталью и электродом;
обеспечивать равное сопротивление на всей протяженности контакта;
свариваемые детали должны иметь гладкие поверхности без выпуклостей и впадин.

Машины для контактной сварки

Оборудование для контактной сварки бывает:

неподвижным;
передвижным;
подвешенным или универсальным.

Разделяют сварки по роду тока на постоянного и переменного тока (трансформаторные, конденсаторные). По способам сваривания бывают точечные, шовные стыковые и рельефные, о которых мы поговорим чуть ниже.

Оборудование может быть как стационарным, так и переносным

Все сварочные устройства точечной сварки состоят из трех частей:

электросистемы;
механической части;
водяного охлаждения.

Электрическая часть отвечает за расплавление деталей, контроль циклов работы и отдыха, а также устанавливает текущие режимы. Механическая составляющая представляет собой пневматическую или гидравлическую систему с различными приводами. Если установлен только привод сжатия, то перед нами точечная разновидность, шовные имеют еще и ролики, а стыковые систему сжатия и осадки изделий. Водяное охлаждение состоит из первичного и вторичного контура, разводящих штуцеров, шлангов, вентилей и реле.

Электроды для контактной сварки

В данном случае электроды не только замыкают электрический контур, но и служат отводом тепла от сварного соединения, передают механическую нагрузку, в ряде случаев помогают передвигать заготовку (роликовые).

Размеры и форма электродов для контактной сварки различаются в зависимости от применяемого оборудования и свариваемого материала

Такое использование обуславливает ряд жестких требований, которым должны соответствовать электроды. Они должны выдерживать температуру свыше 600 градусов, давление до 5 кг/мм2. Именно поэтому их изготавливают из хромовой бронзы, хромциркониевой бронзы или кадмиевой бронзы. Но даже такие мощные сплавы не способны долго выдерживать описанные нагрузки и быстро выходят из строя, снижая качество работ. Размер, состав и другие характеристики электрода подбираются исходя из выбранного режима, типа сварки и толщины изделий.

Технологический процесс

Процесс точечной сварки проводится по следующим этапам:

Свариваемые элементы складываются внахлёст.
В месте будущего соединения элементы зажимают между двумя электродами. Эти электроды, будучи подключёнными к трансформатору, проводят ток к месту сварки.
С подачей тока происходит нагрев свариваемых деталей в точке, которая зажата между электродами.
Необходимо подождать, пока внутренние слои металла достигнут пластичности.
После выключения тока нужно некоторое время осуществлять давление на электроды. Это делается для того, чтобы расплавленный метал нормально кристаллизировался.

После проведения работы на месте сварки можно увидеть литую точку сварного соединения.

Отличие электродов для постоянного и переменного тока

Сварочный ток бывает постоянного и переменного типа. В зависимости от вида напряжения используются соответствующие электроды, от которых зависят прочностные характеристики шва.

Но все же между стержнями для постоянного и переменного тока имеются определенные различия:

стержни, которые предназначены для работ с использованием переменного тока, можно применять и при сварке с постоянным напряжением. По этой причине их считают универсальными электродами;
расходники для постоянного напряжения нельзя применять при сваривании с применением переменного тока.

Однако стоит помнить, что изделия, которые входят во вторую группу, позволяют получить более качественное и прочное соединение. Обычно они применяются при осуществлении работ с высокой ответственностью.

Причины дефектов

Непровар часто обусловлен малым током или изношенностью контактной площадки электродов. Маленький ток может быть связан со слишком малым промежутком между сварными точками, что вызывает сильное шунтирование. Брак определяется визуальным осмотром и использованием специального оборудования.

Наружные трещины появляются от чересчур большого импульсного тока аппарата, слабого сжатия, загрязнения сварочной области, что изменяет параметры сварочной цепи. Изъян обнаруживается визуальным осмотром при использовании лупы.

При глубоких вмятинах от электрода необходимо разобраться с его контактной частью. Возможно, причина в слишком малом радиусе кривизны контактной площадки и слишком большом прижимном усилии. Дефект определяется визуально.

