Стойкость электродов

При эксплуатации рабочая поверхность подвергается циклическому нагреву (часто до 400—700 °С), ударному смятию при высоких температурах, загрязнению из-за массопереноса.

Первые два фактора вызывают постепенное увеличение исходного 4, и площади РП. Уменьшаются плотность тока и электросопротивление электрод—деталь, усиливается отвод теплоты в электроды, поэтому диаметр ядра ив особенности глубина проплавления уменьшаются. При сварке сталей, титановых, никелевых сплавов характер изменения d.d в процессе постановки большого числа точек примерно одинаков на различных электродных материалах, режимах сварки и напоминает график высокотемпературной ползучести (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Изменение диаметра контактной поверхности электрода при сварке.

Разница заключается лишь в наклоне кривой, т. е. в скорости процесса, которая характеризуется отношением критического диаметра к исходному d'_э.кp/d_э. При критическом числе точек n_кр требуется очередная переточка электрода.

На первом этапе в процессе приработки электрода (при постановке первых 10—100 точек) скорость деформации его рабочей части оказывается повышенной вследствие развития микропластического смятия, увеличенной деформационной способности исходной сферической поверхности и т. п. Постепенно процесс стабилизируется, скорость смятия уменьшается, и на втором рабочем этапе наступает медленный установившийся износ из-за высокотемпературной циклической ползучести. После сварки определенного числа точек n_кр диаметр d_э достигает критического значения d_э.кр, и начинается катастрофический износ. На деформированной РП образуются трещины, раковины, снижается сопротивление деформации. Размеры сварных соединений резко уменьшаются.

Загрязнение РП вызывает повышение сопротивления и температуры в приконтактной зоне электрода, а значит, дальнейшую активизацию массопереноса и растрескивания поверхности.

Стойкость электродов и роликов — основной показатель их качества, характеризующийся в конечном счете двумя факторами: продолжительностью сохранения в допустимых пределах постоянства d_э, Fр, R_э, R_p при сварке определенного числа точек; продолжительностью сохранения в допустимых пределах чистоты рабочей поверхности.

Существует несколько методик оценки стойкости электродов: по изменению размеров, свойств рабочей поверхности, качества соединений, сопротивления Rэ.э. в процессе сварки и др. Однако наиболее простой и обобщенной является методика оценки числа точек n_кр (длины шва lкр) до 20 %-ного увеличения d_э, f_р соответственно до d’_{э. кр} и f’_{р. кр}, так как она одновременно учитывает и изменение d_э, f_р, и опасность непровара, и снижение прочности точек. Действительно, такое увеличение рабочей поверхности при сварке сталей, титановых и жаропрочных сплавов на машинах переменного тока снижает диаметр ядра меньше минимально допустимого. Методику используют как для плоской, так и сферической формы рабочей поверхности электродов практически для всех групп свариваемых металлов с ограниченным массопереносом в контакте электрод—деталь.

Критические размеры рабочей поверхности определяют шаблонами на просвет (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Оценка состояния рабочей (контактной) поверхности электродов в процессе сварки изделий при исходной заправке на плоскую площадку (а) или на сферу (б).

Для электродов с плоской рабочей поверхностью (а) — по ширине плоской площадки, соответствующей d’э. кр, для электродов со сферической рабочей поверхностью (б) — по рискам, соответствующим почти плоскому участку диаметром (dэ)' кр.

Однако для алюминиевых и магниевых сплавов, а также сталей с легкоплавкими покрытиями эта методика не отражает действительную стойкость электродов. В связи с большой активностью к массопереносу и высокой плотностью тока лимитирующим является не смятие, а загрязнение рабочей поверхности (табл. 7.1). Для этих материалов более точный критерий — число точек до очередной зачистки электродов.

Момент появления недопустимого загрязнения, т. е. необходимость зачистки, определяют визуально по началу прилипания электродов к деталям. Существуют также приборы, объективно определяющие необходимость зачистки.

Стойкость электродов зависит от многих факторов: электродных сплавов, температуры в контакте электрод — деталь и системы охлаждения, режимов сварки, свойств свариваемых металлов, способа изготовления и эксплуатации электродов.

Таблица 7.1. Условная оценка стойкости электродов на массоперенос и износ

Металл деталей	Материал электрода	nкр до критиче­ского загрязнения поверхности электрода	nкр [ (dэ)'КР > 1.2 dэ]
Стали: 08кп 12Х18Н10Т Оцинкованное железо   Лёгкие сплавы: АМг6 МА2-1	БрНБТ БрНБТ   БрНБТ     БрКд1 БрКд1	1000—2000 2000—3000   300—500     50—70 10—20	3000—5000 5000—7000   1000—2000     1000—2000 1000—2000

В трудно доступных местах применяют так называемые фигурные электроды рис.7.2.

Форма и размеры рабочей части электрода оказывают сильное влияние на размеры и стабильность сварного соединения. В процессе сварки за состоянием рабочей поверхности электрода необходимо следить, не допуская сильного загрязнения и значительной деформации (деформация Dd_э < 20 %).

Способность электродов длительно не деформироваться и не загрязняться характеризуется понятием стойкости электродов.

Стойкость – способность материала сохранять исходную форму, размеры и свойства рабочей поверхности в процессе заданного объема сварочных работ.

Различают стойкость рабочей части электродов на износ и на массоперенос (загрязнения).

Восстановление рабочей поверхности электродов- производится своевременной зачисткой шкуркой обернутой вокруг жесткой резиновой пластины или заточкой на токарном станке. При больших расходах электродного материала применяют наплавку штучными электродами, размещая восстанавливаемый электрод в водоохлаждаемое приспособление.

Материалами для электродов служат специальные медные сплавы: 1) 1-го класса для сварки легких сплавов -кадмиевые, кадмий-хромовые; 2) 2-го класса для сварки низкоуглеродистых сталей- хромовые бронзы; хромциркониевые; 3) 3-го класса для сварки коррозионно-стойких сталей, сплавов на основе никеля или титана применяются никель-бериллиевые, никель-хром-кремниевые.

Марки электродных медных сплавов и их назначение приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2. Характеристики электродных материалов на основе меди.

№ класса	Марка сплава	Плотность, кг/м^3	Трекр.^0С	НВ	ρ0, мкОм·м	Применение
	Медь (М1Т)		100-250	45-60	0,0172	Легкие сплавы
БрКд1 (МК)		300-350	60-115	0,0196	Легкие сплавы
БрКдХ 0,5-0,15		450-500	115-135	0,0205	Легкие сплавы
БрХЦр 0,3-0,09		470-510	138-146	0,0275	Легкие сплавы и низкоуглеродистые стали
	БрХЦр 0,6-0,05		470-510	138-141	0,0300	Низкоуглеродистые, низколегированные стали
БрХ1		430-470	120-135	0,0300	Низкоуглеродистые, низколегированные стали
	БрНХК БрНБТ		470-520	167-210	0,0400	Коррозионно-стойкие, жаропрочные стали и сплавы на основе Ni, Ti

Дата добавления: 2014-01-06