Сплавы для электродов точечных машин

В настоящее время насчитывается несколько десятков различных марок высокоэлектропроводных бронз, из которых, могут быть изготовлены электроды точечных сварочных машин.

Легирующими добавками электродных бронз являются хром,, кадмий, бериллий, цирконий, серебро, кобальт, алюминий, никель, теллур, магний. Применение в качестве электродного материала чистой меди ничем не оправдано.

Известны две основные группы бронз, применяемых для изготовления электродов.

К первой группе относятся бронзы, не подвергаемые термической обработке. Необходимые свойства таких бронз достигаются только холодной деформацией. Вторую группу составляют термически обрабатываемые сплавы, необходимый комплекс свойств которых получается в результате закалки и последующего старения, иногда дополняемого нагартовкой. К первой группе относятся двойные кадмиевые и теллуровые, а также низколегированные серебряные бронзы, тройная серебрянокадмиевая бронза и др. Вторая группа включает хромовые, никелевые, кобальтовые и циркониевые бронзы. Бронза, содержащая 5…7% серебра, может употребляться как в термически обработанном виде, так и без обработки и в зависимости от этого относится либо к первой, либо ко второй группе.

Характеристики бронз первой группы и страны, в которых они производятся, приводятся в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики электродных бронз, не подвергаемых термической обработке

Наиболее распространенными электродными сплавами первой группы является кадмиевая бронза, выпускаемая под маркой МК. В настоящее время она применяется во многих странах главным образом для сварки легких сплавов. Серебряные бронзы бломбит и эльмет применяются в ФРГ.

Термически обрабатываемые бронзы для электродов точечных машин приведены в табл. 2. Наиболее распространенным сплавом этой группы до настоящего времени является двойная хромовая бронза, хотя имеются сплавы, превосходящие ее по стойкости.

Таблица 2. Термически обрабатываемые электродные бронзы

Хром обладает переменной растворимостью в меди, что и позволяет улучшать свойства двойной хромовой бронзы путем закалки и последующего старения. Процесс старения сплавов такого типа протекает более полно, если перед старением сплав подвергается нагартовке. Согласно существующей точке зрения на этот процесс, искажение кристаллической решетки способствует образованию обогащенных легирующим элементом зон, обеспечивающих наибольшую твердость и прочность сплава при наименьшем снижении электропроводности.

Эвтектическая температура двойного сплава составляет 1058…1072° при максимальной растворимости хрома в меди 0,65…1,00%.

Исходя из этих положений наилучшим режимом термической обработки не только двойных, но и более сложных хромовых бронз считается закалка при 980…1000° С, деформация 35…4С % и отпуск при температуре 400…480° (чаще 450°) в течение 4…5 ч. Качество термической обработки хромовых бронз определяется полнотой перехода хрома в твердый раствор при нагреве под закалку, что можно контролировать несколькими способами. Первый способ состоит в прямом металлографическом контроле на отсутствие структурно свободного хрома. Косвенный способ заключается в исследовании электропроводности сплава. Для контроля в этом случае используется явление резкого понижения электропроводности хромовой бронзы при полном переходе хрома в твердый раствор. Однако оба способа требуют специального оборудования, а для измерения электропроводности необходимы также образцы достаточной длины, что не всегда осуществимо. Поэтому обычно контроль за качеством термической обработки хромовых бронз сводится к соблюдению режима термической обработки и измерению твердости бронзы.

Двойная хромовая бронза поставляется в виде полуфабриката, причем некоторые виды полуфабрикатов из этой бронзы поставляются в термически обработанном состоянии.

Хромовая бронза с добавками алюминия и магния марки Мц-4 была рекомендована в качестве материала для электродов точечной сварки. Однако при обычной технологии изготовления электродов из деформированного сплава она не оправдала возложенных на нее надежд. Но не исключена возможность получения высокой стойкости литых электродов из хромоалюминиевомагниевой бронзы.

Хромокадмиевая бронза марки Мц-5Б имеет преимущество по сравнению с другими отечественными сплавами при сварке малоуглеродистой стали.

Хромокадмиевую бронзу марки Мц-5Б рекомендуется для изготовления электродов при точечной сварке алюминиевых и других легких сплавов. Другие хромовые бронзы, приведенные в табл. 2, применялись как опытные сплавы.

Ранее применявшиеся хромоцинковая бронза Бр. ХЦ (ЭВ) и хромобериллиевая бронза Бр. ХБ-0,7—0,2 (Э2) в настоящее время заменены более совершенными бронзами и производство их прекращено.

Никелевые высокоэлектропроводные отечественные бронзы находят меньшее применение в качестве электродного материала при точечной сварке. Некоторое применение на автомобильных заводах ранее находила кремненикелевая бронза. Бронза Мц-2 может быть рекомендована для изготовления электродов при точечной сварке аустенитных сталей и сплавов, а кремненикелевая бронза в последнее время заменена различными хромовыми бронзами.

Двойные медноникелевые сплавы не обладают переменной растворимостью в твердом состоянии, а поэтому двойная никелевая бронза не находит применения. Возможность упрочнения при термической обработке никелевые бронзы приобретают только за счет введения в их состав по крайней мере третьего легирующего компонента — кремния. Тройная диаграмма медь-никель-кремний показывает наличие предельной растворимости в системе, причем критические точки сплавов в сильной степени различны для различного содержания кремния и других легирующих элементов. Поэтому общие рекомендации по выбору температуры закалки как для хромовых бронз для тройных никелькремнистых бронз не могут быть даны.

Режим термической обработки и контроль ее качества необходимо назначать отдельно для каждого сплава.

Для приготовления сплавов электродов точечных машин за рубежом применяются в основном те же легирующие элементы и в первую очередь хром, однако, помимо хромовых бронз, находят применение также серебряные, кобальтовые, никелевые и циркониевые бронзы.