RU2683986C1

RU2683986C1 - Electrode-cap for resistance spot welding (rsw)

Info

Publication number: RU2683986C1
Application number: RU2018109000A
Authority: RU
Inventors: Тимофей Иванович Кожокин
Original assignee: Тимофей Иванович Кожокин
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-04-03

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention can be used in contact spot welding, in particular, sheet workpieces of cabins, bodies, car doors. Hollow base of the cap electrode is configured to cover the side surface of the holder. Working part of electrode-cap is made in the form of cylinder or truncated cone, which has front flat end with diameter equal to diameter of welded point, conjugated with convex radius with side surface of working part. Working part of electrode-cap has length of not less than 2.5 of diameter of said flat end, and hollow base of electrode-cap on side of its working part has wall, thickness of which does not exceed 3 mm.EFFECT: electrode-cap has high durability; at that, complete use of electrode front part is provided at its restoration after each limit wear.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному производству для изготовления КТС из листовых заготовок кабин, кузовов, дверей автомобилей. Известен для КТС охлаждаемый электрод-грибок, размещенный полым хвостовиком в полости передней части держателя с трубкой под циркулирующий хладагент (см. ГОСТ 1411-90, с 16). Его недостатки: нетехнологичность из-за выполнения полости под хладагент в хвостовике и получение его наружной поверхности точением; неэффективность его охлаждения из-за малых поперечных размеров этой полости.The invention relates to welding production for the manufacture of CCC from sheet blanks of cabs, bodies, car doors. A cooled electrode-fungus, which is located by a hollow shank in the cavity of the front of the holder with a tube under the circulating refrigerant, is known for CTS (see GOST 1411-90, p. 16). Its disadvantages: low technology due to the implementation of the cavity under the refrigerant in the shank and the receipt of its outer surface by turning; the inefficiency of its cooling due to the small transverse dimensions of this cavity.

Известен и охлаждаемый цилиндрический электрод- колпачок для КТС, размещенный поверхностью задней коническо-цилиндрической полости на передней конической части полого держателя с трубкой и,прочим под хладагент (см. патент РФ 2570253 С1, 24.05. 2014); он может иметь радиусную переднюю часть длиной, равной длине его полости, и плоский рабочий торец для создания сварной точки в соединяемых заготовках; такой электрод используется при сварке автомобильных кузовов. Недостатки последнего: рабочая передняя часть используется только на 40% из-за ее поперечных размеров и ручных (напильником) периодических зачисток переднего торца для восстановления его работоспособности после каждого предельного износа.Also known is a cooled cylindrical electrode-cap for CCC, placed by the surface of the rear conical-cylindrical cavity on the front conical part of the hollow holder with a tube and, by the way, under the refrigerant (see RF patent 2570253 C1, May 24, 2014); it can have a radial front part with a length equal to the length of its cavity, and a flat working end to create a weld point in the workpieces to be joined; such an electrode is used when welding car bodies. The disadvantages of the latter: the working front part is used only by 40% because of its transverse dimensions and manual (file) periodic cleanings of the front end to restore its operability after each extreme wear.

Задачей предлагаемого решения является изменение размеров и формы его рабочей части для полного использования ее с меньшим съемом металла при каждой из зачистокThe objective of the proposed solution is to change the size and shape of its working part for its full use with less removal of metal during each of the sweeps

Технический результат от него: повышение стойкости электрода и уменьшение трудоемкости электрода при этих зачистках.The technical result from it: increasing the resistance of the electrode and reducing the complexity of the electrode during these cleanings.

