RU2551039C2 - Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей - Google Patents

Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей Download PDF

Info

Publication number
RU2551039C2
RU2551039C2 RU2013145331/02A RU2013145331A RU2551039C2 RU 2551039 C2 RU2551039 C2 RU 2551039C2 RU 2013145331/02 A RU2013145331/02 A RU 2013145331/02A RU 2013145331 A RU2013145331 A RU 2013145331A RU 2551039 C2 RU2551039 C2 RU 2551039C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
welding
copper
contact welding
contact
Prior art date
Application number
RU2013145331/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013145331A (ru
Inventor
Евгений Петрович Шалунов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"
Priority to RU2013145331/02A priority Critical patent/RU2551039C2/ru
Publication of RU2013145331A publication Critical patent/RU2013145331A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2551039C2 publication Critical patent/RU2551039C2/ru

Links

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при контактной сварке оцинкованных сталей. Композиционный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: титан 0,2-1,1, углерод 0,05-0,20, медь - остальное. Изготовленные из указанного материала электроды для контактной сварки обладают высокой сопротивляемостью адгезии к цинковому покрытию при одновременной хорошей жаропрочности, а также стабильностью контактного сопротивления, что обусловливает высокий ресурс их работы. 4 табл.

Description

Изобретение относится к сварочному производству, в частности - к составам материалов на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей.
Известны материалы на основе меди для электродов контактной сварки, например, бронзы, содержащие хром, титан, цирконий и другие элементы, обеспечивающие прочностные характеристики материала за счет дисперсионного упрочнения. Однако эти бронзы имеют низкую температуру рекристаллизации, что приводит к ускоренному разрушению контактной поверхности электродов [1].
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является композиционный порошковый материал на основе меди, содержащий ультрадисперсные частицы оксида титана TiO2, полученный методом внутреннего окисления порошка сплава меди с титаном [2], пригодный для сварки оцинкованных сталей. Указанный материал обладает хорошими электрофизическими характеристиками как при комнатной, так и при повышенных температурах и имеет высокую температуру рекристаллизации. Однако недостаточно высокие антифрикционные и противоадгезионные свойства материала, а также нестабильность его контактного сопротивления обусловливают недостаточно высокий ресурс работы изготовленных из него электродов контактной сварки оцинкованных сталей, особенно, электродов для роликовой шовной и стыковой сварки. Кроме этого длительные окислительно-восстановительные отжиги, используемые в технологии получения данного материала, обусловливают высокие цены на него, что не позволяет осуществить его широкое применение в сварочном производстве.
Заявляемое изобретение решает задачу расширения ассортимента материалов, обладающих высокими физико-механическими характеристиками при одновременно высоких показателях антифрикционных, противоадгезионных свойств материала, стабильности его контактного сопротивления и ресурса работы изготовленных из него электродов контактной сварки оцинкованных сталей, а также расширения ассортимента композиционных порошковых материалов на основе меди, обладающих высокими физико-механическими характеристиками.
Эта задача решается тем, что композиционный материал на основе меди, содержащий титан, дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Титан 0,2-1,1
Углерод 0,05-0,20
Медь остальное
Из уровня технически не известны аналоги, обладающие тождественной совокупностью признаков.
Заявляемый материал изготавливают из шихты, приготовленной смешиванием порошков титана (ТУ 48-0501-385-94), 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 750-850°С. При этом компоненты шихты вступают в твердофазные реакции, в результате которых образуется структура материала, представляющая собой практически чистую матрицу с равномерно распределенными в ней ультрадисперсными (10-50 нм) частицами оксида и карбида титана, а также свободного углерода. Наличие в материале равномерно распределенного ультрадисперсного углерода придает материалу высокие антифрикционные и противоадгезионные свойства, обеспечивая тем самым высокий ресурс изготовленных из него электродов контактной сварки и токоподводящих наконечников дуговой сварки.
В соответствии с описанной технологией были изготовлены прутки заявленного материала с вышеуказанным содержанием компонентов, а также материала-прототипа (табл.1).
