При разработке технологии сварки любого изделия, кроме выбора оптимальных форм и размеров электродов, необходимо правильно подобрать материал, из которого будут изготовлены электроды. Это обеспечивает получение сварных соединений требуемого качества при высокой производительности процесса.
Основными факторами, обусловливающими выбор электродного сплава, являются обеспечение формирования литого ядра (золы) сварною соединения необходимого (качества и размеров, достаточная формоустойчивость рабочей части электрода (стойкость электрода), отсутствие взаимного переноса металла электрода и свариваемой детали, природа упрочнения электродного сплава, доступность его приобретения и стоимость.
Последний фактор является немаловажным, поскольку электрод является быстро, изнашивающимся, расходуемым инструментом. При сравнении стоимости электродных сплавов, а следовательно, и электродов необходимо учитывать характер их износа, способ реставрации (переточка, зачистка, наплавка) или замены на новый, и необходимое для этого время, производительность сварочной машины или линии. Во многих случаях (особенно в конвейерных линиях) затраты на более дорогой, но более стойкий материал окупаются сравнительно быстро.<>
Точечная сварка
Этот тип контактной сварки является наиболее распространенным, наиболее «электродоемким» и наиболее разнообразным по параметрам сварки. Поэтому выбор оптимального состава электродного сплава в данном случае наиболее важен и наиболее сложен.
Основными общими техническими факторами, которые следует принимать во внимание при выборе электродного сплава для точечной сварки, являются тепло-электропроводность свариваемого материала, его твердость, температура плавления, химическая активность. Чем выше тепло- и электропроводность и ниже температура плавления свариваемого материала, тем выше должна быть тепло- и электропроводность сплава, из которого изготовлены электроды. Чем выше твердость свариваемого материала, тем выше должно быть это же свойство электродного сплава. Последнее не означает, что твердость электродного сплава должна быть выше твердости свариваемого материала.
Как правило, для каждой группы свариваемых материалов рекомендуется несколько электродных сплавов. Связано это с различными режимами сварки, с различием в толщине и свойствах (твердость, тепло- и электропроводность и др.) свариваемых материалов внутри каждой из групп и с различной дефицитностью электродных сплавов и применимостью в промышленности. Исключение из указанного, представляют собой лишь сплавы, рекомендованные как электродные для сварки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Учитывая результаты сравнительных испытаний, лучшую стойкость при сварке нержавеющей стали имеет сплав БрНХК(ф).
Сплав БрНХК(ф) технологичнее в металлургическом производстве и заметно дешевле сплава БрНБТ рекомендованного для сварки нержавеющих сталей, и жаропрочных материалов.
Лучшие результаты по совокупности этих оценок имеет сплав БрСр при сварке изделий ,из технически чистого алюминия, мягких алюминиевых сплавов (например, типа АМцМ, АД1)
Сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей наиболее многообразна по режимам и параметрам сварки. Именно эта особенность является основной причиной рекомендации нескольких электродных сплавов. Для жестких режимов сварки, сварки с высоким темпом (более 100 точек в 1 мин) и сварки в условиях интенсивного конвейерного производства весьма эффективен сплав БрХЦр, а для сварки с малым, средним темпом или отдельными точками наряду со сплавом БрХЦр следует рекомендовать как один из экономичных вариантов хромовую бронзу БрХ. Сплав БрНХК(ф) целесообразно применять при мягких режимах сварки. В качестве контрэлектродов наиболее успешно применение сплава БрНХК(ф) и БрХЦр, причем стойкость контрэлектродов из первого сплава в три-четыре раза выше.
При сварке изделий из материала различной толщины эффект смещения сварного ядра можно избежать, используя применение электрода с большим диаметром рабочей части со стороны более толстого листа (в том случае, когда разница в толщинах невелика) либо за счет применения разных электродных сплавов, например сплавов БрХЦр со стороны толстого листа и сплава БрНХК(ф) со стороны тонкого.
Во всех случаях сварки правильно выбранный материал электрода вместе с его конструкцией и режимом сварки должен обеспечивать оптимальные размеры и качество соединения.
Шовная (роликовая) сварка
Наиболее простой и экономичный способ получения герметического соединения тонколистовых материалов. Роликовые электроды в большинстве случаев более металлоемки, а замена износившегося электрода на новый, как правило, требует большего времени по сравнению с заменой электродов для точечной сварки. Поэтому к электродному материалу, используемому для шовной сварки, предъявляют повышенные требования.
При выборе электродного сплава для различных случаев шовной сварки ориентируются на те же факторы, что и при выборе сплавов для электродов точечной сварки, и рекомендации по их составам в зависимости от типа свариваемых материалов аналогичны. Значительно возрастает эффективность применения и тех дисперсионно твердеющих сплавов, механические свойства которых мало зависят от деформации между закалкой и старением (сплав БрНХК(ф).
Кроме того, специфика этого типа сварки во многих случаях делает значительно экономичным использование более дорогих, но более стойких сплавов (в частности, применение сплава БрХЦр, а не БрХ).
Рельефная сварка
Этот тип контактной сварки имеет особенность, заключающуюся в том, что одновременно осуществляется сварка в нескольких местах изделия, для чего на его поверхности заранее делают определенные рельефы (выступы). По этим рельефам и происходит сварка. Поскольку в данном случае электрический ток и тепло в месте сварки локализуются на выступах, а электрод имеет значительно большую рабочую поверхность, электродный материал может иметь меньшую тепло и электропроводность по сравнению с другими типами контактной сварки. Вместе с тем он должен иметь высокие прочностные свойства, так как удельные давления на электрод при рельефной сварке, как правило, сравнительно высокие.
Все это позволяет успешно использовать при рельефной сварке такие электродные материалы, как БрНХК(ф), АКН4-1-1
Стыковая сварка
При стыковой сварке (оплавлением, сопротивлением) к электродному материалу предъявляют требования, важнейшими, из которых являются высокие твердость, прочность, износостойкость. Тепло- и электропроводность в данном случае может быть значительно меньшей по сравнению, например, с точечной или шовной сваркой, так как плотность тока при стыковой сварке значительно ниже. В качестве примера эффективного использования электродных материалов можно привести сплавы БрНХК(ф) и БрКБ при сварке звеньев высокопрочных цепей, сплав БрНБТ при сварке лент из различных материалов, сплав БрНХК(ф) при сварке стальных труб. Применение сплава БрНХК(ф) в трубосварочном производстве вместо хромовой бронзы позволило увеличить производительность станов на 4—5% при одновременном улучшении качества.
А.К. Николаев, В.М.Розенберг