Холодная и прессовая сварка
Холодная сварка выполняется без применения нагрева, одним приложением давления, создающим большую пластическую деформацию; металл на всем протяжении процесса сварки остается холодным. Принципиальная возможность холодной сварки металлов известна в далеком прошлом, но разработка способов, отвечающих требованиям современной индустрии, есть делом новым.
Сущность холодной сварки пребывает в том, что атомы металла у поверхности соприкосновения соединяемых частей приводятся в соприкосновение либо сближаются приблизительно на те же расстояния, на которых они находятся в металла.
Задача сближения громадного количества атомов, что нужно чтобы получить прочное соединение, есть технически достаточно тяжёлой. В первую очередь настоящему полному соприкосновению соединяемых поверхностей мешает твердость холодного металла, его сопротивление действию внешних сил, деформирующих металл. Самый шепетильно отшлифованные поверхности металла имеют все же бессчётные неровности, впадины и выступы, величина которых многократно превышает размеры атома.
Приложение кроме того больших удельных давлении неимеетвозможности привести к действительному соприкосновению по всей площади соединяемых поверхностей; по окончании снятия давления появившиеся соединения металла в немногих точках настоящего соприкосновения разрываются действием упругих сил. Весьма ответственным препятствием для прочного соединения жёстких металлов являются кроме этого загрязнения поверхности и наличие пленки адсор-нтрованных газов.
Пленка адсорбированных газов по окончании зачистки мгновенно восстанавливается, в случае если металл соприкасается с воздухом. Вправду чистую поверхность металла возможно взять и сохранять лишь в высоком вакууме.
При обычной комнатной температуре многие металлы возможно вынудить течь подобно жидкостям, приложив достаточное удельное давление.
Пластическая деформация металла есть нужным условием для исполнения холодной сварки. Деформация должна быть не ниже определенного значения, характерного для данного металла. Упрочнение для данной деформации зависит от многих событий и может изменяться в широких пределах.
Исходя из этого не всегда легко заблаговременно выяснить упрочнение, нужное для холодной сварки, и в большинстве случаев задается не упрочнение осадки, а величина деформации.
Течение металла должно происходить на протяжении поверхности раздела, примерно параллельно ей. Наряду с этим разрушаются и раздробляются поверхностные слои металла с загрязнениями, на поверхность выдвигаются свежие слои с чистыми, ювенильными поверхностями; происходит тесное соприкосновение и перемешивание атомов металла соединяемых частей и появляется прочное сварное соединение.
Значительное значение для холодной сварки имеет зачистка соединяемых поверхностей, осуществляемая вращающимися проволочными не через чур твёрдыми щетками либо методом шабрения со снятием пленки окислов и узкого поверхностного слоя металла. Зачистка абразивными материалами и напильником дает нехорошие результаты и, в большинстве случаев, не рекомендуется. Не хватает устойчивы результаты химической очистки разными растворами
Зачищенные поверхности алюминия сохраняют пригодность к сварке пара дней при условии, что на зачищенную поверхность не попадут никакие загрязнения. Особенно страшны жировые пленки, исходя из этого недопустимо прикосновение руками к зачищенным поверхностям. Холодная сварка есть способом универсальным, пригодным для многих металлов. Этим методом смогут быть соединены и неметаллические жёсткие тела, владеющие достаточной пластичностью: смолы, пластмассы, стекла и т. д.
Имеется пара разновидностей этого метода. Первым по времени создан метод точечной холодной сварки, по форме соединения напоминающий контактную точечную сварку, в особенности удобный для соединения листового металла (рис. 211).
Страницы металла с шепетильно зачищенной поверхностью места сварки помещают между пуансонами с рабочей частью — выступом либо зубком.
Рис. 1. Холодная точечная сварка
Рис. 2. Деформация металла при точечной сварке
Рис. 3. Разрез сварной точки
Указанные значения остаточной толщины являются большими, при которых еще вероятна прочная качественная сварка; на практике часто используют и более глубокое вдавливание пуансонов, уменьшая остаточную толщину и время от времени сводя ее к нулю.
