Сплавы для электродов стыковых машин
В зависимости от сечения и материала свариваемых деталей, а также от конструкций машин к материалу электродов стыковых машин предъявляются различные требования. При сварке тонких листов, например, от материала электродов требуется, прежде всего, высокая износостойкость, характеризуемая, главным образом, сопротивлением смятию. Для сварки труб большого сечения, а также труб из аустенитных сталей желательно применять электродный сплав, имеющий относительно высокий коэффициент трения в паре с материалом свариваемых деталей с тем, чтобы избежать очень больших усилий зажатия. При этом сохраняются требования высокой износоустойчивости сплава, которая, однако, не является главным критерием оценки пригодности сплава.
Электродные сплавы для стыковых машин должны иметь достаточно высокую электропроводность, хорошую теплопроводность, высокую температуру рекристаллизации, а также значительную твердость.
Для изготовления электродов стыковых машин применяется хромовая бронза марки Бр. Х-0,7, кремненикелевые бронзы марки Бр. НК-1,5—0,5 (Э3) и Бр. КН-1-3, алюминиевая бронза марки Бр. АЖН-1Г4, кремненикелевая бронза с магнием марки Мц-2. Для этой же цели рекомендуетcz никельбериллиевомагниевую бронзу Мц-3. За рубежом для этой цели применяются никельфосфористая, кобальтобериллиевая, бериллиевая и магниевая бронзы.
Сравнительные испытания и выбор основных сплавов для электродов стыковых машин были выполнены А.С. Гельманом и В.С. Поповым. Исследователи изучали две группы сплавов — относительно мягкие с высоким коэффициентом трения по стали и относительно твердые с высокой износостойкостью. В работе определялись физико-механические свойства, коэффициент трения, нагрев и износостойкость электродов из различных сплавов. Состав и свойства исследуемых сплавов приведены в табл. 1.
Таблица 1. Сплавы для электродов стыковых машин
|
Материал |
Содержание легирующих элементов, % |
Способ обработки |
Твердость по Бринелю |
Предел прочности в кг/мм2 |
Предел текучести, кг/мм2 |
Относительное удлинение, % |
Сжатие поперечного сечения, % |
|
Бр. X (ЭВ) |
0,4…0,8 Cr, 0,3…0,6 Zn |
Закалка 915…935°, отпуск 525° 1 ч, отпуск 325° 6 ч |
90…110 |
— |
— |
— |
— |
|
Мц-2 |
0,4…0,6 Si, 1,5…1,7 Ni, 0,15…0,3 Mg |
Закалка 850…900°, отпуск 500…520° 4 ч |
140…170 |
32,6 |
23,9 |
24,0 |
59,8 |
|
Бр. АЖН-11-4 |
0,4…0,6 Ni, 11…12 Al, 3,5…4,0 Fe, 0,28 Si |
|
273 |
39,8 |
— |
0 |
— |
|
Магниевая бронза |
0,7…0,9 Mg |
Литье |
93 |
19,0 |
10,1 |
21,9 |
38,7 |
|
Бр. КН |
0,5…1,0 Si, 2,5…4,0 Ni |
Закалка 875°, отпуск 450…475° 2 ч |
140 |
31,1 |
20,7 |
20,9 |
30,4 |
|
МК |
0,9…1,2 Cu |
Литье |
91 |
22,9 |
12,6 |
41,1 |
54,3 |
|
Бр. НФ |
0,9…1,0 Ni, 0,17…0,21 Р |
— |
120 |
23,8 |
14,9 |
14,4 |
22,0 |
|
Мц-3 |
0,9…1,1 Ni, 0,1…0,2 Mg, 0,15…0,25 Be |
Закалка 900…950°, отпуск 510…520° 5 ч |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Примечание. Приведенные данные относятся к сплавам в литом состоянии. |
|||||||
Выводы выполненных исследований.
1. Коэффициент трения между электродами и стальными деталями снижается с увеличением твердости электродного сплава. Изменение удельного давления в применяемом для электродов стыковых машин диапазоне не влияет на коэффициент трения.
2. Температура нагрева электродов из сплавов, указанных в табл. 1, превышала температуру нагрева медных электродов в тех же условиях на 10…40%. Интенсивность нагрева электродов при непрерывном оплавлении на 20…40% ниже, чем при оплавлении с подогревом.
3. Сплавы по износостойкости располагаются в следующей последовательности: бронзы Мц-3; Мц-2; алюминиевая, никельфосфористая, кремненикелевая, хромовая ненагартованная и магниевая бронзы; медь.
4. С учетом износостойкости, коэффициентов трения и стоимости сплавов рекомендуется применять:
а) при сварке ленты — бронзу Мц-2;
б) при сварке труб — бронзу никельфосфористую или Мц-2;
в) при сварке труб большого сечения — магниевую бронзу или хромовую бронзу в термически обрабатываемом, но ненагартованном виде при твердости по Бринелю не менее НВ 100.
Расчетные коэффициенты трения, полученные А.С. Гельманом и В.С. Поповым, приводятся в табл. 2.
Таблица 2. Коэффициенты трения бронз для электродов стыковых машин
|
Твердость бронзы по Бринелю |
Коэффициенты трения |
|||
|
трубы или прутка перлитной стали |
трубы или прутка аустенитной стали |
горячекатаной ленты из перлитной стали |
горячекатаной ленты из аустенитной стали |
|
|
Менее 100 |
0,33 |
0,25 |
0,24 |
0,18 |
|
100…180 |
0,25 |
0,2 |
0,2 |
0,15 |
|
Свыше 180 |
0,23 |
0,8 |
0,17 |
0,14 |