Это достигается тем, что электрод - колпачок для КТС в виде цилиндра, имеющего передний плоский торец, сопряженный своим краем радиусом с его боковой поверхностью, а с его заднего торца образована коническо-цилиндрическая полость под переднюю часть полого держателя с трубкой, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО край его переднего плоского торца - вершина цилиндра или усеченного конуса с углом наклона α>0° боковой поверхности и длиной не менее 2,5-х вышеуказанного диаметра, а противоположный край - их основание, отделенное от дна полости электрода стенкой толщиной не более 3-х мм и соединенное фаской с боковой поверхностью цилиндра, расположенного в зоне его полости. Выполнением рабочей части электрода в виде цилиндра или усеченного конуса длиной не менее 2,5-х диаметров сварной точки обеспечивается использование ее как минимум на 80% при многократном восстановлении предельно изношенного переднего торца такого, электрода.This is achieved by the fact that the electrode is a cap for CCC in the form of a cylinder having a front flat end conjugated by its edge with a radius to its side surface, and a conical-cylindrical cavity is formed from its rear end under the front of the hollow holder with a tube, THIS IS NEW, THAT the edge of its front flat end is the top of the cylinder or a truncated cone with an inclination angle α> 0 ° of the side surface and a length of at least 2.5 of the above diameter, and the opposite edge is their base, separated from the bottom of the electrode cavity by the wall Thickness is not more than 3 mm and connected with a beveled side surface of the cylinder, located in its cavity zone. The implementation of the working part of the electrode in the form of a cylinder or a truncated cone with a length of at least 2.5 diameters of the weld point ensures its use by at least 80% with repeated restoration of the extremely worn front end of such an electrode.

Отделением основания цилиндра или усеченного конуса стенкой толщиной не более 3-х мм от дна полости электрода обеспечивается необходимая прочность его. Усеченным конусом передней части электрода повышается прочность ее в начале эксплуатации электрода от действующего при сварке усилия сжатия заготовок.By separating the base of the cylinder or a truncated cone by a wall with a thickness of not more than 3 mm from the bottom of the electrode cavity, the necessary strength is ensured. The truncated cone of the front of the electrode increases its strength at the beginning of the operation of the electrode from the compression force of the workpieces acting during welding.

Соединением оснований его цилиндра или конуса фаской, переходящей на периферии в боковую цилиндрическую поверхность электрода с передней точкой ее в зоне его полости, обеспечивается использование передней части на 80 и более % при восстановлениях ее после предельных износов, чем повышается стойкость электрода.The connection of the bases of its cylinder or chamfer cone, passing on the periphery to the lateral cylindrical surface of the electrode with its front point in the area of its cavity, ensures the use of the front part by 80% or more during its recovery after extreme wear, which increases the resistance of the electrode.

Анализ предлагаемого с известными решениями показывает, что оно ново, имеет существенные отличия, промышленно пригодно и поэтому является ИЗОБРЕТЕНИЕМ.Analysis of the proposed with known solutions shows that it is new, has significant differences, is industrially suitable and therefore is the INVENTION.

Это решение представлено чертежом с фиг. 1; электрод содержит переднюю рабочую часть 1 длиной 1 с передним плоским торцом 2 диаметром d1=4-8 мм, которым образуется сварная точка соединяемых между собой не показанных листов; основание этой части диаметром d2 отделено стенкой 3 толщиной S=3 мм от плоского или конического дна диаметром d3 полости 4 электрода; поверхностью задней коническо-цилиндрической полости 4 (см. указанный патент) он размещен на передней части полого держателя 5, в котором с зазором размещена трубка 6 под хладагент; рабочая часть электрода может быть цилиндрической (α=0°) при малых размерах сварной точки (4-5 мм, правая часть фиг. 1) или конической при больших размерах этой точки и усилиях сварки, причем угол наклона α ее боковой поверхности определяется конусностью 1:10, 1:20 или третьей величиной(левая часть фиг. 1).This solution is represented by the drawing of FIG. one; the electrode contains a front working part 1 with a length of 1 with a front flat end 2 with a diameter of d1 = 4-8 mm, which forms a weld point of sheets not shown connected to each other; the base of this part with a diameter of d2 is separated by a wall 3 of thickness S = 3 mm from a flat or conical bottom with a diameter of d3 of the cavity 4 of the electrode; the surface of the rear conical-cylindrical cavity 4 (see the indicated patent) it is placed on the front of the hollow holder 5, in which the pipe 6 under the refrigerant is placed with a gap; the working part of the electrode can be cylindrical (α = 0 °) for small sizes of the weld point (4-5 mm, the right side of Fig. 1) or conical for large sizes of this point and welding forces, and the angle of inclination α of its side surface is determined by taper 1 : 10, 1:20 or the third value (the left part of Fig. 1).

