Тема 3.5.1 Особенности сварки различных металлов и сплавов

Рис. 101. Схема холодной сварки

Рис. 100 Схема ультразвуковой сварки

Например, при сварке меди температура в зоне контакта не превышает 600°С, а при сварке алюминия 200…300°С. Это особенно важно при сварке активных метал­лов, а также металлов, которые в результате нагрева де­лаются хрупкими.

Принципиальная схема машины для точечной ультра­звуковой сварки показана на рис. 100. Высокочастотный генератор 1 служит для преобразования энергии низкой частоты (50 Гц) в выходную энергию высокой частоты (до 15…17 кГц).

Питание от высокочастотного генератора с плавной настройкой частоты тока подводится к магнитострикционному преобразователю 2,являющемуся источником ультразвуковых колебаний и трансформатором амплитуд колебаний. Длина инструмента 3 обычно равна целому числу полуволн ультразвуковой волны. Колеблющийся в осевом направлении инструмент 3 имеет на конце ра­бочий наконечник 4. Свариваемые заготовки 5 помеща­ются между наконечником 4 и опорой 6. Возникающие под воздействием усилия Р трения обусловливают обра­зование соединения.

Машины для шовной ультразвуковой сварки в прин­ципе аналогичны машинам для точечной сварки. Отличие их заключается лишь в том, что рабочий инструмент и опора выполнены в форме роликов.

Одним из достоинств ультразвуковой сварки является возможность соединения заготовок различной толщины, например тонких листов и фольги с деталями большой толщины. Другое существенное преимущество сварки ультразвуком заключается в хорошей свариваемости этим методом металлов в разнородных сочетаниях, на­пример алюминия с медью, цинком и оловом, меди со сталью, никеля с вольфрамом, тугоплавких металлов со сталью м металлов с керамическими материалами.

Ультразвуковым методом спаривают и пластмассы, однако в отличие от сварки металлов ультразвуковые колебания подводятся к деталям Не тангенциально, а вертикально.

Прочность соединений металлов, выполненных ульт­развуковой сваркой, составляет не менее 90% прочности наиболее прочного металла в соединении, а в некоторых случаях превосходят эту величину, что объясняется час­тичным наклепом в процессе сварки.

4. Соединение заготовок при холодном сварке осуще­ствляется путем совместного пластического деформиро­вания деталей при комнатной и даже отрицательных температурах. Образование неразъемного соединения происходит в результате возникновения металлических связей при сближении соприкасающихся поверхностей до расстояния, при котором возможно действие межатом­ных сил, причем в результате большого усилия сжатия пленка окислов разрывается и образуются чистые по­верхности металлов.

Крупнозернистая отожженная структура более бла­гоприятна для сварки, чем мелкозернистая. Сваривае­мые поверхности должны быть тщательно очищены от адсорбированных жировых пленок. Холодной сваркой могут быть выполнены точечные, шовные и стыковые соединения.

На рис. 101, а представлен процесс холодной точеч­ной сварки. Листы металла 1 с тщательно зачищенной поверхностью в месте сварки помещают между пуансона­ми 2,имеющими выступы 3. Пуансоны сжимают с неко­торым усилием Р,выступы 3 вдавливаются в металл на всю их высоту, пока опорные поверхности 4 пуансонов не упрутся в наружную поверхность свариваемых заго­товок. Форма сваренной точки (рис. 101, б) зависит от формы выступа на пуансоне.

При стыковой сварке (рис. 101, в)стержни 1 зажима­ют в специальных зажимах 2. При осадке левый и пра­вый зажимы сближают до соприкосновения и ножи 3 срезают ливший выдавленный металл.

При соединении металлов холодной сваркой происхо­дит уменьшение толщины свариваемых деталей. Проч­ность соединения определяется остаточной толщиной металла в месте пластической деформации. При этом следует учитывать, что прочностные свойства металла в зоне сварки повышаются в результате наклепа в холод­ном состоянии.

Холодной сваркой выполняют соединения внахлестку, соединение проволок и шин встык, заварку отверстий труб, сварку полых деталей по контуру. Внахлестку сва­ривают листы толщиной от 0,2 до 15 мм. Соединение выполняется отдельными точками или непрерывным швом. Давление выбирают в зависимости от состава и толщины свариваемого материала, в среднем оно состав­ляет 15…100 кгс/мм².

При непрерывной сварке листов, полос, труб приме­няют специальные ролики. Непрерывное шовное соедине­ние может быть получено путем сдавливания одновре­менно по всей длине или прокатыванием ролика. Этот способ применяется главным образом для соединения деталей из сплавов алюминия, дюралюминия, сплавов кадмия, свинца, меди, никеля, золота, серебра, олова, цинка и т. п. Металлы и сплавы можно сваривать в одно­родных и разнородных сочетаниях. К преимуществам холодной сварки относится малый расход энергии, незна­чительное изменение свойств металла, высокая производительность, легкость автоматизации. В настоящее время холодная сварка нашла применение в электротехниче­ской и приборостроительной промышленности.

Оборудованием для холодной сварки служат винто­вые, гидравлические, рычажные, эксцентриковые прессы. В зависимости от типа соединения и размера сваривае­мых деталей промышленностью разрабатываются соот­ветствующие сварочные установки и полуавтоматы.

Вопросы: