ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы выбора материала для электродов контактных машин из "Электроды для контактной сварки " Условия работы электродов контактных сварочных машин определяют требования, предъявляемые к их материалам. Электроды в сварочных машинах являются токоподводяш,ими деталями и поэтому должны изготавливаться из материалов с высокой электропроводностью. Вместе с тем к электродам предъявляются требования обеспечения и достаточной прочности, особенно при повышенных температурах. Однако достаточные прочностные свойства в сочетании с высокой электропроводностью обеспечивает далеко не каждый материал. [c.12] Основу современных сплавов для электродов контактных машин составляет медь. Но медь, имея высокую электропроводность, обладает недостаточной прочностью уже при температуре 150—200° С. Это делает нецелесообразным применение чистой меди для электро-дов. [c.12] Характер и процесс деформирования металла при комнатной и высоких температурах существенно отличаются друг от друга. При нормальных и умеренно повышенных температурах пластическая деформация обычно происходит путем сдвига, и поэтому все искажения кристаллической решетки, особенно по границам зерен и блоков, препятствуют сдвигам и способствуют упрочнению сплавов. [c.12] При пониженных температурах искажение строения кристаллической решетки и особенно по границам зерен ведет к упрочнению сплавов, при высоких же температурах границы зерен, блоков и кристаллов часто являются очагами разупрочнения сплавов. В меж-кристаллитных зонах потенциальная энергия атомов больше, чем в самой решетке, и именно здесь при высоких температурах усиленно начинают развиваться диффузионные процессы разупрочнения, и разрушение металла происходит по границам зерен. При высоких температурах так называемые диффузионные механизмы пластичности приобретают решающее значение, и в этом случае наряду со структурными особенностями сплава большую роль начинает играть прочность межатомных связей в кристаллических решетках отдельных фаз сплава. [c.12] Упрочнение путем холодной деформации и легирования металла элементами, входящими в твердый раствор, связано с искажениями кристаллической решетки основного металла и повышением сопротивления сдвигам при пластической деформации. Термомеханическая обработка упрочняет сплав за счет гетерогеннзации структуры и выделения избыточных дисперсных фаз. Введение в сплав элементов, образующих по границам зерен сетку твердых включений, затрудняет течение металла по границам зерен и существенно повышает жаропрочность сплавов. [c.13] При невысоких температурах эксплуатации (до 0,3—0,4 абсолютной температуры плавления сплава) действуют все перечисленные факторы упрочнения. При температурах порядка (0,Зч-0,5) в сплавах начинают развиваться диффузионные процессы, и действие механического упрочнения (холодная деформация — наклеп) почти исчезает. Упрочнение от образования твердого раствора также заметно ослабевает при повышении температуры, хотя и медленнее, чем механическое упрочнение. Особенно резко упрочнение от образования твердого раствора уменьшается при нагреве до температуры порядка (0,5ч-0,6) Т . [c.13] Для получения жаропрочных сплавов наиболее перспективным является легирование основного металла элементами, обладающими переменной и весьма ограниченной растворимостью в нем, уменьшающейся при понижении температуры. При отпуске из пересыщенного твердого раствора, полученного в результате закалки легированного такими элементами металла, выделяется в мелкодисперсном состоянии избыточная фаза, упрочняющая сплав. Максимальной жаропрочностью обладают сплавы, где упрочнение вызывается наличием на границах зерен твердых включений второй фазы, в которой не развиваются диффузионные процессы и не идут процессы обмена атомами с основным металлом. Эти условия достигаются, если избыточной фазой является химическое соединение и особенно в трех-, четырехкомпонентных системах, когда второй фазой будет тугоплавкое сложное соединение, не содержащее металла растворителя. [c.13] Как уже было ранее отмечено, особенностью условий работы электродов является циклический характер воздействия на них температур и усилий. В металле на рабочем торце электродов проходят процессы ползучести, термической и малоцикловой усталости, которые приводят к ускоренному износу контактной