Охлаждение электрода описано в вышеуказанном изобретении. При его конической части плотность q3 теплового потока на дне полости 4 уменьшается по сравнению с таковой q1 на рабочем торце соотношением их площадей d1*d1/d3*d3 и при их диаметрах 6 и 11 мм, получим 36/121=0,3, т.е. плотность тока в 3 раза меньше; при этом рабочей силой тока должны исключаться перегрев и разрушение рабочего торца электрода; при усилии сжатия свариваемых заготовок Р=250 кг, напряжении среза

=15 кг/мм2 для средней температуры диапазона 20-700°С нагрева торца электрода из хромово-циркониевой бронзы, получим толщину стенки 3 S=P/3,14*d3*=250/3,14*6*15=0,89 мм; следовательно, стенка в 1 мм между дном полости электрода и основанием рабочей части его достаточна; с учетом допусков на длину полости и передней части его, нагрев и т.д. она должна быть 2-3 мм; перепад температур Т между передним торцом цилиндрической части длиной 25 мм электрода и дном его полости при S=3 по закону теплопроводности Фурье ΔТ=q*dn/=100000*0,0028/366=7,65°C, что также допустимо. При указанных диаметрах переднего рабочего торца электрод имеет там фаску не* более 0,5*45°, а у конической передней части его она будет возрастать при каждой заправке, но съем металла с него ею будет минимален по сравнению с прототипом. Масса 1-го электрода при d1=6, 1=25, S=3, D=16 и d3=11,5(все в мм) равна 0,018 кг, а штатного-0,023 кг с большей в 2-3 раза стойкостью, чем у последнего с его d1=16 и 1=11 (мм).Electrode cooling is described in the above invention. With its conical part, the heat flux density q3 at the bottom of cavity 4 decreases compared to q1 at the working end by the ratio of their areas d1 * d1 / d3 * d3 and with their diameters of 6 and 11 mm, we obtain 36/121 = 0.3, t .e. current density is 3 times less; in this case, overheating and destruction of the working end of the electrode should be excluded by the working current; with a compression force of the welded workpieces P = 250 kg, shear stress

= 15 kg / mm2 for an average temperature in the range of 20-700 ° C of heating the end of the electrode from chromium-zirconium bronze, we obtain the wall thickness 3 S = P / 3,14 * d3 * = 250 / 3,14 * 6 * 15 = 0, 89 mm; therefore, a wall of 1 mm between the bottom of the electrode cavity and the base of the working part is sufficient; subject to tolerances on the length of the cavity and its front, heating, etc. it should be 2-3 mm; the temperature difference T between the front end of the cylindrical part with a length of 25 mm of the electrode and the bottom of its cavity at S = 3 according to the Fourier law of conductivity ΔТ = q * dn / = 100000 * 0.0028 / 366 = 7.65 ° C, which is also acceptable. At the indicated diameters of the front working end, the electrode there has a chamfer of no more than 0.5 * 45 °, and at the conical front part it will increase with each filling, but the removal of metal from it will be minimal compared to the prototype. The mass of the 1st electrode with d1 = 6, 1 = 25, S = 3, D = 16 and d3 = 11.5 (all in mm) is 0.018 kg, and the standard one is 0.023 kg with a resistance 2-3 times greater, than the latter with its d1 = 16 and 1 = 11 (mm).

Таким образом, предлагаемым электродом-колпачком используется вся его передняя часть при минимальной трудоемкости восстановления ее после каждого предельного износа, чем повышается его стойкость в 2-3 раза.Thus, the proposed electrode-cap uses its entire front part with the minimum complexity of restoring it after each extreme wear, which increases its durability by 2–3 times.

Claims

A spot welding cap electrode containing a front working part and a hollow base configured to cover the side surface of the cap electrode holder, characterized in that the working part of the cap electrode is made in the form of a cylinder or a truncated cone, which has a front flat end with with a diameter equal to the diameter of the weld point formed, conjugated by a convex radius with the side surface of the working part, while the working part of the electrode-cap has a length of at least 2.5 diameters flat end, and the hollow base of the electrode-cap on the side of its working part has a wall whose thickness does not exceed 3 mm