ЭЛЕКТРОД ДЛЯ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ Российский патент 2008 года по МПК B23K11/30 

Изобретение относится к области сварки, в частности к электродам для контактной точечной сварки, которые могут быть использованы в машиностроении.

Цель изобретения - снижение расхода остродефицитных тугоплавких металлов, в частности вольфрама, молибдена.

Известен (Патент №500939, Кл. В23K 11/30) электрод для контактной точечной сварки, выполненный из высокотеплоэлектропроводящего материала, в рабочей головке которого размещена сменная вставка из тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена).

Из-за пониженной теплоэлектропроводности вставки быстро перегреваются и выводят электрод из строя.

Известен также (Патент №1639915, Кл. В23K 11/30) электрод для контактной точечной сварки, содержащий металлический корпус и рабочую вставку, выполненную из композита в виде зерен синтетического алмаза с оболочкой из карбида кремния, толщиной 0,035 среднего размера зерна и связки из силицида кобальта или никеля, заполняющей пространство между ними.

Как известно, карбид кремния - элемент омического сопротивления (удельное электросопротивление 10¹³-10¹⁴ Ом×см) (см. В.П.Елютин и др. «Высокотемпературные материалы» М. Металлургия, 1973 г., стр.434, 436).

Потому использование карбида кремния неизбежно приведет к перегреву вставки и выводу электрода из строя.

Наиболее близким техническим решением является «Электрод для контактной точечной сварки» (Патент №2258588, Кл. В23K 11/30), рабочий наконечник которого выполнен из псевдосплава «Эльконайт» монолитно с водооохлаждаемым корпусом и термокомпенсационным слоем между ними, содержащим в своем составе в 1,5-2 раза больше меди.

Известно (см. С.К.Слиозберг, П.Л.Чулошников «Электроды для контактной электросварки» Л., «Машиностроение», 1972 г., стр.29), что сплав «Эльконайт» содержит в своем составе 70-80% остродефицитного вольфрама.

Задачу снижения доли вольфрама решает электрод, рабочая головка которого или сменная вставка выполнены из композита, представляющего пористый каркас из металлизированных (см. В.Г.Сыркин «Карбонильные металлы». М. Металлургия. 1987 г. Стр.235-238) карбонильным металлом, в данном случае вольфрамом, зерен тугоплавких соединений переходных металлов: оксидов, карбидов, нитридов, боридов, силицидов, пропитанный высоко-теплоэлектропроводной жидкой медью в вакууме 5×10^-1 мм рт. ст.

Из упомянутых тугоплавких соединений наиболее предпочтительна электроплавленная смесь двуокиси циркония, стабилизированная 10-35% (по массе) окислами иттрия. Так называемый фианит.

Зерна смеси капсюлированы в кипящем слое карбонильным вольфрамом слоем толщиной 30-50 микрон.

Упомянутая смесь двуокиси циркония с окислами иттрия имеет высокую температуру плавления 2770°С, является наиболее химически инертной к расплавам металлов до 2000°С обладает наивысшей из всех окислов электропроводностью. С повышением температуры нагрева ее удельное электросопротивление падает в десятки тысяч раз и, соответственно, возрастает электропроводимость. (см. М.А.Рубашев и др. «Термостойкие диэлектрики» М. Атомиздат. 1980 г. Стр.65-67)

При прессовании металлизированных карбонильным вольфрамом зерен фианита в смеси с карбонатом аммония (NH₄)СО₃ при давлении 2,5-3,0 тс/см² и последующем спекании при температуре 1400°С обеспечивается создание жесткого пористого каркаса, общего для рабочей головки заданной формы и монолитного с ним термокомпенсационного слоя.

Прессование производят в две стадии: рабочую головку - при повышенном давлении, компенсационный слой - при пониженном давлении, чем создают их различную пористость.

При последующей пропитке жесткого пористого каркаса жидкой медью в вакууме 5×10^-1 мм рт. ст. при температуре 1200°-1250°С в течении 5-7 минут получают монолитно с термокомпенсационным слоем высоко электротеплопроводный рабочий наконечник, содержащий 1-1,7% вольфрама, 10-13% меди, остальное - тугоплавкие окислы циркония и иттрия и в термокомпенсационном слое - 40-50% меди (Высокотемпературные материалы. М. Металлургия. 1973 г., стр.338-339).

Большое сходство свойств термокомпенсационного слоя по теплоэлектропроводности КТЛР и химсоставу с материалом корпуса позволяет металлургически монолитно свариваться им между собой и выполнять буферные функции, обеспечивая увеличенный ресурс работы электрода при минимальном использовании вольфрама.

Изобретение относится к электродам для контактной точечной сварки. Водоохлаждаемый корпус электрода выполнен из упроченной меди. Рабочий наконечник и термокомпенсационный слой изготовлены методом порошковой металлургии путем прессования и спекания с получением пористого каркаса из металлизированных карбонильным вольфрамом зерен электроплавленой двуокиси циркония, стабилизированной 10-35% окислов иттрия. Использование разного давления при прессовании обеспечивает получение разной пористости рабочего наконечника и термокомпенсационного слоя. После последующей пропитки каркаса жидкой медью в вакууме 5×10^-1 мм рт ст. получают монолит с разным содержанием меди в рабочем наконечнике и термокомпенсационном слое. Сходство по проводимости, коэффициенту термического расширения и химсоставу материала корпуса и термокомпенсационного слоя обеспечивает выполнение им буферных функций и монолитное соединение их между собой. Электрод обладает длительным рабочим ресурсом и высокими электропроводными свойствами рабочего наконечника при минимальном использовании вольфрама. 1 з.п. ф-лы.

1. Электрод для контактной точечной сварки, состоящий из водоохлаждаемого корпуса, выполненного из упроченной меди, рабочего наконечника и расположенного между ними термокомпенсационного слоя, отличающийся тем, что рабочий наконечник и термокомпенсационный слой изготовлены методом порошковой металлургии путем получения при прессовании и спекании пористого каркаса из металлизированных карбонильным вольфрамом зерен электроплавленой двуокиси циркония, стабилизированной 10-35% окислов иттрия, и последующей пропитки каркаса жидкой медью.2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что рабочий наконечник и термокомпенсационный слой пропитаны жидкой медью в вакууме 5·10^-1 мм рт.ст.