Рис. 4. Сварные точки
Прочность сварной точки пропорциональна скорее ее периметру, чем площади; сварка захватывает полосу, окружающую точку по периметру; высверливание точки не сильно сокращает ее прочность. На рис. 3 схематически продемонстрировано направление течения металла при вдавливании точечных пуансонов и территория сварки, существенно выходящая за пределы вмятины.
размеры и Форма сварных точек смогут быть очень разнообразныи определяются конфигурацией рабочей части пуансона. Довольно часто используются узкие прямоугольные 10Чки Длиной, многократно превышающей ширину.
Точечной сваркой возможно соединять и разнородные металлы, к примеру алюминий с медью. При наличии соединения с несколькими точками целесообразно использовать штампы с несколькими пуансонами, сваривающими сходу все точки за один движение пресса. При сварке нескольких близко расположенных точек по одной поочередно довольно часто отмечается большое некоторое ослабление и коробление деталей точки сваркой последующей точки.
Для устранения этих явлений используют обжимные приспособления; подробности хорошо сжимаются большим упрочнением и после этого свариваются точками в сжатом состоянии.
Точечной сваркой удачно соединяются страницы толщиной от 0,1—0,2 до 12—15 мм. Упрочнение на одну точку при сварке алюминия в среднем 1,5—12 т. Давление на рабочую поверхность пуансона 60—80 кГ/мм2, в зависимости от различных условий.
Рис. 5. Схема стыковой холодной сварки
Рис. 6. Облицовка алюми-ниевых шин медью
Недочётом точечной сварки есть глубокая вмятина в металле, довольно часто на 80—90% его толщины. На данный момент изыскиваются методы уменьшения глубины вмятины. Заменив точечные пуансоны металлическими роликами соответствующей конфигурации, катящимися по металлу, возможно осуществить шовную холодную сварку.
Вероятна и стыковая холодная сварка (рис. 5). Подлежащие сварке стержни 1 зажимают в зажимах. При осадке левый и правый зажимы сближают до соприкосновения и острый край зажима, как нож, отрубает излишний выдавленный металл — грат.
В процесс осадки сближающиеся зажимы затрудняют течение металла и разрешают расширить давление осадки. Деформируемый и текущий подобно жидкости металл стержней заполняет насечку 3, играющую роль уплотнителя и мешающую смещению и вытеканию металла его в зажимах. Величина удельного давления для технически чистого алюминия 50—70 кГ/мм2.
Так свариваются проволоки и стержни круглого, квадратного и прямоугольного сечения, полосы и т. п. Место сварки получается чистым и не требует последующей обработки-Металл в зоне сварки упрочняется благодаря наклепа, и разрыв при опробованиях происходит неизменно вне территории сварки. Стыковое соединение, выполненное холодным методом, безупречно по
(не сильный, что же касается соединений нахлесточного, точечного либо шовного, то они имеют глубокие вмятины.
Из самые важных для индустрии металлов оптимальнеесвариваются холодным методом технически чистые медь и алюминий. Оба металла благодаря высокой электропроводности активно используются в электропромышленности, где холодная сварка уже употребляется в больших размерах.
На очереди стоит вопрос освоения холодной сварки прочных конструкционных сплавов алюминия: дюралюминия, АМц, АМг и др., что разрешит применять холодную сварку в других отраслях и самолётостроении индустрии. Точечная холодная сварка уже отыскала некое использование в производстве алюминиевой посуды, электрических чайников и т. п. Освоена точечная сварка алюминиевых шин в электрических распределительных устройствах.
Начинает использоваться облицовка алюминиевых шин листовой медью (рис. 216). Алюминиевую шину с зачищенными под сварку поверхностями обертывают мягкой листовой медью толщиной 0,8—1 мм с зачищенной поверхностью; бронзовую облицовку с обеих сторон приваривают к алюминию несколькими точками за один движение пресса.
Размер точки приблизительно 12X2 мм. По окончании сварки сверлят либо пробивают отверстия для сборочных болтов; поверхность бронзовой облицовки возможно облужена. Алюминиевые шины, облицованные медью в местах присоединений, дают хороший электрический контакт и в полной мере работоспособны.
Использование алюминиевых шин всецело себя оправдало и дает большую экономию дефицитной меди.
