Некоторые специальные виды сварки давлением
Контактную сварку выполняют, в большинстве случаев, с расплавлением металла в зоне контакта. Большая несколько видов сварки давлением осуществляется без расплавления металла контактных поверхностей. Эти виды сварки делятся по степени подогрева — с подогревом и без подогрева, степени силового действия — с низкоинтенсивным силовым действием и высокоинтенсивным силовым действием.
Сварку давлением с подогревом делают, в большинстве случаев, с низкоинтенсивным силовым действием.. Ко мне относятся: диффузионная, термокомпрессионная, газопрессовая и другие виды сварки.
Сварку давлением без подогрева делают, в большинстве случаев, с высокоинтенсивным силовым действием. К этим видам относятся сварка взрывом, холодная, магнитно-импульсная и др. Ультразвуковая сварка относится к сварке без подогрева при низкоинтенсивном внешнем силовом действии. Параметры этих видов сварки (давление, температура нагрева, время нагрева, удельное давление, интенсивность приложёния давления и температуры) зависят от особенностей соединяемых материалов, состояния их поверхностей, конструктивных изюминок и т. д.
Диффузионная сварка осуществляется в следствии обоюдной диффузии атомов контактирующих частей при довольно долгом действии повышенной температуры и незначительной пластической деформации.
.Главные параметры диффузионной сварки — температура нагрева, давление, время нагрева, среда, в которой выполняют сварку.
Температура для однородных металлов, в большинстве случаев, должна быть равна 0,5—0,8 температуры плавления металла либо сплава, а при сварке разнородных — 0,5—0,7 температуры более легкоплавкого металла. Такая температура активизирует обоюдную диффузию атомов материалов через поверхность стыка и облегчает пластическое неровностей деформирование и снятие поверхности металла.
Нагрев .осуществляется в основном индукционными токами, возможно применять и другие источники нагрева: простые
сопротивления, электрический ток, пропускаемый по самим подробностям, электронный луч и др.
Давление в контакте соединяемых подробностей в зависимости от рода и температуры свариваемых материалов может изменяться от 3—5 до 100 МПа.
Особенным видом диффузионной сварки есть сварка в контролируемой воздухе, при которой в качестве защитных газов применяют водород, аргон, гелий.
Схема диффузионной сварки и циклограмма процесса продемонстрированы на рис. 1. Установка для диффузионной сварки
складывается из вакуумной камеры, в которой делают сварку, особых насосов для вакуума, нагревательного устройства с источником устройства и питания для передачи давления.
По окончании откачки воздуха включают нагревательное устройство, начинается нагрев подробности до заданной температуры с обеспечением равномерного нагрева подробностей по всему сечению. По окончании выравнивания температуры прикладывают упрочнение сжатия, которое в ходе сварки поддерживают постоянным. При охлаждении свариваемых подробностей нагрузку снимают не сходу, а при температурах 100 — 400 °С, дабы предотвратить разрушение соединения из-за разных коэффициентов термической усадки соединяемых элементов.
Преимуществами диффузионной сварки являются Возможность сварки разнородных материалов, получение равнопрочных соединений без заметного трансформации физико-химических особенностей, отсутствие присадочных материалов, высокий уровень качества защиты.
Холодная сварка — сварка, при которой соединение образуется при большой пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых поверхностей. Физическая сущность процесса содержится в сближении за счет пластической деформации свариваемых поверхностей до образования железных связей между ними и получения так прочного сварного соединения.
Рис. 1. Диффузионная сварка: а — схема сварки, 1 — нагреватель, 2 — заго» товки, 3 — камера; 6 — циклограмма сварки, Р — упрочнение сжатия, Т — температура
Свариваемость металлов при холодной сварке зависит от их качества и пластичности подготовки поверхности. Чем пластичнее металлы, ровнее и чище их поверхности, тем качественнее они свариваются. Прекрасно свариваются пластичные сплавы алюминия, меди никеля, серебра, золота и сплавы и подобные металлы в однородных и разнородных сочетаниях. В не хватает пластичных металлах при громадных деформациях смогут образовываться трещины.
сплавы и Высокопрочные металлы холодной сваркой не сваривают.
самоё широкое использование холодная сварка отыскала в производстве изделий домашнего обихода из его сплавов и алюминия, в транспорте и электротехнической промышленности для соединения бронзовых и алюминиевых проводов. Холодной сваркой делают точечные, шовные, стыковые соединения.
Для холодной сварки применяют стандартное прессовое и прокатное оборудование, которое снабжают особым инструментом в соответствии со свариваемыми подробностями, используют кроме этого специальные автомобили; Холодной сваркой соединяют сплавы и металлы толщиной 0,2— 15 мм. Главными чертями процесса являются величина и давление деформации. В зависимости от толщины и состава свариваемого металла давление образовывает 150—1000 МПа, степень относительной деформации 50—90%.
Разновидностью сварки давлением, близкой по физической сущности к холодной сварке, есть термокомпрессионная сварка, которая отличается от холодной сварки тем, что место соединения подогревают до температур, ниже температур образования жидких фаз, а после этого сжимают. Главными параметрами процесса являются упрочнение сжатия, продолжительность выдержки и температура подогрева.
