Термомеханическая сварка

Изучите классификацию способов сварки по характеру термомеханического
воздействия на заготовки и видам энергии.

Контактная сварка. Контактная сварка наиболее распространенный способ сварки давлением, где нагрев металла производят теплотой, выделяемой при контакте двух заготовок при протекании через них электрического тока. Тепло­та интенсивнее выделяется в зоне сварки, т.е. месте контакта между заготовками, так как эта зона имеет наибольшее электросопротивление. Главное требование к нагреву - обеспечение совместной пластической деформаций свариваемых заготовок.

Уясните, почему стыковую, точечную и роликовую сварку называют контакт­ной и в чем различие этих процессов.

Стыковой сваркой сваривают заготовки компактных сечений (рельсы, прут­ки, трубы). Торцы заготовок нагревают, а затем сжимают для обеспечения совме­стной пластической деформации. Сварку ведут двумя способами: сопротивлением и оплавлением.

Сварку сопротивлением применяют при соединении небольших заготовок из однородных сплавов, с обработанными и очищенными торцами и подгонкой их по площади поперечного сечения в месте сварки.

Сварку оплавлением применяют при соединении крупных заготовок различ­ных поперечных сечений из любых сплавов без предварительной обработки торцов. Нагрев ведут до полного оплавления торцов. При последующем сжатии жидкий металл с оксидами и загрязнениями выдавливается из зоны сварки, а в совместной пластической деформации участвуют нагретые слои свариваемых металлов.

Точечная и роликовая сварка предназначена для соединения листовых загото­вок. Края заготовок, собранные внахлестку, сжимают электродами и нагревают проходящим электрическим током. Максимальный нагрев достигается в местах контакта между листами заготовок. Это приводит к частичному расплавлению за­готовок по толщине и образованию литого ядра сварной точки. Вытеканию жидко­го металла препятствует сжатие листов электродами. Давление способствует полу­чению плотного металла в сварной точке, несмотря на усадку жидкого металла при кристаллизации.

Оборудование для роликовой сварки отличается от точечной формой электро­дов. Роликовая сварка обеспечивает получение герметичного непрерывного шва за счет последовательного образования, перекрещивающихся точечных соединений. Уясните, почему электроды не привариваются к заготовкам и из какого материала их изготавливают. Одной из причин брака является расплавление листов в месте, сварки на всю толщину. При этом происходит выброс лишнего металла из-под электродов. С этих позиций следует рассматривать трудности при сварке ультратонких заготовок, связанных с нестабильностью качества сварки, а также способ их преодоления за счет конденсаторной сварки.

Изучите устройство машин для контактной сварки (для односторонней и дву­сторонней точечной сварки, одноточечные и многоточечные), назначение узлов ма­шин и возможности механизации процесса.

Рассмотрите подготовку заготовок под сварку и их сборку, технологические возможности процессов и характерные области применения (материалы, толщи­ны, типы конструкций). Выбор типа машины для контактной сварки и ее мощ­ность зависят от размеров и формы заготовок, а также от теплопроводности и электросопротивления материала.

Сварка трением и газопрессовая сварка. Эти способы относят к сварке давле­нием, но они различаются источниками теплоты. Надо выявить преимущества спо­собов по сравнению с контактной стыковой сваркой, особенности процессов и ра­циональные области применения. Для сварки трением одна из заготовок должна иметь ось крашения.

Положительной стороной газопрессовой сварки является более плавный, чем при контактной сварке, режим нагрева и охлаждения и защита от окисления газо­вым пламенем. Поэтому она пригодна для сварки особо крупных заготовок. Важ­но, что при этом не требуется электроэнергии, что позволяет применять се при ремонтных и других работах в полевых условиях.

Диффузионная сварка в вакууме. Сущность процесса состоит в диффузии
атомов соединяемых элементов, при которой на границе контакта двух деталей
образуются новые зерна, принадлежащие одновременно каждой из соединяемых
заготовок. Температура нагрева металла такова, что он остается в твердом состо­янии, но скорость диффузионных процессов наибольшая; давление ниже предела
текучести - для обеспечения физического контакта при сохранении форм загото­вок; наличие вакуума - для зашиты от окисления. Этот способ позволяет полу­чать соединения по большой контактной поверхности и без существенной пласти­ческой деформации; применяется для получения биметаллических, заготовок;
соединения металлов с неметаллами.

4. Механическая сварка

Ультразвуковая сварка. Способ применяют при сварке металлов и пластмасс. Металлические листовые заготовки сжимают и сообщают одной из них возврат­но-поступательное перемещение вдоль плоскости сварки с ультразвуковой ча­стотой. Сварка осуществляется за счет разрушения оксидных пленок при сколь­жении и совместной деформации заготовок. Нагрев при этом не превышает 200... 300°С. Способ пригоден для тонколистовых заготовок, в том числе для сварки после окончательной упрочняющей обработки.

Пластмассы сваривают при колебаниях инструмента, направленного перпен­дикулярно свариваемым поверхностям. При этом заготовки размягчаются за счет нагревания при рассеивании упругих колебаний у поверхности контакта. Способ позволяет сваривать заготовки различных толщин: пленки и листы толщиной 5. .. 20 мм из термопластичных материалов.