Электрод для контактной точечной сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K11/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контактной точечной сварке металлов и сплавов

Известны электроды для контактной точечной сварки, в которых с целью увеличения проплавления деталей уменьшают площади рабочих поверхностей токопроводящего стержня или его сечение в прикон- тактной области.

Однако данные электроды имеют относительно малый срок службы вследствие ог- раниченной длины рабочей части токопроводящего стержня.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является электрод для контактной точечной сварки, который содержит токопроводящий стержень с охлаждающим каналом и обжимную втулку, выполненную из металла с высокой износостойкостью, закрепленную на токопроводя- щем стержне с возможностью перемещения вдоль него, причем выполнена она

фигурной с образованием замкнутой кольцевой полости вокруг боковой поверхности токопроводящего стержня, соединенной с охлаждающим каналом посредством перепускных окон в стенке токопроводящего стержня.

В этом электроде циркуляция охлаждающей жидкости в кольцевой полости осуществляется за счет тепловой конвекции. При использовании электрода в качестве верхнего, т.е. рабочей поверхностью вниз, охлаждение рабочей части токопроводящего стержня удовлетворительное. Однако вследствие конструктивных особенностей изделий в ряде случаев этот электрод необходимо использовать в качестве нижнего, т.е. рабочей поверхностью вверх. В таком положении электрода циркуляция жидкости только за счет тепловой конвекции недостаточна для нормального охлаждения рабочей части. Возможно образование паровой пробки, которая располагается в верхней,

Х|

Ы

СП

со

т.е. рабочей, части электрода. При такой системе охлаждения средняя температура рабочей части относительно велика и достигает 300-450°С, причем температура нижнего электрода может быть больше верхнего на 10-20%. Следствием этого является увеличение скорости загрязнения и износа рабочей поверхности электрода, смещение ядра в нижнюю деталь, а также уменьшение стабильности размеров получаемых соединений.

Целью изобретения является повышение долговечности электрода за счет интенсификации его охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что в электроде для контактной точечной сварки, содержащем токопроводящий стержень с рабочей частью и каналом для подачи охлаждающей жидкости и установленную на нем с возможностью продольного перемещения обжимную фигурную втулку, образующую с наружной поверхностью токопро- водящего стержня кольцевую замкнутую полость, соединенную с каналом токопро- водящего стержня через перепускные окна, выполненные в его стенке, часть канала то- копроводящего стержня, в зоне, примыкающей к данной поверхности, выполнена с меньшим диаметром, перепускные окна выполнены смещенными относительно друг друга вдоль оси канала токопроводящего стержня и расположены на участках канала с разными диаметрами, токоподводящий стержень снабжен кольцевым кожухом, установленным с возможностью осевого перемещения и размещенным в кольцевой полости с зазором между поверхностями токопроводящего стержня и обжимной втулки на участке от рабочей части стержня до перепускных окон, выполненных на участке канала стержня с меньшим диаметром.

На чертеже показана схема предлагаемой конструкции электрода для контактной точечной сварки.

Электрод для контактной точечной сварки содержит подвижную обжимную втулку 1 с резьбой, посредством которой она сопряжена с опорной гайкой 2, зафиксированной на токопроводящем стержне 3 поджимной гайкой 4 и стопорным стержнем 5, Между токопроводящим стержнем 3 и опорной гайкой 2. а также опорной гайкой 2 и поджимной гайкой 4 установлена диэлектрическая прокладка 6. Замкнутая кольцевая полость 7 между токопроводящим стержнем 3 и подвижной втулкой 1 соединена перепускными окнами 8 и 9, выполненными взаимосмещенными вдоль оси канала, с охлаждающим каналом 10 и изолирована от опорной гайки 2 уплотняющим

элементом 11, установленным в канавке на поджимной гайке 4. Рабочая часть 12 токопроводящего стержня, величина которой определяется тепловым режимом и устойчивестью токопроводящего стержня при конкретных условиях работы электрода, больше рабочей части 13 подвижной обжимной втулки 1, а между их опорными поверхностями имеется зазор 14. В кольцевой

0 полости между токопроводящим стержнем 3 и обжимной втулкой 1 расположен тонкостенный кольцевой кожух 15. охватывающий токопроводящий стержень от рабочей части обжимной втулки 1 до перепускных

5 окон 8 в стенке токопроводящего стержня 3. На участке между перепускными окнами 8 и 9, величину 16 смещения которых задают большей зазора 14 между опорными поверхностями обжимной втулки 1 итокопроводя0 щего стержня 3, поверхности токопроводящего стержня 3 и кожуха 15 сопряжены без зазора с возможностью взаимного осевого смещения. На участке от рабочей части обжимной втулки 1 до перепускных окон в

5 токопроводящем стержне 3 кольцевой кожух 15 установлен с зазором между его цилиндрическими поверхностями и поверхностью токопроводящего стержня 3, а также поверхностью обжимной втулки 1.

0 При этом в кольцевом кожухе со стороны рабочей части обжимной втулки 1 выполнены радиально смещенные прорези 17. В охлаждающем канале 10 токопроводящего стержня 3 на участке между смещенными

5 перепускными окнами 8 и 9 выполнено цилиндрическое его сужение до наружного ди- аметра водоподводящей трубки 18, закрепленной в электрододержателе машины для контактной точечной сварки.

0Электрод работает следующим образом.

