ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ Российский патент 2002 года по МПК B23K35/30 C22C9/01 C22C1/10 

Описание патента на изобретение RU2195394C2

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составам материалов для электродов контактной сварки, преимущественно для сварки цветных металлов и предварительно покрытых сталей.

Известен дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий ультрадисперсные частицы Аl2О3 и полученный методом "внутреннего окисления" порошка сплава меди с алюминием [1].

Материал обладает высокими прочностными и электрофизическими свойствами как при комнатной, так и при повышенных температурах. Однако длительные окислительно-восстановительные отжиги, характерные для технологии получения этого материала, обусловливают высокие цены на него, что не позволило осуществить его широкое применение в сварочном производстве.

Наиболее близким к заявляемому является дисперсно-упрочненный композиционный материал па основе порошковой меди, содержащий также алюминий и оксид меди [2] и получаемый методом "реакционного размола" смеси указанных порошков в шаровой мельнице, термообработки полученных гранул, во время которой протекают окислительно-восстановительные процессы, например, в среде H22О и их последующего прессования в прутки. В результате вышеуказанного технологического передела в конечном материале получают структуру, состоящую из медной матрицы и ультрадисперсных оксидов алюминия. Указанный материал обладает хорошими физико-механическими характеристиками, что положительно влияет на ресурс изготовленных из него электродов контактной сварки. Однако такой материал имеет недостаточные противоадгезионные свойства, которые необходимы при контактной сварке цветных металлов и предварительно покрытых сталей, а также недостаточный ресурс работы изготовленных из него электродов.

Заявляемое изобретение решает задачу расширения ассортимента материалов, обладающих высокими физико-механическими характеристиками при одновременно высоких показателях противоадгезионных свойств и ресурса работы изготовленных из них электродов контактной сварки. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение противоадгезионных свойств материала и ресурса работы электродов контактной сварки, изготовленных из него, а также расширение ассортимента дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе меди, обладающих высокими физико-механическими характеристиками.

Этот технический результат достигается тем, что дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий алюминий и оксид меди, дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Алюминий - 0,4-0,7
Оксид меди - 2,0-2,8
Углерод - 0,2-0,3
Медь - Остальное
Из уровня техники не известны аналоги, обладающие тождественной совокупностью признаков.

Заявляемый материал изготавливают из шихты, приготовленной смешиванием порошков алюминия (ГОСТ 5592-71), оксида меди (ТУ 6-09-765-85), углерода (ГОСТ 4404-78) и меди (ГОСТ 4960-75), путем обработки шихты в шаровой мельнице, последующего холодного компактирования полученных гранул в брикеты и их горячей экструзии в пруток или профиль при температуре 750-850oС. При этом компоненты шихты вступают в твердофазные химические реакции, в том числе и окислительно-восстановительные, в результате которых образуется структура материала, представляющая собой практически чистую медную матрицу с равномерно распределенными в ней ультрадисперсными (0,02...0,03 мкм) частицами оксида и карбида алюминия, а также углерода. Наличие в заявляемом материале мелкодисперсного углерода придаст материалу высокие противоадгезионные свойства, обеспечивая тем самым высокий ресурс изготовленных из него электродов контактной сварки.

В соответствии с описанной технологией были изготовлены прутки заявленного материала с вышеуказанным содержанием компонентов, а также материала-прототипа (табл.1).

Все полученные прутки были подвергнуты испытаниям для определения физико-механических свойств, результаты которых представлены в табл.2. Твердость измерялась по ГОСТ 9012-59, электропроводность - по ГОСТ 7229-76, а температура рекристаллизации определялась измерением твердости после отжига в течение 2 ч, как температура, при которой происходит падение твердости на 15%.

Из табл. 2 видно, что свойства заявляемого материала превышают свойства материала-прототипа.

Для оценки противоадгезионных свойств заявляемого материала и ресурса работы при контактной сварке изготовленных из него электродов из заявляемого материала и материала-прототипа были отштампованы электроды контактной сварки колпачкового типа по ISO 5821. Испытания проводили при сварке оцинкованной стали толщиной 0,8+0,8 мм при следующих режимах сварки:
Iсв=10-11 кА; Рсв=230 кГс; tсв=7пер.
Критерием оценки противоадгезионных свойств материалов было выбрано относительное изменение массы электродов при сварке, обусловленное массопереносом - налипанием на электрод жидкого цинка и его диффузии в материал электрода.