Точечную сварку возможно делать на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. В случае если сходу сваривается пара точек за один движение пресса, что есть самый совершенным приемом, то требуются прессы упрочнением 50—100 т. Для сварки одной точки достаточны прессы упрочнением 5—10 т. Такие гидравлические прессы смогут быть выполнены легкими переносными с ручным либо педальным приводом; они достаточно активно используются на электромонтажных работах и легко смогут быть приспособлены для точечной сварки.
Находит производственное использование и стыковая холодная сварка. К примеру созданы ручные клещи типа КС-6 (рис. 217) Для стыковой сварки алюминиевых проводов сечением 2,5—10 мм2; вес клещей около 1,4 кг.
Клещамп возможно сваривать бронзовые Г|ровода сечением 2,5 и 4 мм2, и алюминиевые с бронзовыми.
Рис. 7. Клещи КС-6 для холодной сварки проводов
Клещи КС-6 используются на электромонтажных работах. Свежеобрезанные финиши проводов закладывают в клещи, зажимают и сваривают при нажатии на ручки клещей. Место стыка имеет чистую поверхность и не требует предстоящей обработки, излишний выдавленный металл — грат — отрубается в клещах в один момент с процессом сварки.
Металл в зоне сварки нагарто-ван и имеет большую прочность, разрушение при всех видах нагрузок происходит вне территории сварки. Металлографическое изучение сварного соединения показывает высокую плотность металла, его электропроводность выше, чем металла остального провода. По-видимому, обработка давлением порядка 60 кГ/мм2 заметно усиливает уровень качества металла в зоне сварки, делает его более плотным и однородным.
Начинает обнаружить промышленное использование стыковая сварка и более больших сечений, для чего конструируются стыковые автомобили с гидравлическим либо электрическим приводом. Стыковая сварка алюминия с медью активно используется в электротехнической индустрии при изготовлении токоведущих подробностей.
Стыковое соединение считается более надежным если сравнивать с нахлесточным. Используется стыковая сварка троллейных проводов на электротранспорте, проволок на проволочных и кабельных фабриках. Тут холодная сварка полезна большой прочностью стыка, «тёплые» методы сварки приводят к уменьшению прочности благодаря отжига металла.
Холодная сварка удачно используется для того чтобы для бытовых холодильников. При изготовлении теплообменника два алюминиевых страницы свариваются по всей поверхности соприкосновения при помощи совместной прокатки. Неспециализированный расход электричества при холодной сварке в 20—SO раз меньше, чем при контактной электросварке.
Шовная сварка употребляется для изготовления тонкостенных алюминиевых оболочек и труб.
Использование холодной сварки ограничивается физическими особенностями металлов. Не хватает пластичные металлы, к примеру высокопрочные алюминиевые сплавы, довольно часто дают трещины при таких громадных деформациях, каковые нужны для холодной сварки. Высокопрочные металлы кроме того и при достаточной пластичности фактически не свариваются холодным методом; требующиеся удельные давления так громадны, что фактически нереально изготовить достаточно рабочий и прочные приспособления инструмент.
Твердость металлов может быть уменьшена, а пластичность повышена подогревом до соответствующей температуры. Опыт продемонстрировал, к примеру, что высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300—350° С, а низкоуглеродистая сталь при температуре 900—-1000° С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации, подобно технически чистому аиюминию при комнатной температуре.
От в далеком прошлом известной кузнечной либо горновой сварки таковой метод отличается характером птастической деформации, подобным характеру деформации при холодной сварке: деформация велика, распространяется в строго определенном направлении; развитие ее стеснено; удельные давления высоки и многократно превосходят предел текучести нагретого металла. Нагрев может создавать большую диффу-зию и рекристаллизацию, содействующих получению прочного сварного соединения.
Использование нагрева делает неподходящим наименование «холодная» сварка. Возможно предложено наименование «прессовая сварка», которое шире, чем «холодная сварка», и охватывает все разновидности метода, как с применением нагрева, так и без него. без сомнений, что прессовая сварка в указанном расширенном понимании — с применением нагрева в нужных случаях, отыщет широкое промышленное использование.
Рис. 8. Сварка биметаллической заготовки