поверхности, образованию внутризеренных и главным образом межзеренных трещин. Естественно, что эти процессы, в свою очередь, приводят к некоторому уточнению и дополнению требований, предъявляемых к материалам электродов. [c.14] Исследования поведения металла электродов при сварке и выполненные расчеты показывают, что при высоких температурах — (0,6- -0,7) Т,и — доминирующим процессом, определяющим износ торцов электродов при сварке, является ползучесть, причем деформация от ползучести составляет до 80% общей деформации контактной поверхности электродов. [c.14] Между ползучестью и некоторыми физико-механическими свойствами чистых металлов имеется качественная связь. Установлена, например, зависимость жаропрочности металла от таких свойств, как температура плавления, начала и конца рекристаллизации, модуля упругости, коэффициента линейного расширения, энергии активации самодиффузии и др. Чем выше перечисленные свойства (за исключением коэффициента линейного расширения, здесь обратная зависимость), тем обычно прочнее межатомные силы связи в решетке и тем выше жаропрочность металла. [c.14] Многие исследователи указывают на влияние величины зерна на сопротивление ползучести различных металлов и сплавов. Это связывается в первую очередь с ролью границ зерен, которые при низких температурах представляют препятствия для пластической деформации, а при высоких, наоборот, способствуют деформации и разупрочнению металла пограничных зон. Поэтому при повышенных температурах более высокое сопротивление ползучести имеют материалы с крупным зерном, а при низких температурах — мелкозернистые. [c.14] В условиях малоцикловой усталости механизм разрушения несколько отличается от усталостного разрушения для больших долговечностей разрушения при малых циклах нагрузки сходны с разрушениями статического разрушения и отличаются от типичных усталостных разрушений. Было найдено, что для долговечностей менее 5000 циклов сопротивление переменной деформации хорошо соответствует пластичности металла, характеризуемой удлинением при испытаниях на статическое растяжение. Эта закономерность применима для меди и других пластичных металлов. У меди в области малоцикловой усталости трещины зарождаются по границам зерен наличие включений усиливает тенденцию к межзеренному зарождению трещин. [c.15] В условиях быстрого нагрева и нагружения материал может выдержать за одинаковый промежуток времени более высокое максимальное напряжение или достигнуть без разрушения более высокой максимальной температуры, чем образец, находящийся под действием стационарной нагрузки и постоянной температуры. При быстрых нагревах и нагружениях большее значение, по-видимому, имеют инерционные эффекты механического или металлургического происхождения. [c.15] На процесс пластической деформации при ползучести большое влияние оказывают возврат и рекристаллизация. Рекристаллизация ускоряет ползучесть вследствие уменьшения внутренних напряжений. При циклическом нагружении процессы рекристаллизации еще более ускоряются. [c.15] В связи с этим одним из факторов, определяющих стойкость материалов для электродов, является температура их рекристаллизации и поэтому введение в сплавы легирующих добавок, повышающих эту температуру, оказывает весьма благоприятное влияние. Так, например, установлено, что добавка 0,1—0,2% серебра повышает температуру рекристаллизации меди на 100—150° С при снижении электропроводности всего лишь на 1%. Поэтому серебро добавляется в медь, когда от материала требуется высокое сопротивление разупрочнению при повышенных температурах в сочетании с высокой электропр оводностью. [c.15] Проводившиеся исследования показали, что на сопротивление ползучести благоприятное влияние оказывают малые добавки ле-гируюш,их элементов, которые повышают температуру рекристаллизации и механические свойства сплавов. Они увеличивают стабильность выделившихся частиц, затрудняя их растворение и замедляя прохождение диффузионных процессов. Было отмечено, что первые малые добавки оказывают значительно большее воздействие на уменьшение скорости диффузии, чем последуюш,ие, а комбинации нескольких легирующих элементов повышают воздействие каждого из них. [c.17] Таким образом, учитывая все вышеизложенное, можно сформулировать принципы выбора материалов для электродов точечных и шовных контактных машин. [c.17] Вернуться к основной статье