Сварка пластическим деформированием

Сварка пластическим деформированием – достигается путем пластической деформации в месте соприкосновения. Осадок осуществляется за счет внешнего усилия, обеспечивающего совместное прессование и проковку соединяемых частей. Металлы при этом как правило находятся в твердом состоянии.

Классификация:

1 В зависимости от подготовки кромок к сварке:

а) без предварительного нагрева или с незначительным нагревом – холодная сварка, свариваются металлы обладающие в холодном состоянии низким пределом текучести (низким сопротивлением пластическим деформациям). Алюминиевые и медные шины и провода, детали из Ni и Pb.

б) предварительным подогревом – свариваются металлы с повышенным сопротивлением деформированию; нагрев до состояния повышенной пластичности (до температуры сварочного жара), что способствует удалению окислов, повышению подвижности атомов, способствует сближению и образованию общей системы.

При этом расплавленный металл выдавливается из зоны сварки, образуя грат. Металл шва имеет структуру деформированного рекристаллизованного металла (без пиков НВ).

2 В зависимости от рода энергии применяемый перед пластическим деформированием различают:

а) электрическую сварку давлением – разогрев за счет тепла электрического тока в месте контакта (контактная сварка);

б) индукционная сварка за счет электромагнитной и высокочастотной индукции;

в) газопрессовая сварка – нагрев за счет теплоты, выделяемой при сгорании газов: нагрев многопламенными горелками t_нагр. близка к t_плавл. и сжатие осевой силой;

г) печная и горновая сварка – нагрев осуществляется в электрической или газовой печи или в горне (трубы с продольным швом), Р_раб £ 0,8 МПа;

д) сварка трением – нагрев достигается за счет механической работы – трения между соединяемыми частями: разнородные конструктивные элементы аппаратов. Параметры режима: скорость относительного перемещения свариваемых деталей, t_{нагрева}, удельное усилие и пластическая деформация, т.е. величина осадки. Серийные машины МСТ-23, МСТ-41 (мощностью 40 кВт) и обычные металлорежущие станки. Затраты энергии в 5-10 раз меньше, чем при контактной сварке.

е) ультразвуковая – механическая работа трения при ультразвуковых колебаниях (осуществляется в микрообъемах): магнистрикционный эффект (изменение размеров под действием переменного магнитного поля).

ж) сварка взрывом – под действием взрыва, используется заряд взрывчатых веществ: прерывистые и сплошные. Взрыв – поверхностное упрочнение, биметаллический прокат, плакировка разнородных материалов.

Наиболее широкое распространение находит из перечисленных контактная сварка токами промышленной частоты, которые разделяют в зависимости от типа получаемого соединения на стыковую, точечную и шовную (роликовую). Применяются также точечная и шовные контактные сварки аккумулированной электрической энергией (конденсаторная и импульсная сварки).

Сварка плавлением.

Соединение осуществляется либо за счет расплавления металла свариваемых элементов – основного металла по кромкам в месте их соприкосновения, либо основного и дополнительного металлов.

Расплавленный металл соединяемых деталей самопроизвольно без приложения внешнего усилия сливается между собой или и с дополнительным металлом образуя общую так называемую сварочную ванну. По мере удаления источника нагрева происходит кристаллизация сварочной ванны. Кристаллизация металла шва начинается от частично оплавленных зерен основного металла. Шов в процессе кристаллизация склонен к образованию литой (дендритной) структуры, кристаллиты обычно от центральной линии шва растут в направлении отвода тепла (поэтому низкие пластические и прочностные свойства).

Для расплавления металла используются разные источники нагрева, имеющие температуру не ниже Т=2000°С.

В зависимости от характера источника теплоты различают:

2.1. Электрическую – источник теплоты электрического тока, которая сама подразделяется на: а) электродуговую – дуговой разряд; б) электрошлаковая – нагрев и плавление за счет теплоты выделяемой током, проходящим через расплавленный флюс (шлаковую ванну); в) электронно-лучевую сварку – энергия на нагрев и расплавление металла, получается за счет интенсивной бомбардировки основного металла в месте соединения быстродвижущимися в вакууме электродами.

2.2. Химическая – в качестве источников теплоты используют экзотермическую реакцию горения газов (газовая сварка) или порошкообразной горючей смеси (термитная сварка).

Наибольшее распространение получило, когда электроэнергии было недостаточно.

2.3. Литейная сварка – расплавленный (перегретый) в специальных печах присадочный металл заливается между заформированными, а иногда и подогретыми, соединяемыми металлами. При этом достигается расплавление кромок соединяемых деталей и сплавление присадочного металла с основным.

Также в настоящее время широкое применение находит электрическая наплавка металла – нанесение расплавленного металла наплавки на расплавленную поверхность детали. Цель наплавки – восстановление размеров после износа, создание на поверхности детали слоя со специальными свойствами (стойкость против износа и коррозии жаропрочность и др.) и при устранении дефектов на поверхности отливок, слитков и проката.

а – сваркой плавлением: 1 – литой металл шва, 2 – зона термического влияния (ЗТВ), 3 – основной металл; б – пайкой:1 – металл шва, 2 – ЗТВ, 3 – основной металл; в – сваркой давлением: 1 – зона соединения, 2 – зона термомеханического воздействия, 3 – основной металл

Рисунок 3.1 –Схема строения соединений, выполненных