Требования к сплавам электродов контактных машин

Одним из основных требований, предъявляемых к электродным сплавам, является их высокая прочность при повышенных температурах. Через электроды контактных машин протекают токи большой величины, например при точечной сварке алюминиевых сплавов плотность тока в средней части электродов может достигать 250…300 А/мм². Поэтому от материала, используемого для электродов и роликов, требуется также высокая электропроводность (особенно при сварке легких сплавов). При сварке некоторых легких сплавов с низкой коррозионной стойкостью (магниевые сплавы) следы меди по поверхности точек и роликовых швов вообще не допускаются. В таких случаях металл электродов должен обладать низкой способностью к диффузии и схватыванию с металлом свариваемых деталей.

При выборе электродных сплавов в каждом отдельном случае следует решать, какому свойству необходимо отдавать предпочтение или каково должно быть соотношение этих свойств. При сварке, например, нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов решающее значение имеет жаропрочность и жаростойкость материала; в случаях сварки легких сплавов — электропроводность и низкая способность взаимного переноса металла; при сварке углеродистых и низколегированных сталей — удачное их соотношение. В таблице приведены требования к основным свойствам сплавов для электродов различного назначения, определяемые ГОСТом 14111—69, нормалями машиностроения МН 116—60 и международными стандартами. Однако, как показывает опыт, указанные общие требования к материалам электродов еще не позволяют в большинстве конкретных случаев выбрать лучшие материалы или дать обоснованные рекомендации для их разработки.

Исследования, а также практика эксплуатации показали, что стойкость электродов, под которой понимается способность сохранять размеры и форму рабочей поверхности, а при сварке легких сплавов, кроме того, — противостоять переносу металла электродов на свариваемые детали и загрязнению поверхности электродов, зависит от режима и темпа сварки, свойств и толщины свариваемых металлов, структуры и свойств металла электродов, а также от их конструкции и условий охлаждения.

Таблица. Требования к основным свойствам электродных сплавов

Оценить влияние режимов и условий сварки на стойкость электродов наиболее удобно, выбрав «обобщенный» параметр—температуру, которая устанавливается на рабочей поверхности электродов в исследуемых условиях.

При температурах , т.е. при сварке, например, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, применении мягких режимов или при высоких темпах сварки доминирующим процессом, определяющим стойкость электродов, по-видимому, будет ползучесть, контролируемая диффузией. При более низких температурах — , — развивающихся на рабочей поверхности электродов, при сварке на жестких режимах, легких сплавов или отдельными точками при длительных перегревах наряду с ползучестью большую роль играют процессы термической и малоцикловой усталости. Поэтому к материалу электродов, предназначенных для работы при высоких температурах, предъявляются повышенные требования по сопротивлению ползучести, т.е. более высокой жаропрочности, в частности одночасовой горячей твердости и длительной прочности. В связи с этим для изготовления электродов желательно иметь металл с более крупным зерном, так как при высоких температурах более стойким против ползучести будет крупнозернистый материал с повышенной жаропрочностью. Так как при циклических нагревах образуются внутризеренные и главным образом, межзеренные трещины металл должен обладать высокой пластичностью при повышенных температурах, как лучше сопротивляющийся термической усталости. При точечной сварке легких сплавов более высокая стойкость наблюдается у электродов с мелким зерном, высокой электропроводностью и не содержащих в своем составе поверхностно-активных элементов, взаимодействующих со свариваемыми материалами путем диффузии и схватывания.