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电极的材料 - 豆丁网
发布时间:2020-09-16 10:39    文章作者:365平台

  电极的材料电极材料 来源:发布时间:2010-08-10 点击次数:3726 点焊电极是保证点焊质量的重要零件,它主要的功能有:1.向工件传导电流;2.向工件传递压力;3.迅速导散焊接区的热量。 基于电极材料的上述功能,就要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高温硬度,电极的结构必须有足够的强度和化。 电极材料按照我国航空航天工业标准HB5420-39 的规定分为四 类,常用的有三类,见下表: 的电极,也可应用于镀层钢板的点焊,但性能不如2类合金。1 类合金还常用于制造不受力或低应力的导电部件。 类合金相比,它具有较高的力学性能,适中的电导率,在中等程度的压力下, 有较强的抗变形能力,因此是通用的电极材夹钳、台板、电极夹 头、机臂等电阻焊机中各种导电部件。 类——电导率低于1、2类合金,硬度高于2 类合金。这类合 金可以通过热处理或冷作变形和热处理相结合的方法达到高的零 件,如不锈钢、高温合金等。这类合金也适于制造各种受力的导 电构件。 刚度,以及充分冷却的条件。此外,电极与工件间的接触电阻应足够低,以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金 类——高电导率,中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金 类——具有较高的电导率、硬度高于1类合金。这类合金可以 通过冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。与 料,广泛地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的铜合金,以及镀层钢等。2 类合金还适用于制造轴、 其性能要求。这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能,软化温度高,但电导率较低。因此适用于点焊电阻率高和高温强度 共同点:都是铜合金材料,适合作电阻焊电极用,具有较高的硬度、强度;具有高温软化的特性,能抗高温而保持其化学、物 理性能温度约为450~550;具备一定的耐磨性,较长的使用 寿命;具有良好的导电性能。 不同点:在铜合金熔炼中,CuCr只在铜中加入Cr 元素成份;而 CuCrZr,则除了加入一定成份的Cr 元素外,还添加了Zr 元素,而 Zr 元素具有耐磨,韧等特性,因而 CuCrZr CuCr相比,材料的 耐磨性能 更好,具有更长的使用寿命,同时也提高了高温软化温度,因此CuCrZr 作为电极材料更具优越性。 这是因为采用的电极材料为CuCr或CuCrZr,材料中的Cu 接产生高温熔化时,镀锌板的锌(Zn)与Cu反应会生成Cu 与Zn 的合金,而CuZn 正好就是黄铜合金成分,因而发生了化学反应, 损耗电极材料,产生粘住现象。 最佳的方案是采用弥散强化铜(CuAl2O3),CuAl2O3是一种 优越的电阻焊电极材料,其软化温度高达 900,是有良好的导 电性强度及耐磨性,使用寿命长,不会产生电极与工件粘住的现 如果要用CuCr CuCrZr,可使用两段电流焊接法,点焊机须具备两段电流输出,第一次电流(较小)先将镀层了击穿,第二 次电流才把工件焊接,这样会将工件牢固焊住,电极粘住的现象 也会得到改善。 KCF为何物,为什么焊接螺母、螺栓要使用它? KCF为一种特殊的铬铁合金,其特点是,硬度及强度韧性好, 而且经过特殊热处理工艺后,具有表面低压绝缘的特点,而焊接 螺母或螺栓时,对螺纹部份要求作绝缘保护,以防止由于分流而 烧伤螺牙;由于 KCF 作为棒材成型材料,加工比较方便,周期会 较短;因而用KCF 材料作为定位芯比较理想。 当然也可以用陶瓷材料作为定位芯,陶瓷的硬度是完全没有问题的,但由于其容易碎易折断,也不够理想,而且成型需要模具, 因而对特殊的位芯加工就更困难,生产周期也较长,小批量侧成 本十分高。如果批量大,并做成标准化则成本会较低。 铬锆铜(CuCrZr)是最常用的电阻焊电极材料,这是由它本身优良的化学物理特性及很好的性价比所决定的。 优良的导电性----------保证焊接回路的阻抗最小,获到优良的焊接质量 高温机械性能----------较高的软化温度保证焊接高温环境下电极材料的(来自:较高的硬度和强度----保证电极头在一定的压力下工作不易变形压溃,保证焊接质量 电极是一种工业生产的消耗品,用量比较大,因而其价格成本也是一个考虑的重要因素,铬锆铜电极相对其优良的性能来 说,价格比较便宜,能满足生产的需要。 铬锆铜电极适用于碳钢板、不锈钢板、镀层板等零件的点焊与凸焊,铬锆铜材料适合于制造电极帽、电极连杆、电极头、 电极握杆、凸焊特殊电极、滚焊轮、导电嘴等电极零件。 HRB95~104)、强度(达800Mpa/N/mm2)及软化温度(达650),但其导电率要低得多,较差。 铍铜(BeCu)电极材料适用于焊接承 受压力较大的板材零件,以及较硬的材料,如焊缝焊接用的滚焊 轮;也用于一些强度要求较高的电极配件如曲柄电极连杆,机器 人用的转换器;同时它具有良好的弹性和导热性,很适合制造螺 柱焊夹头。 