Способы сварки давлением без нагрева.
Новые способы сварки давлением: холодная, взрывом и импульсом магнитной энергии созданы в 1950 - 1960 гг. Особенность этих способов: обязательное предварительное удаление всех пленок с соединяемых поверхностей либо механической зачисткой или срезанием, как это делают при холодной сварке, либо путем отрыва их кумулятивной волной взрыва или магнитного поля. Последующее пластическое сжатие чистых поверхностей служит для создания физического контакта и активации свариваемых поверхностей. Холодная сварка металлов Холодная сварка - это способ неразъемного соединения деталей путем их совместной глубокой пластической деформации, достигающей 60...90 %. Для этого требуются большие удельные давления, превышающие предел текучести свариваемого материала в 3...5 раз. Время сварки составляет 1..2 с. Холодная сварка используется в массовом производстве для соединения деталей из пластичных металлов: алюминия, меди, золота, индия, серебра и их сочетаний. В этой области сварки Россия является ведущей страной как по масштабам разработки и выпуска оборудования, так и по объемам промышленного освоения. Отсутствие нагрева позволяет сваривать холодной сваркой термически разупрочняемые металлы, герметизировать емкости, нагрев которых не допустим. Холодная сварка обладает малой энергоемкостью, гигиенична (не выделяется газ, нет брызг, излучений, шума). Обеспечивается надежное соединение разнородных металлов, например алюминия с медью, без образования хрупкой интерметаллидной прослойки. Недостатки холодной сварки: возможность соединения только пластичных металлов, глубокие вмятины при нахлесточном соединении, ограничения в форме и размерах свариваемых деталей, малая универсальность (она не применима в труднодоступных местах, для соединения деталей сложной формы, мелких деталей).
Несмотря на недостатки холодная сварка широко применяется во многих отраслях производства. С ее помощью в электротехнике соединяют алюминиевые детали с медными, обеспечивая надежный электрический контакт. На кабельных заводах соединение концов бухт проводов обеспечивает намотку катушек без отходов. В радиотехнике и электронике холодную сварку на высокопроизводительных полуавтоматах используют для герметизации корпусов полупроводниковых приборов из меди, алюминия и ковара. На электрифицированном транспорте холодная сварка обеспечивает соединение контактных проводов. В бытовой технике холодная сварка заменяет клепку деталей посуды из алюминия. В производстве алюминиевых испарителей холодильников применяют холодную сварку прокаткой. Главным препятствием для холодной сварки, не устранимым даже глубокой пластической деформацией, являются не окисные, а водяные и жировые пленки на поверхности соединяемых деталей. Даже незначительное количество жира и влаги, перенесенное с рук на поверхность металла, делает холодную сварку невозможной. Жировая пленка при деформировании металла растягивается, не теряя сплошности, и препятствует сближению поверхностей до конца процесса. Химическим травлением и обезжириванием жировые пленки полностью не удаляются, остатки травящих и моющих веществ остаются на поверхности деталей и также препятствуют сварке. Не помогает даже многократное промывание спиртом-ректификатом. При соединении деталей внахлестку удалять жировые пленки можно стальной щеткой диаметром 50...200 мм, вращающейся со скоростью 1500...3000 об/мин и прижимаемой к поверхности с усилием 1...2 МПа. При соединении деталей встык лучше механически обрезать торцы деталей. При сварке мелких деталей, если зачистку производить неудобно, хорошо помогает никелирование, или отжиг, а при сварке фольги - анодирование поверхности. Время от подготовки поверхности до сварки не ограничивается.
Холодная сварка может быть точечной, стыковой и роликовой (шовной). Чаще применяют точечную и стыковую сварку (рис. 90). Точечной сваркой соединяют детали внахлестку с их предварительным зажатием, повышающим прочность соединения на 20 %, или без него. В детали с обоих сторон вдавливают пуансоны круглого или чаще прямоугольного сечения. Отношение глубины вдавливания пуансона к толщине детали, при котором происходит сварка, называют минимальной вынужденной деформацией, или степенью деформации, и выражают ее в процентах. При сварке алюминия степень деформации 60 %, его сплавов - 75 %, меди, никеля и армко-железа - 85 %, свинца -55 %, серебра - 30 %. Давление при точечной сварке выбирают в 3...5 пределов текучести свариваемого материала. При сварке с предварительным зажатием деталей площадь зажатия задают в 15...25 площадей торца пуансона.
