Холодная сварка. Сущность и применение стыковой, точечной, шовной и контурной сварки.

Ультразвуковая сварка, сущность и применение.

Сварка взрывом, сущность и применение.

Сварка трением, сущность и применение.

Тема 3.4.2 Виды механической сварки

Вопросы:

1. При сварке трением используется превращение механи­ческой энергии в тепловую. При вращении металлических заготовок 1 одна относительно другой одна установлена в неподвижном зажиме 2,а вторая в подвижном зажиме 3 (рис. 98), их торцы разогреваются вследствие трения поверхностей соприкосновения. Разогрев производят до пластического состояния, а затем прикладывают осевое усилие Р. Образование сварного соединения происходит в результате возникновения металлических связей меж­ду контактирующими поверхностями. Окисные пленки, имеющиеся на металлических поверхностях в точке сое­динения, разрушаются трением и удаляются в результате пластической деформации в радиальных направлениях.

Основными параметрами процесса сварки трением являются: скорость относительного перемещения сваривае-мых поверхностей; величина удельного давления, при­лагаемого к свариваемым поверхностям; величина пла­стической деформации, т. е. осадки. Необходимый для сварки нагрев при прочих равных условиях обусловлен скоростью вращения и величиной осевого усилия.

При сварке трением по сравнению с контактной Рис.98

сты­ковой сваркой снижаются затраты энергии и требуемые мощности. Так, при свар­ке стали трением требует­ся энергии в 5…10 раз меньше, чем при контак­тной сварке. Параметры режима сварки трением (угловая скорость, вели­чина усилия сжатия и осадки, продолжитель­ность нагрева) зависят от свойств свариваемого металла, площади сечения и конфигурации изделия.

Сваркой трением можно соединять однородные и раз­нородные металлы, причем соединение получается с до­статочно высокими механическими свойствами.

В промышленности сварка трением применяется при изготовлении составного режущего инструмента, различ­ных валов, штоков с поршнями, пуансонов и др.

Для сварки трением применяют специальное оборудо­вание, рассчитанное на работу при достаточно больших скоростях вращения и больших осевых усилиях, облада­ющее достаточной прочностью для восприятия и погаше­ния значительных радиальных вибраций, возникающих в процессе сварки, и удовлетворяющее ряд других тре­бований.

2.Большинство технологических процессов сварки взрывом основано на использовании направленного (комулятивного) взрыва. При этом привариваемая или ударяющая деталь с большой скоростью бросается к уда­ряемой детали. Скорость движения ударяющей детали к моменту соударения достигает нескольких сотен метров в секунду, приближаясь к скорости пули огнестрельного оружия.

В зоне соударения металл соединяемых деталей течет подобно жидкости и сливается в одно целое, образуя монолитное соединение. Ударяющая деталь бросается зарядом взрывчатого вещества, масса которого состав­ляет 10…20% от массы детали.

Ударяемая неподвижная деталь может иметь любую массу; при недостаточности массы ее укладывают на массивное основание, увеличение массы ударяемой де­тали улучшает использование энергии взрыва. Одно из наиболее известных применений сварки взрывом – изго­товление биметаллических заготовок (рис. 99).

Основную ударяемую плиту 1 для увеличения массы укладывают на опорный фундамент 3 ударяющий лист металла 2 располагают под углом 2…16° к поверхности плиты 1.

Рис. 99 Принципиальная схема сварки взрывом биметаллической заготовки

По верхней поверхности листа 2 равномерным слоем распределяют взрывчатку, в качестве которой в разных случаях используют аммонал, тол, гексоген и т. п. На конце листа 2 располагают детонатор 4. Взрыв распространяется в направлении стрелки и происходит как бы выстрел в плиту 1. Сначала ударяется и при­варивается к плите 1 ниж­ний край листа 2, затем зо­на соударения и сварки пе­ремещается вправо и лист 2 всей поверхностью привари­вается к плите 1. Граница между соединенными деталями на микрошлифах имеет характерный вид вол­нистой линии.

Таким способом могут быть соединены разнородные металлы, например, к плите углеродистой стали может быть присоединен лист нержавеющей стали никеля, титана, меди, алюминия и т. д.

Применение сварки взрывом требует, конечно, стро­гого соблюдения правил техники безопасности и хране­ния взрывчатки. Сварка взрывом достаточно удобна для изготовления отдельных изделий сравнительно простой формы; регулирование процесса сварки возможно лишь приблизительно, так как результат зависит от плотности взрывчатки, равномерности ее размещения и прочих па­раметров, поддающихся лишь приблизительному регу­лированию.

Для серийного и массового производства небольших деталей иногда более удобным может оказаться способ магнитно-импульсной сварки, во многом подобной свар­ке взрывом. Например, для магнитно-импульсной сварки стыка труб на стык вместо кольцевой полосы взрывчатки надевают соленоид из нескольких витков, и через него подается мощный импульс электрического тока от бата­реи электрических конденсаторов; возникновения кратко­временного магнитного потока высокой плотности произ­водит действие, аналогичное взрыву, трубы прочно сва­риваются, причем они могут быть из разнородных металлов, например алюминия и меди. Магнитно-импульсная сварка допускает точное регулирование и удоб­на для массового изготовления однотипных изделий не­больших размеров.

3. Для получения неразъемного соединения при сварке ультразвуком детали в точке требуемого соединения предварительно сжимают, а затем к зоне контакта С помощью специального инструмента подводят ультра­звуковые колебания частотой 15…70 кГц.

В результате в тонких слоях контактирующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разрушающие поверхностные пленки. Тонкие поверхностные слои металла нагреваются, металл в этих слоях размягчается и под действием сжимающего усилия пластически деформируется. При сближении поверхностей на расстояние действия меж­атомных сил между ними возникает прочная связь.

Сравнительно небольшое тепловое воздействие на свариваемые материалы обеспечивают минимальные из­менения их структуры, механических и других свойств.