Таблица 1
Компоненты Составы, масс.%
№1 №2 №3 Прототип
Титан 0,20 0,50 1,10 0,50
Углерод 0,20 0,15 0,05 -
Медь 99,60 99,35 98,85 99,5
Все полученные прутки были подвергнуты испытаниям с целью определения их физико-механических характеристик, которые приведены в табл.2.
Твердость определялась по ГОСТ 9012-59, электропроводность - по ГОСТ 7229-76, а испытания на растяжение проводились по ГОСТ 1497-84.
Таблица 2
Составы Физико-механические характеристики
Твердость НВ Электропроводность, % от электропроводности меди Временное сопротивление растяжению, МПа Относительное удлинение, % Относительное сужение, %
Прототип 143 83 420 18 32
Состав №1 145 87 425 18 33
Состав №2 155 85 510 16 28
Состав №3 185 72 560 12 22
Из табл.2 видно, что прочностные свойства заявляемого материала превосходят прочностные свойства материала-прототипа. При этом заявляемый материал составов №1 и №2 по сравнению с материалом-прототипом имеет и более высокую электропроводность.
Антифрикционные свойства материалов определялись на машине СМЦ-2 по схеме «ролик-колодка» при давлении на контактную поверхность пары трения 2 МПа и скорости скольжения 0,4 м/с. В качестве материала колодки использовались заявляемый материал указанных выше составов и материал-прототип. Для изготовления контртела (ролика) использовалась качественная углеродистая сталь 20, часто применяемая в конструкциях ответственного назначения, получаемых из листовых заготовок роликовой шовной сваркой.
Результаты испытаний приведены в табл.3.
Для оценки противоадгезионных свойств, а также стабильности контактного сопротивления заявляемого материала и материала-прототипа были отштампованы колпачковые электроды типа F диаметром 16 мм по ISO 5821. Испытания проводили при сварке оцинкованной стали толщиной 0,8±0,8 мм при сварочном токе силой 10-11 кА, усилии сжатия электродов - 230 кГс и темпе сварки - 7 пер.
Критерием оценки противоадгезионных свойств материалов, а также стабильности их контактного сопротивления было принято относительное изменение контактного сопротивления электродов, обусловленное в основном диффузией жидкого цинка в материал электродов, а также зашлаковыванием их контактных поверхностей. Измерялось контактное сопротивление между двумя электродами до (RO) и после (R) испытаний и определялось относительное его изменение по формуле:
ΔR=RO/R.
Результаты измерений приведены в табл.3.
Таблица 3
Составы Антифрикционные свойства Относительное изменение контактного сопротивления
Коэффициент трения Удельный износ, мг/км Удельная нагрузка заедания, кгс/см2
Прототип 0,030 0,403 163 1,34
Состав №1 0,028 0,365 181 1,24
Состав №2 0,024 0,347 287 1,29
Состав №3 0,022 0,326 363 1,32
Из табл.3 видно, что заявляемый материал обладает значительно более высокими антифрикционными и противоадгезионными свойствами, а также более стабильным контактным сопротивлением, чем материал-прототип.
Для определения ресурса электродов контактной сварки были проведены сравнительные испытания холодноштампованных колпачковых электродов типа F диаметром 16 мм по ISO 5821, изготовленных из заявляемого материала указанных выше составов и материала-прототипа. Испытания проводили при сварке оцинкованной стали толщиной 0,8±0,8 мм при сварочном токе силой 10-11 кА, усилии сжатия электродов - 230 кГс и темпе сварки -7 пер.
Критерием оценки ресурса работы электрода служило количество сваренных точек до его перезаточки, необходимость в которой наступала в том случае, когда диаметр контактной поверхности электрода увеличивался на 20% по сравнению с его исходным диаметром. Измерение диаметра контактной поверхности электрода производилось через каждые 100 циклов сварки. Если измеренный диаметр превосходил исходный диаметр на 20%, то за значение ресурса электрода принималось количество сваренных им точек, которое было зафиксировано при проведении предыдущего измерения контактной поверхности электрода.
Результаты ресурсных испытаний приведены в табл.4.
Таблица 4
Составы Количество сваренных точек до переточки электрода, шт.
№ испытания
1 2 3 4 5 Среднее значение
Прототип 2300 2500 2100 2700 2400 2400
Состав №1 2400 2900 2800 3000 2500 2720
Состав №2 2600 2300 2900 3100 3200 2820
Состав №3 2800 3300 3100 3400 2900 3100
Из табл.4 видно, что электроды из заявляемого материала имеют ресурс, превосходящий ресурс электродов из материала-прототипа.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения
1. Справочник по обработке цветных металлов и сплавов / А.П. Смирягин, Н.З. Днестровский, А.Д. Ландиков и др. / Под ред. Л.Е. Миллера - М.: Металлургиздат, 1961. 872 с.
2. Данелия Е.П., Розенберг В.М. Внутреннеокисленные сплавы. - М.: Металлургия, 1978. 232 с.

