Une recette pour une infiltration parfaite des électrodes

Pourquoi la densité uniforme dans les électrodes CuW est-elle importante ?

La semaine dernière, nous avons parlé de certaines des raisons pour lesquelles le tungstène ou le molybdène pur a été choisi comme matériau pour les électrodes de soudage par points. Avec ces matériaux purs, l'infiltration - le mélange de métaux dans une électrode afin que le rapport dans chaque quadrant soit uniforme - n'est pas un problème. Mais qu'en est-il de l'utilisation d'un alliage tel que le cuivre-tungstène, l'un des mélanges de métaux les plus couramment utilisés dans les électrodes ?

Un alliage de cuivre tungstène (CuW) combine une résistance à haute température et une conductivité électrique élevée, ce qui en fait une bonne option pour le soudage par points de métaux à haute conductivité tels que le fil de cuivre ou la feuille. Disponible dans divers rapports de composition pour répondre à différents besoins, le CuW est produit en utilisant un mélange de poudre, puis une infiltration et un frittage par lots (au lieu d'être un produit étiré en continu). L'infiltration - la dispersion uniforme des deux métaux dans chaque centimètre cube de l'électrode - est l'une des exigences essentielles de toute bonne "recette" d'électrode.

Un aperçu de l'infiltration des électrodes CuW

"Parfait" est toujours une bonne chose lorsqu'il peut être atteint, et avec les produits en alliage CuW, une infiltration parfaite - avec la densité du cuivre et du tungstène en corrélation avec le rapport du cuivre et du tungstène dans le mélange particulier - est l'objectif. Si le rapport (pourcentage) de cuivre dans le mélange augmente, la densité totale de l'alliage diminue; si le rapport de tungstène augmente, la densité totale augmente.

Ce qui est fascinant, c'est que les gens pensent à la densité d'un métal lorsqu'ils choisissent des matériaux, mais ils ne pensent pas vraiment à la densité d'un mélange de métaux. La densité est assez simple à calculer, mais qu'est-ce que c'est ?

Dans le cas des électrodes CuW, la corrélation entre la densité et l'infiltration doit être parfaite - c'est-à-dire r =1. Ceci est dû au mélange des poudres et parce que les deux métaux constitutifs s'additionnent algébriquement jusqu'à une densité particulière basée sur leur propre densités et le pourcentage de chaque métal infiltré. Cela signifie que si vous coupez une électrode CuW en tranches transversales le long des axes x, y et z, chacune des "mini-électrodes" résultantes doit avoir la même densité.

Pour un produit de 20Cu-80W, c'est-à-dire un mélange de 20 % de cuivre et de 80 % de tungstène en masse, la densité de toute partie de ce produit fabriquée à ce rapport doit être de 15,6 g/cm3. De manière appropriée, avec plus de cuivre ajouté - comme dans les produits CuW fabriqués au rapport de 30Cu-70W - la densité chute, dans ce cas à 14,2 g/cm3. Aux limites de la consommation typique des électrodes CuW, soit un rapport de 40Cu-60W, la densité chute à 13,16g/cm3. C'est loin de la densité théorique du tungstène pur, à 19,3 g/cm3, et une considération cruciale lors de la sélection d'un alliage et de son mélange ou lors du choix entre un alliage et un métal pur pour votre ou vos matériaux d'électrode.

Chaque "morsure" d'électrode CuW devrait être la même !

Quel est le résultat final de l'infiltration et de la densité du tungstène de cuivre ? Si vous achetez une électrode CuW, ce qui vous importe vraiment, c'est d'obtenir la recette que vous voulez - c'est-à-dire le rapport de cuivre et de tungstène qui convient aux matériaux que vous souderez - et une densité uniforme sur toute l'électrode. Vous allez utiliser 100 % de l'électrode, vous voulez donc que chaque section géométrique de celle-ci ait une densité constante grâce à une infiltration vraiment uniforme.

Considérez une électrode comme une miche de pain, où vous vous attendez à ce que chaque morceau ait le même goût. Si vous preniez une bouchée d'une tranche et que vous trouviez qu'elle était trop salée, vous penseriez que les ingrédients n'ont probablement pas été mélangés correctement. Pour obtenir un pain uniformément savoureux, il est impératif que tous les ingrédients soient uniformément dispersés. Les dessus de muffins et les coins de brownie peuvent être des desserts recherchés, mais leurs analogues dans le monde des électrodes sont inacceptables !

La dispersion uniforme au sein d'une électrode peut être testée empiriquement en coupant l'électrode et en pesant le ou les échantillons pour s'assurer que chaque centimètre cube pèse X grammes (en fonction du rapport cuivre/tungstène) quelle que soit la partie de l'électrode que vous avez "goûtée" (échantillonné). Avec du cuivre et du tungstène uniformément répartis dans chaque bit (ou bouchée !), la densité uniforme à 100 % de l'électrode (et donc sa dureté) ne change pas même si la taille de l'électrode change. Cela signifie, par exemple, qu'une électrode CuW d'une taille de 10 x 50 mm pour 30Cu-70W a la même densité qu'une électrode de taille 20 x 100 mm pour 30Cu-70W, soit 14,2 g/cm3.

Comprendre les propriétés des différents matériaux d'électrode - y compris l'infiltration, la densité et d'autres caractéristiques des alliages tels que CuW - est essentiel au succès du soudage. Si vous êtes actuellement en train de choisir un matériau d'électrode pour vos besoins de production de soudage par résistance, vous pouvez en savoir plus sur la gamme d'options et sur la façon dont certains matériaux et alliages ont été conçus pour relever les défis courants. Téléchargez simplement notre rapport technique gratuit.