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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 title abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 34
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100029540 Structural maintenance of chromosomes protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 101710117946 Structural maintenance of chromosomes protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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)
- 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
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)
| 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) |
-
2013
- 2013-10-09 RU RU2013145331/02A patent/RU2551039C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| 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 |
|---|---|---|
| JP2008266773A (ja) | α＋β型チタン合金 | |
| CN101345143A (zh) | 一种Cu/Ti3SiC2电接触材料及其制备工艺 | |
| US20200030922A1 (en) | Novel high-entropy alloy compositions | |
| 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 | |
| US20140352495A1 (en) | Sintered alloy superior in wear resistance | |
| CN102522137A (zh) | 钯基合金电接触材料及其制备方法 | |
| RU2551039C2 (ru) | Композиционный материал на основе меди для электродов контактной сварки оцинкованных сталей | |
| EP1470561A1 (en) | Capacitor-grade lead wires with increased tensile strength and hardness | |
| JP2005520055A5 (ru) | ||
| CN100505125C (zh) | 添加元素银的铜-金钢石电触头材料 | |
| JP5882351B2 (ja) | Ｎｉ基耐食耐摩耗合金の製造方法 | |
| CN103042760B (zh) | 超细晶粒银合金层状复合材料及制作方法 | |
| US20110117383A1 (en) | Sliding contact material | |
| RU2104139C1 (ru) | Дисперсно-упрочненный материал для электродов контактной сварки | |
| CN1207740C (zh) | 电器触点用铜基电接触复合材料 | |
| RU2355797C2 (ru) | Дисперсно-упроченный композиционный материал | |
| RU2522584C1 (ru) | Способ изготовления материала для дугогасительных и разрывных электрических контактов и материал | |
| US20020037234A1 (en) | Dispersion strengthened silver | |
| RU2436857C1 (ru) | Порошковый композиционный материал | |
| 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 | |
| RU2195394C2 (ru) | Дисперсно-упрочненный композиционный материал для электродов контактной сварки | |
| US20060162822A1 (en) | Capacitor-grade lead wires with increased tensile strength and hardness | |
| RU2480852C2 (ru) | Катанка из алюминиевого сплава | |
| JP4794814B2 (ja) | 銅合金焼結摺動材料 | |
| CN102876913A (zh) | 含硫化物的自润滑滑动电接触材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161010 |