Измерялась масса электродов до (m0) и после (mк) испытаний и определялось относительное изменение их массы:

Результаты измерений приведены в табл.3.

Из табл.3 следует, что электроды из заявляемого материала обладают значительно более высокими противоадгезионными свойствами, чем электроды из материала-прототипа.

Критерием оценки ресурса работы электродов служило количество сваренных точек до их переточки. Результаты испытаний представлены в табл.4.

Из табл. 4 видно, что электроды из заявляемого материала имеют ресурс, превосходящий ресурс электродов из материала-прототипа.

Источники информации
1. Е.П. Данелия, В.М. Розенберг. Внутреннеокисленные сплавы. - М.: Металлургия, 1978, 232 с.

2. M. E. Seirafi. Uber die Herstellung dispcrsionsgcharteter Kupfer-Al2O3-Werkstoffe. Dissertation. - Wien: TU Wien, 1979, 107 с.

Похожие патенты RU2195394C2

название год авторы номер документа
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2001
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Берент В.Я.
RU2195511C2
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Козицын А.А.
  • Плеханов К.А.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Данилов Н.В.
RU2103135C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОЦИНКОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2013
  • Шалунов Евгений Петрович
RU2551039C2
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ СВАРОЧНОЙ ТЕХНИКИ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Казаков С.В.
RU2103134C1
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНЫХ СВАРОЧНЫХ МАШИН 1997
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
RU2118393C1
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Стафик В.Е.
RU2104139C1
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
RU2103103C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ И ЖАРОСТОЙКИХ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ МЕДИ 1997
  • Шалунов Е.П.
  • Козицын А.А.
  • Плеханов К.А.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Данилов Н.В.
RU2117063C1
ДИСПЕРСНО-УПРОЧЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2007
  • Довыденков Владислав Андреевич
RU2355797C2
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Данилов Н.В.
  • Козицын А.А.
  • Плеханов К.А.
RU2113529C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 195 394 C2

Реферат патента 2002 года ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении электродов контактной сварки, преимущественно для сварки цветных металлов и предварительно покрытых сталей. Задачей изобретения является расширение ассортимента материалов, обладающих высокими физико-механическими характеристиками при одновременно высоких показателях противоадгезионных свойств и увеличение ресурса работы изготовленных из них электродов контактной сварки. Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий алюминий и оксид меди, дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюминий 0,4-0,7, оксид меди 2,0-2,8, углерод 0,2-0,3, медь - остальное. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение противоадгезионных свойств материала и ресурса работы электродов контактной сварки, изготовленных из этого материала, по сравнению с прототипом, а также расширение ассортимента дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе меди, обладающих высокими физико-механическими характеристиками. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 195 394 C2

Дисперсно-упрочненный композиционный материал на основе меди, содержащий алюминий и оксид меди, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Алюминий - 0,4-0,7
Оксид меди - 2,0-2,8
Углерод - 0,2-0,3
Медь - Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2195394C2

ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Данилов Н.В.
  • Козицын А.А.
  • Плеханов К.А.
RU2113529C1
ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ 1996
  • Шалунов Е.П.
  • Матросов А.Л.
  • Липатов Я.М.
  • Стафик В.Е.
RU2104139C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕДИ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ 1992
  • Цукерман Семен Ильич[Ua]
  • Каган Борис Яковлевич[Ua]
  • Босюк Григорий Иванович[Ua]
  • Киперман Борис Михайлович[Ua]
  • Григоров Анатолий Иванович[Ua]
  • Ус Галина Михайловна[Ua]
RU2038400C1
JP 58071349, 28.04.1983
US 4285739, 25.08.1981.

RU 2 195 394 C2

Авторы

Шалунов Е.П.

Матросов А.Л.

Довыденков В.А.

Симонов В.С.

Липатов Я.М.

Даты

2002-12-27Публикация

2001-02-02Подача