 |
15.1.4. Технологические возможности
|
|
|
|
15. 1. 4. Технологические возможности
Холодной сваркой чаще всего соединяют алюминий или медь как в однородном, так и в разнородном сочетании. К числу сваривающихся металлов следует также отнести серебро, свинец, золото, никель, кадмий, цинк, олово, титан и ниобий.
Точечной сваркой соединяют листы толщиной до 12…15 мм, причём сварка без предварительного зажатия заготовок возможна при толщине не более 4 мм по причине значительного коробления деталей. Удаются соединять заготовки разной толщины.
Внахлёстку заготовки могут соединяться в одной или нескольких точках одновременно или последовательно.
Стыковой сваркой соединяют проволоку и прутки круглого сечения диаметром 0, 8…30 мм, полосы прямоугольного сечения с максимальной площадью для меди 1000 мм2 (100х10 мм) и для меди с алюминием до 1500 мм2.
Шовной сваркой можно получать непрерывный нахлёсточный герметичный шов. Методом прокатки (обжатием между цилиндрическими валками) можно получать нахлёсточные соединения листов и пластин по большой площади. Толщина деталей составляет 0, 3…5 мм.
Сварка тавровых соединений – это способ холодной сварки двух деталей. Одна из заготовок, как правило, плоская, а другая (привариваемая) может быть прутком, полосой или иметь иную форму. Получают соединения при диаметре прутка до 30 мм, толщине плоской детали до 20 мм.
Сваркой сдвигом соединяют полосы из алюминия, меди, армко-железа, никеля толщиной до 4…8 мм.
При сварке наблюдается интенсивный наклёп металла.
Отсутствие значительного нагрева исключает возможность появления хрупких интерметаллидных прослоек (например, при сварке алюминия с медью), обеспечивая тем самым высокую пластичность и прочность соединения. Сварной шов не загрязняется посторонними примесями, обладает высокой химической однородностью и поэтому имеет высокие показатели по коррозионной стойкости и стабильности.
|
|
|
15. 1. 5. Технология сварки
Подготовка поверхности.
Целью предварительной подготовки поверхности является удаление жировых и масляных загрязнений:
- механической зачисткой стальными вращающимися щётками при сварке внахлёстку и при стыковой сварке изделий больших сечений после механической резки;
- прокаливанием заготовок при температуре 350…400оС при свободном доступе воздуха (для алюминиевых деталей);
- покрытием поверхности деталей тонким (6…10 мкм) слоем никеля, хрома или анодированием (при сварке медных заготовок);
- обрезкой конца заготовки перпендикулярно к её оси чистым инструментом, обеспечивающим удаление загрязнений вместе с частью срезаемого металла (широко применяется при стыковой сварке заготовок относительно небольших сечений);
- многократной осадкой концов заготовок при стыковой сварке.
Выбор параметров режима.
Величина минимальной степени деформации ɛ min, необходимая для образования работоспособного соединения при холодной точечной сварке: 60…70% Al, 85…90% Cu, 55…85% Pb, 86…88% Sn, 30…35% Au, 10…15% In, 50…86% Ag, 85…90% Ni. Ширина рабочих выступов пуансонов прямоугольной формы составляет В = (1…3)δ (толщина листа); длина – L = (5…7)В; диаметр рабочего выступа пуансонов круглой формы – d = (2…3, 5)δ . Давление при точечной сварке в конце деформации составляет: 300…600 МПа для отожжённого алюминия, 1100…1175 МПа для нагартованного алюминия, 1150…1170 МПа для отожжённой меди, 1400…1500 МПа для нагартованной меди.
Основные параметры холодной шовной сварки аналогичны параметрам точечной сварки. Скорость сварки составляет 8…12 м/мин.