Сварка взрывом — сварка, при которой соединение образуется за счет совместной пластической деформации в следствии позванного взрывом соударения быстродвижущихся подробностей. Кинетическая энергия соударения соединяемых – частей затрачивается на работу совместной пластической деформации контактирующих слоев металла, приводящей к образованию сварного соединения. Наряду с этим часть работы пластической деформации переходит в тепло, которое может разогревать металл в зоне соединения до больших температур, впредь до оплавления локальных объемог-.
Большая часть видов сварки взрывом основано на применении направленного (комулятивного) взрыва (рис. 2). Соединяемые поверхности двух заготовок (в несложном случае пластины).
Рис. 2. Принципиальная схема сварки взрывом: а — перед сваркой, б — на протяжении сварки
Сварку взрывом применяют при изготовлении заготовок биметалла, для плакирования поверхностей конструкционных сталей сплавами и металлами с особенными физическими и химическими особенностями, при сварке заготовок из разнородных материалов.
Разновидностью сварки взрывом есть магнитно-импульсная сварка. При магнитно-импульсной сварке соударение свариваемых подробностей обеспечивается импульсным магнитным полем от разряда батарей конденсаторов. скорости соударения и Длительности импульса наряду с этим методе близки к сварке взрывом.
Рис. 3. Схема сварки трением: а — при вращении одной подробности, б — при вращении обеих подробностей, в — при неподвижных подробностях с вращающейся вставкой, г — при возвратно-поступательном перемещении одной подробности
Принципиальные схемы сварки трением продемонстрированы на рис. 3. Несложная и самый распространенная схема процесса продемонстрирована на рис. 3, а. Две подробности, подлежащие сварке, устанавливают соосно в зажимах автомобили; одна из них — неподвижна, вторая приводится во вращение около их общей оси.
На сопряженных торцовых поверхностях подробностей, прижатых одна к второй осевым упрочнением Р, появляются силы трения. Работа, затрачиваемая при вращении на преодоление этих сил трения, преобразуется в тепло, которое выделяется на поверхностях трения и нагревает прилегающие к ним узкие слои металла до температур, нужных для образования сварного соединения (1000—1300°С — при сварке тёмных металлов).
Нагрев заканчивается при стремительном (фактически мгновенном) прекращении относительного вращения. Подготовленный так к сварке металл подвергают сильному сжатию — проковке, в следствии образуется прочное сварное соединение.
Недочётами сварки трением являются неуниверсальность про-с ее помощью возможно сваривать такие пары подробностей, из кото-UCLL хотя бы одна должна быть телом вращения; громоздкость оборудования; наличие грата по окончании сварки.
Сварку трением используют для соединения подробностей встык и для образования Т-образных соединений. В промышленном производстве сварку трением применяют для соединения подробностей сечением 50—10000мм2 из одноименных и последовательности разноименных конструкционных материалов.
Для сварки трением используют универсальные и специальные автомобили, имеющие зажимы для свариваемых подробностей, привод вращения и механизм сжатия производят серийные автомобили типа МСТ — МСТ-23, МСТ-35, МСТ-41 и др.
Ультразвукова я -сварка — сварка, при которой неразъемное соединение образуется при совместном действии на свариваемые подробности механических колебаний высокой (ультразвуковой) частоты и довольно маленьких сдавливающих упрочнений. Сварка осуществляется в следствии обоюдного трения свариваемых поверхностей, давления и нагрева. Силы трения появляются при действии на заготовки, сжатые осевой силой, механических колебаний ультразвуковой частоты (20—30 кГц).
Для получения таковой частоты применяют магнитострикционный эффект, заключающийся в трансформации размеров некоторых металлов, керамических материалов и сплавов под действием переменного магнитного поля.
Автомобили для ультразвуковой сварки складываются из источника питания, аппаратуры управления, механической привода давления и колебательной системы.
Рис. 4. Схема ультразвуковой сварки
Так, в следствии ультразвуковых колебаний в узких слоях контактирующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разрушающие поверхностные пленки. По мере разрушения пленок образуются узлы схватывания, приповерхностные слои металла нагреваются, мало размягчаются и под действием сжимающего упрочнения пластически деформируются, свариваемые поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил, появляется прочное сварное соединение.
Относительно небольщое тепловое действие на свариваемые металлы снабжает минимальное изменение их свойств и структуры. К примеру, для меди температура в зоне контакта не превышает 600 °С, при сварке алюминия — 200—300 °С.
Параметрами ультразвуковой сварки являются мощность генератора колебаний, давление сварки, время сварки и амплитуда колебаний. Ультразвуковую сварку используют для получения точечных и шовных сплавов и соединений металлов маленькой толщины (в большинстве случаев, менее 1 мм) и для сварки пластмасс.
Преимущества ультразвуковой сварки: – сварка в жёстком состоянии без значительного нагрева свариваемых подробностей, что позволяет сваривать химически сплавы и активные материалы, образующие хрупкие соединения; – приварки и возможность сварки узких и ультратонких подробностей; – использование маленьких сдавливающих упрочнений 0,1—2,5 кН, благодаря чего деформации в месте соединения незначительны; – малая мощность сварочного оборудования и несложность его конструкции.
Недочётом ультразвуковой сварки есть ограниченность толщин свариваемых подробностей (менее 1 мм), громадная цена генераторов высокой частоты, воздействие высокой частоты йа организм человека.