Рис. 90. Схемы холодной сварки: а - точечная; б - то же, с предварительным зажатием деталей; в - формы и размеры сечений пуансонов для точечной сварки; г - стыковая сварка; 1 - свариваемые детали; 2 - пуансоны; 3 - зажимы; 4 - нож для обрезки торцов деталей перед сваркой;
При стыковой холодной сварке (рис. 90, г) детали 1 надо установить в зажимах 3 так, чтобы вылеты
Деформация металла в зоне соединения в течение всего процесса стыковой сварки должна происходить симметрично. Нарушение этого условия ухудшает качество соединения. Внешний признак такого нарушения - асимметрия выдавленного из стыка металла (грата). Холодной сваркой можно получать тавровые соединения (рис. 91, а). Чтобы уменьшить ослабление металла при точечной сварке, применяют ее в комбинации с механическим соединением. Это "грушевидная" сварка (рис. 91, б) и сварка-клепка (рис. 91, в). При "грушевидной" сварке собранные внахлестку детали 1 укладывают на подложку 3 с коническим отверстием, диаметр которого со стороны детали равен 1,9 суммарной толщины Точечная сварка-клепка (см. рис. 91, в) предназначена главным образом для соединения листовых и полосовых металлов разных (1:10) толщин. В деталях 1 просверливают отверстия: в тонкой - сквозное, в толстой - глухое, на глубину 0,4..0,9 толщины. В отверстия вдавливают или вбивают отрезок проволоки 5 несколько большего диаметра, чем диаметр отверстия. Часть проволоки, которая осталась над отверстием, расклепывается с формированием замыкающей головки 6. Для холодной сварки можно применять прокладки 7 из пластичного материала толщиной до 0,5 диаметра или толщины свариваемого материала (рис. 91, г). Такой способ получил название "холодная пайка". В качестве прокладок применяют алюминий, медь, олово, свинец. Прочность таких соединений не превышает 50 % прочности свариваемого материала. Машины для холодной сварки содержат силовой пневматический или гидравлический привод сжатия, сварочный штамп, узел подготовки поверхностей перед сваркой и аппаратуру управления, а для стыковой сварки - еще и привод зажатия деталей и сварочную головку. С помощью зажимных губок в стыкосварочных машинах не только зажимают детали, но и направляют течение металла при осадке и формируют грат. Поэтому они заточены под углом 60°. Изготавливают зажимные губки и пуансоны для точечной сварки из легированных (40Х, Х12М) или углеродистых (У8, У10) сталей и закаливают до твердости
HRC 55.
Рис. 91. Особые способы холодной сварки: а - тавровых соединений; б - "грушевидная" сварка; в - сварка-клепка; г - холодная пайка; 1 - свариваемые детали; 2 - зажимы; 3 - подложка; 4 - пуансоны; 5 - проволочная заклепка; б - она же, после сварки; 7 - пластичная прокладка; Для точечной сварки применяют машины УГХС 5-2, МХСА-50-3, рассчитанные на сварку деталей толщиной 5...20 мм. Для стыковой сварки алюминиевых и медных деталей сечением Сварка взрывом Сварка взрывом - это способ сварки давлением, при котором для очистки, сближения, активации и соединения поверхностей используют энергию взрыва. Возможность сварки при помощи взрыва предвидел еще в 1957 г. академик М. А. Лаврентьев. Практически этот способ осуществили в США в 1959 г. В России центром по исследованию и освоению сварки взрывом стал Волгоградский государственный технический университет. Для сварки взрывом на жесткое основание 1 (рис. 92) укладывают одну из свариваемых деталей 2. Параллельно ей сверху с зазором h располагают вторую деталь 3, которую называют метаемой. Обе детали предварительно зачищают металлическими щетками или травлением, удаляя окалину, ржавчину и жировые пленки. На всей поверхности метаемой детали помещают заряд 5 взрывчатого вещества (ВВ) заданной высоты
Рис. 92. Схема сварки взрывом: а - до начала; б - в процессе взрыва; 1 - жесткое основание; 2 – неподвижная деталь; 3 - метаемая деталь; 4 и 7- прокладки; 5 - заряд; 6 - детонатор; 8 - кумулятивная струя; 9 - детонационная волна; 10 - продукты горения ВВ
При сварке взрывом используют промышленные взрывчатые вещества, например аммонит № 9, 10 или гранулит АС. Перспективно применение дешевой смеси аммонита № 6 ЖВ с кварцевым песком. Рис. 93. Влияние скоростей соударения
Соединение деталей происходит, как правило, по волнообразной линии. Конфигурация волн зависит от параметров режима сварки: скорости соударения деталей
Рис. 94. Влияние параметров соударения на положение характерных областей волнообразования в соединении деталей при сварке взрывом алюминия: 1 - область традиционных режимов; 2 - область безволновых соединений; 3 - область режимов, при которых образуются вытянутые односторонние волны; 4,5,6- области, в которых режимы не обеспечивают образование соединения При сварке взрывом средняя температура в зоне соединения увеличивается не более чем на несколько десятков градусов. Но в вершинах волн при большой скорости их образования локальные микроучастки могут нагреваться до температуры плавления свариваемого металла. В результате образуются участки с измененными механическими свойствами, что ухудшает качество сварного соединения. В соединении с безволновой границей (область 2) оплавлений металла не происходит, прочность такого соединения наиболее высокая. Для безопасности работ сварка взрывом производится на полигонах. Детали загружаются в бетонированные ямы, которые перед взрывом закрываются крышками, рабочие удаляются в укрытие. Сваркой взрывом свариваются практически все сочетания металлов. Прочность и пластичность соединений в 2...4 раза выше, чем у основного металла. Остаточная пластическая деформация не превышает 1 %. Несмотря на низкий КПД процесса (0,5...3 %) достоинства сварки взрывом обусловлены дешевым и транспортабельным видом энергии (расход ВВ 250...300 кг на 1 т свариваемого металла при максимальной массе одного заряда до 2000 кг) и низкими затратами на организацию производства. Сварку взрывом широко применяют при плакировании - нанесении на толстые детали тонкого слоя другого (износостойкого, коррозионно-стойкого или электропроводного) металла. Пример эффектного применения сварки взрывом - восстановление литых лопаток длиной 5 м из стали 30Л для 22 турбин Волжской ГЭС. Для космической техники взрывом соединяют титановые сплавы с магниевыми, алюминиевыми и ниобиевыми сплавами, с жаропрочными сталями, сваривают другие сочетания материалов, которые трудно поддаются обычным способам сварки.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|