Причиной того, что при внутреннем выплеске металл вытекает в область между заготовками, может быть превышение сварочного тока аппарата, времени сварки и недостаток сжатия. Изъян определяется специальными приборами, может зафиксироваться и визуально из-за неплотного соединения деталей.

Внешний выплеск происходит при превышении длительности и силы тока, малом прижиме и перекосе электродов. Это можно заметить невооруженным глазом.

Внутренние трещины возникают от комбинации причин типа чрезмерный ток, длительность воздействия, загрязненная поверхность недостаточное сжатие и отсутствие поковочного воздействия в процессе кристаллизации. Изъяны выявляют специальной аппаратурой.

Смещение ядра возникает из-за неправильной установки электродов аппарата контактной сварки и их загрязнения. Причиной прожога являются недостаточный прижим соединяемых изделий, их загрязнения.

Устранение изъянов производится повторением процесса сварки. Если нельзя сваривать, например, недопустим повторный нагрев изделия, то дефектную область лучше высверлить и поставить заклепку.

Технические особенности: конструкция и принцип работы

Думаем, большинство из вас хотя бы раз в жизни видели электрод. Да, в конструктивном плане герой нашего обзора имеет весьма простой внешний вид – стержень с небольшим узким основанием и более широкой основной частью. На самом деле, в данном случае подходит утверждение: «Всё гениальное – просто». Основная тонкая часть, именуемая сердечником, изготавливается из определённого вида стали или сплава. Обволакивающее сердечник утолщение именуется покрытием и может иметь различный состав, влияющий на сферу использования электрода.

Торец, как и основание, не имеет покрытия, что позволяет получать прямой контакт со свариваемыми поверхностями ФОТО: en.ppt-online.org

С точки зрения техники выполнения сварки, происходит всё следующим образом:

тонким основанием электрод закрепляется в электродержателе, после чего сварщик осуществляет контакт расходного материала со швом;
под воздействием электрического тока металл сердечника начинает плавиться, заполняя собой пространство между двумя стыкуемыми участками;
покрытие (либо смазка) постепенно испаряется, образуя вокруг рабочей зоны защитный «купол», улучшающий качество работы и предотвращающий возможное окисление кромок.

Стандартные электроды требуют постоянной замены – учтите это при больших объёмах сварки ФОТО: obinstrumente.ru

Что собой представляет этот метод

На выделение достаточного количества тепла, необходимого для расплавления металла свариваемых изделий, оказывают большое влияние электроды для электродуговой сварки, поэтому их правильный выбор и грамотное использование играют большую роль.

Электрод – это металлический стержень, покрытый снаружи обмазкой, представляющей собой особый состав. Во время сварочного процесса начинается расплав сердечника электрода. Металлы стрежня и изделия, находясь в расплавленном состоянии, вместе образуют шов соединения. Обмазка при сгорании выделяет газ, необходимый для защиты зоны сварки от негативного влияния окружающих кислорода и азота. Электроды для дуговой сварки решают при этом ряд важных задач.

Вещества, входящие в состав обмазки, имеют низкое значение потенциала ионизации. Следствием этого является то, что дуга после ее зажигания насыщается ионами, находящимися в свободном состоянии. Это стабилизирует процесс горения дуги.

Обмазка принимает участие в образовании поверх шва шлака, который уменьшает скорость, с которой происходит охлаждение расплавленного металла. Это создает хорошие условия для удаления из шва примесей и включений неметаллического характера, ухудшающих качество соединения.

Покрытия электродов содержат раскислители, задача которых заключается в том, чтобы вступать в реакцию с кислородом, что приводит к его связыванию. С помощью электродов происходит легирование образующего шов металла, что улучшает его свойства. Это обеспечивают входящие в обмазку вещества, такие как кремний, хром, марганец, титан.

Электроды для контактной сварки. Характеристики рекомендуемых сплавов