При сварке встык основным условием является получение симметричной картины деформации металла без потери устойчивости конца заготовки. С ростом толщины (диаметра) свариваемой детали абсолютное значение вылета растёт, но относительное, выраженное в долях толщины или диаметра заготовки, падает. Для алюминия этот параметр меняется от 0, 5 d (для d = 30 мм) до 1, 0 d (для d = 1…3 мм). Для меди l0 = (0, 75…1, 1)d соответственно для диаметров 2…20 мм.
|
|
|
Давление осадки при холодной стыковой сварке составляет: для алюминия 0, 7…0, 8 ГПа; для отожжённой меди и алюминия с медью 1, 4…1, 5 ГПа.
При сварке сдвигом основными технологическими параметрами (рис. 15. 1н) являются угол клина, или угол сдвига α сд, сила сжатия свариваемых деталей перед началом сдвига, силы Т и N, величина сдвига Δ l.
15. 2. Сварка взрывом
15. 2. 1. Сущность метода и основные области применения
Сварка взрывом – метод соединения материалов давлением, использующий энергию разложения взрывчатого вещества. Под воздействием продуктов разложения взрывчатого вещества заготовки с большими скоростями соударяются.
Между свариваемыми поверхностями создаётся подобие кумулятивной струи, уносящей с них загрязнения, а высокое сжимающее давление обеспечивает физический контакт и возникновение металлических сил связи в результате пластического деформирования и активизации атомов в приповерхностных слоях.
При сварке по одной из основных схем (рис. 15. 3), получившей название угловой, неподвижную пластину 4 и метаемую пластину 3 располагают под некоторым углом α по отношению друг к другу так, что их края, обращённые к вершине угла, образуют зазор h.
 |
Рис. 15. 3. Схема сварки взрывом под углом
Взрывчатое вещество 2 укладывается ровным слоем на поверхность метаемой плиты 3. взрыв инициируют детонатором 1, при подрыве которого вдоль слоя взрывчатого вещества распространяется плоская детонационная волна с постоянной скоростью, исчисляемой несколькими тысячами метров в секунду. С такой же скоростью перемещается область с высоким давлением продуктов разложения взрывчатого вещества.
Давление за фронтом снимается волнами разрежения, распространяющимися во все стороны и сообщающими каждому элементарному объёму метаемой заготовки импульс силы, направленной по нормали к её начальному положению. Под давлением продуктов детонации эти элементарные объёмы получают ускорение.
|
|
|
Часть пластины, находящейся впереди фронта, в силу инерции сохраняет своё первоначальное положение. Движение части пластины вызывает её деформацию (перегиб) вблизи фронта. При соударении со второй заготовкой наблюдается второй перегиб. Образующийся между свариваемыми поверхностями угол γ = α + β (рис. 15. 3) зависит от соотношения значений скоростей детонации D и движения пластины V0.
В «точке» (линии) соударения возникают огромные контактные напряжения, значительно превосходящие предел текучести свариваемого материала при статическом нагружении. Эти напряжения вызывают пластическое деформирование поверхностных слоёв соединяемых заготовок. Наличие тангенциальной составляющей скорости Vk приводит к сдвиговым перемещениям в зоне соударения, составляющим доли миллиметра.
Таким образом, при соударении заготовок создаются условия для очистки поверхности, активации атомов в приповерхностных слоях и образования физического контакта за счёт пластической деформации. Сварка проводится на опоре 5 (металл, песок и т. д. ).
В большинстве случаев сварки наблюдается волнообразность зоны соединения.
Под воздействием высоких давлений и резкой локализации повышения температуры в зоне сварки может наблюдаться появление новых фаз. Вблизи границы раздела имеет место неширокая (10…100 мкм) зона наклёпанного металла. Поверхностный слой метаемой заготовки, испытывающий непосредственное воздействие продуктов детонации, также подвергается наклёпу. Неравномерная деформация заготовок приводит к появлению остаточных напряжений.
Волнообразный характер границы, наклёп металла и механическое перемешивание способствуют повышению прочности соединения.
|
|
|