Claims (1)

  1. Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей, содержащий титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Титан 0,2-1,1 Углерод 0,05-0,20 Медь остальное
RU2013145331/02A 2013-10-09 2013-10-09 Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей RU2551039C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145331/02A RU2551039C2 (ru) 2013-10-09 2013-10-09 Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145331/02A RU2551039C2 (ru) 2013-10-09 2013-10-09 Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013145331A RU2013145331A (ru) 2015-04-20
RU2551039C2 true RU2551039C2 (ru) 2015-05-20

Family

ID=53282666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145331/02A RU2551039C2 (ru) 2013-10-09 2013-10-09 Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551039C2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT400580B (de) * 1993-07-08 1996-01-25 Aurucom Handelsges M B H Kupferwerkstoff für elektrisch leitende verschleissteile
RU2104139C1 (ru) * 1996-09-20 1998-02-10 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Техма" Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки
RU2117064C1 (ru) * 1997-05-13 1998-08-10 Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов Дисперсно-упрочненный композиционный материал
RU2159297C1 (ru) * 1999-08-04 2000-11-20 АООТ "Металлургический холдинг" Дисперсно-упрочненный композиционный материал (варианты)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT400580B (de) * 1993-07-08 1996-01-25 Aurucom Handelsges M B H Kupferwerkstoff für elektrisch leitende verschleissteile
RU2104139C1 (ru) * 1996-09-20 1998-02-10 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Техма" Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки
RU2117064C1 (ru) * 1997-05-13 1998-08-10 Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов Дисперсно-упрочненный композиционный материал
RU2159297C1 (ru) * 1999-08-04 2000-11-20 АООТ "Металлургический холдинг" Дисперсно-упрочненный композиционный материал (варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013145331A (ru) 2015-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3064604A1 (en) Copper alloy wire, copper alloy stranded wire, coated electric wire, wire harness and manufacturing method of copper alloy wire
KR20160014130A (ko) 우수한 강도 및 연성을 갖는 하이엔트로피 합금
CN101677170B (zh) 一种滑动电接触材料和电接触金属复合材料
BRPI0921361A2 (pt) Processo para produção de uma parte semiacabada e parte semiacabada para contatos elétricos, bem como peça de contato
JPH07188712A (ja) 耐腐食性と耐摩耗性に優れた摺動材料およびその製造方法
RU2551039C2 (ru) Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей
US7056470B2 (en) Capacitor-grade lead wires with increased tensile strength and hardness
JPH09235634A (ja) 焼結銀−鉄材料およびその製造法
RU2523156C1 (ru) Шихта для изготовления материала для сильноточных электрических контактов и способ изготовления материала
WO2013058074A1 (ja) Ni基耐食耐摩耗合金
US20110117383A1 (en) Sliding contact material
CN102888535A (zh) 一种耐磨镍钛基合金及其制备方法
RU2355797C2 (ru) Дисперсно-упроченный композиционный материал
RU2104139C1 (ru) Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки
US20020037234A1 (en) Dispersion strengthened silver
US2187379A (en) Alloy
JP3906852B2 (ja) 高導電率高強度トロリ線の製造方法および高導電率高強度トロリ線
US20060162822A1 (en) Capacitor-grade lead wires with increased tensile strength and hardness
RU2195394C2 (ru) Дисперсно-упрочненный композиционный материал для электродов контактной сварки
CN103714981B (zh) 一种继电器
RU2480852C2 (ru) Катанка из алюминиевого сплава
JP4794814B2 (ja) 銅合金焼結摺動材料
RU2195511C2 (ru) Дисперсно-упрочненный композиционный материал для электроконтактных деталей
US2944892A (en) Silver alloys
JP2000192169A (ja) 摺動接点材料

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161010