铍铜(BeCu)电极造价较高,我们通常将其列为特殊的 电极材料. 有更高强度(达600Mpa/N/mm2),出色的高温机械性(软化温度 900)及良好的导电性(导电率80~85 IACS%),具有出色的 耐磨性,寿命长。 氧化铝铜(CuAl2O3)是一种性能优异的电极 材料,无论其强度、软化温度还是导电性都非常优越,尤其突出 的是用来焊接镀锌板,它不会象铬锆铜电极那样产生电极与工件 粘住的现象,不用经常打磨,有效解决 焊接镀锌板的问题,提高了效率,降低了生产成本。氧化铝铜 电极具有优良的焊接性能,但其目前造价十分昂贵,因而目前使 用还不能普遍使用,但对镀锌板优异的焊接性能及镀锌板的普遍 使用,使得其市场前景广阔。 氧化铝铜电极适用于镀锌钢板、铝 制品、碳钢板、不锈钢板等零件焊接. 钨电极(Tungsten)钨电极材料有纯钨、钨基高比重合金及钨铜 合金,钨基高比重合金是钨中加入少量的镍铁或镍铜烧结而成,钨 铜复合材料(Tungsten-Copper)含有10-40% (重量比)的铜. 钼电极(Molybdenum)钨、钼电极具有硬度高、熔点高、高温 工作性能优越等特点,适合与焊接有色金属铜、铝、镍等,如开 关的铜编织带与金属片的焊接。 以上工艺加上严格的质检控制,保证材料优良的导电性,高强度、良好耐磨性。 生产的标准电极头、电极帽、异形电极采用了冷挤压工艺及精密机械加工,进一步提高产品的密度,产品性能更加优良、耐用, 保证焊接质量稳定。 圆棒规格φ3.0~60mm ,方块或圆盘一般根据客户的要求尺 寸锻造订做。 在电阻焊接的过程中,电极担负着三个重要功能:向工件传导电流、向工件传递压力、迅速导散焊接区的热量。 基于电极材料的上述功能,就要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高温硬度,电极的结构必须有足够的强度和刚度, 以及充分冷却的条件。此外,电极与工件间的接触电阻应足够低, 以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。 自从电阻焊在汽车行业应用以来,市场上先后出现了众多的电极材料,归纳起来主要有以下三类: 类——高电导率,中等硬度的铜及铜合金。这类材料主要通过冷作变形方法达到其硬度要求。适用于制造焊铝及铝合金的电 极,也可应用于镀层钢板的点焊,但性能不如 类——具有较高的电导率、硬度高于1类合金。这类合金可 以通过冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能要求。与 合金相比,它具有较高的力学性能,适中的电导率,在中等程度的压力下,有较强的抗变形能力,因此是通用的电极材料,广泛 地用于点焊低碳钢、低合金钢、不锈钢、高温合金、电导率低的 铜合金,以及镀层钢等。2 类合金还适用于制造轴、夹钳、台板、 电极夹头、机臂等电阻焊机中各种导电部件。主要代表有铬铜、 类——电导率低于1、2类合金,硬度高于2 类合金。这类合 金可以通过热处理或冷作变形和热处理相结合的方法达到其性能 要求。这类合金具有更高的力学性能和耐磨性能,软化温度高, 但电导率较低。因此适用于点焊电阻率高和高温强度高的零件, 如不锈钢、高温合金等。这类合金也适于制造各种受力的导电构 由于铌、铍、钴是放射性原素,随着人们对环保与健康的日益关注,这类铜合金逐渐退出了历史舞台,另有一些铜合金,由于 制造过程中的环境污染问题,或者成本的因素而被市场淘汰。 自从镀锌钢板被应用于汽车行业后,对电极材料又提出了新的挑战,因为铬锆铜和锆铜电极在高温高压作用下,极易同熔融的 锌形成脆硬的合金层,由于与钢板粘结而被剥离,导致电极端部 面积迅速扩大(电流密度下降),加速了电极的失效。弥散强化铜 (俗称铝铜)的出现,彻底解决了这一问题,因为弥散在铜中的 氧化铝颗粒增强了电极的高温工作稳定性,使得电极在高温状态 下不与锌发生合金化,从而延长了电极的寿命。但是,由于弥散 强化铜制造工艺的复杂性,电极成本也居高不下,近几年来,国 内许多科研院所也做了努力和偿试,但至今未有工业应用的成果 出现。因些,也阻碍了弥散强化铜在国内的应用。 广州兆东公司从事电极帽行业已有十多年时间,近几年来,通过与国外科研机构及知名企业的合作,成功开发了被业内称为“第 四代电极”的新型材料电极——涂层电极。涂层电极将普通电极 的低本成性与弥散强化铜的高温稳定性完美结合,达到不粘连、 节能、长奉命、低成本的特点。目前该产品已在北美部分汽车厂 推广成功,并大批量生产。 经过近百年的优胜劣汰,近十多年来,被中国汽车行业普遍采用的电极材料主要为铬锆铜和锆铜。 针对于镀锌钢板焊接,锆青铜有防粘连的效果。因为在锆青铜焊接中,其焊接电流及压力均降低了,这样就使得锌无法得到充 分的熔化,也就是防止了锌和铜分子的扩散运动。由于焊件表面 锌杂质的减少,加上该材质电极良好的导电性,使得在焊接过程 中无需过大的电极力便可获得很好电接触。因此,锆铜在国外得 到了更多的应用。但由于锆铜制造工艺较铬锆铜复杂,国内目前 尚以铬锆铜为主。


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