Перед сваркой вращением обжимной втулки 1, т.е. ввинчиванием ее в опорную гайку 2 и. следовательно, перемещением ее

5 вдоль токопроводящего стержня 3, устанавливается заданное технологией сварки конкретного соединения положение рабочей поверхности обжимной втулки 1 относительно рабочей поверхности токопроводя0 щего стержня 3. При сварке рабочая поверхность токопроводящего стержня 3 загрязняется продуктами взаимодействия металла электрода и свариваемых деталей и изнашивается значительно быстрее рабо5 чей поверхности обжимной втулки 1. Поэтому через определенное число сваренных точек обжимную втулку 1 перемещают вдоль токопроводящего стержня 3 на величину укорочения при зачистке, после чего ее зачищают. Затем перемещением обжимной

втулки 1, как описано, устанавливается исходное положение рабочих поверхностей токопроводящего стержня 3 и обжимной втулки 1. Такой цикл повторяется до полного износа рабочей части токопроводящего стержня, т.е. до соприкосновения опорных поверхностей обжимной втулки и токопроводящего стержня, после чего следует произвести замену последнего.

Охлаждение электрода осуществляется следующим образом. Охлаждающая жидкость под давлением поступает из подводящей трубки 18 электрододержателя через перепускные окна 8 в полость под кожухом 15. Жидкость движется по этой полости и охлаждает рабочую часть токопроводящего стержня 3 и обжимной втулки 1. Затем жидкость через прорези 17 в кожухе поступает в кольцевую полость между кожухом 15 и обжимной втулкой 1 и движется к перепускным окнам 9, через которые попадает в полость между подводящей трубкой 18 и стенками охлаждающего канала, а из нее в электрододержатель на слив.

Таким образом, в предлагаемой конструкции электрода осуществляется принудительная циркуляция охлаждаемой жидкости в кольцевой полости электрода, не зависящая от пространственного положения электрода в процессе эксплуатации. При этом в любом положении электрода охлаждение рабочей части токопроводящего стержня 3 осуществляется эффектнее, чем при циркуляции жидкости за счет тепловой конвекции в электроде прототипа. Например, производили сварку деталей из стали 12Х18УЮТ толщиной (2+0,5) мм на машине МТПУ-300 электродами прототипа и предлагаемым. Электрод прототипа и предлагаемый применяли со стороны тонкой детали, а с другой стороны - обычный электрод с плоской рабочей поверхностью. Сварку производили с скоростью 45 точек в минуту, в двух положениях: I - когда тонкую деталь располагали сверху, а II - снизу толстой детали. Соответственно изменяли и положение электродов. Режим сварки в обоих случаях оставляли неизменным: Св 7,2 кА, tee 0,12 с, РСв 2.8 кН.

После сварки 10-15 точек температура рабочей части электродов, измеренная в 2 мм от рабочей поверхности, устанавливалась и носила переменно-периодический характер.

Результаты сварки приведены в таблице.

Диаметр ядра при сварке предлагаемым электродом уменьшается на 3-8%, но 5 это легко устраняется увеличением сварочного тока. Главное достоинство предлагаемого электрода в том, что стабильность размеров соединений повышается на 10- 25%. В особенности очевидны преимущест0 ва предлагаемой конструкции электрода при сварке в положении II. Средняя температура рабочей части уменьшается на 10- 20%, причем разница температуры электрода при сварке в положениях I и II

5 уменьшается на 10-15%. Процесс сварки протекает более устойчиво.

Использование предлагаемого электрода обеспечивает по сравнению с прототи- , пом следующие преимущества: повышается

0 стабильность размеров соединений на 10- 25%. снижается температура рабочей части электрода на 10-20%, уменьшается разница температур электрода при сварке в верхнем и нижнем положениях на 10-15%.

5Формула изобретения

Электрод для контактной точечной сварки, содержащий токопроводящий стер- жень-с рабочей частью и каналом для подачи охлаждающей жидкости и установленную с

0 возможностью продольного перемещения обжимную фигурную втулку, образующую с наружной поверхностью токопроводящего стержня кольцевую замкнутую полость, соединенную с каналом токопроводящего

5 стержня через перепускные окна, выполненные в его стенке, отличающийся тем. что. с целью повышения долговечности электрода за счет интенсификации его охлаждения, часть канала токопроводящего

0 стержня в зоне, примыкающей к донной поверхности, выполнена с меньшим диаметром, перепускные окна размещены со смещением относительно друг друга вдоль оси канала токопроводящего стержня и рас5 положены на участках канала с разными диаметрами, токопроводящий стержень снабжен кольцевым кожухом, установленным с возможностью осевого перемещения и размещенным в кольцевой полости с зазо0- ром между поверхностями токопроводящего стержня и обжимной втулки на участке от рабочей части стержня до перепускных окон, выполненных на участке канала стержня с меньшим диаметром.

5

Использование: для контактной точечной сварки металлов и сплавов. Электрод содержит токопроводящий стержень с ра- -бочей частью и каналом для подачи охлаждающей жидкости и установленную обжимную фигурную втулку, образующую с наружной поверхностью токопроводящего стержня кольцевую замкнутую полость. Полость соединена с каналом токопроводящего стержня через перепускные окна, смещенные относительно друг друга вдоль оси канала. Токопроводящий стержень оснащен кольцевым кожухом, размещенным в кольцевой полости с зазором между поверхностями токопроводящего стержня и обжимной втулки. 1 ил., 1 табл.