Механические способы сварки: ультразвуковая сварка, холодная сварка, сварка взрывом. Особенности, схемы процессов, назначение, недостатки и преимущества.
Ультразвуковая сварка (УЗ сварка) - способ соединения различных материалов в твердом состоянии с помощью ультразвуковых колебаний. Наибольшее применение УЗ сварка нашла для соединения полимерных листовых изделий.
С помощью УЗ сварки хорошо соединяются поликарбонат, стирол, полипропилен, поливинилхлорид, а также искусственные кожи, натуральные ткани с синтетическими волокнами и многие другие полимерные материалы и их комбинации.
Ультразвуковая сварка позволяет соединять разные элементы изделий толщиной 0,005 – 3,0 мм или диаметром 0,01 – 0,5 мм. При приварке тонких листов и фольг к деталям толщина последних практически не ограничивается. Особые преимущества этот процесс имеет при соединении разнородных и термочувствительных элементов. Областями использования ультразвуковой сварки являются: производство полупроводников, микроприборов и микроэлементов для электроники, конденсаторов, предохранителей, реле, трансформаторов, нагревателей бытовых холодильников, приборов точной механики и оптики, реакторов, сращивание концов рулонов различных тонколистовых материалов (медь, алюминий, никель и их сплавы) в линиях их обработки, а также автомобильная промышленность.
Холодная сварка – способ сварки без расплавления основного металла за счёт сдавливания соединяемых деталей (до 104 кгс /см2 и более). Благодаря таким давлениям, начинают проявляться свойства текучести металлов (особенно если они пластичны при нормальной температуре).
|
|
|
В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой. Детали подвергают воздействию высокого давления для повышения пластичности и ускорения диффузии. Через несколько минут после окончания сварки детали охлаждаются. При нагреве в вакуумной камере происходит интенсивная очистка поверхностей от органических загрязнений и окислов. Холодная сварка позволяет получать сварные швы высокого качества без внутренних напряжений и без перегрева металла в около шовной зоне.
Холодная сварка делает возможным соединение деталей из твёрдых и хрупких разнородных материалов: из стали, твёрдых сплавов, титана, меди, никеля и их сплавов ит.д.
Возможна холодная сварка двух керамических или керамической и металлической детали. Холодная сварка применяется в основном в электронной промышленности, машиностроении, при производстве металлорежущего инструмента, штампов и др.
Применение холодной сварки ограничивается необходимостью иметь сложную и дорогую аппаратуру. Ещё один минус этого способа – относительно низкая производительность.
Сварка взрывом – это процесс соединения материалов в твердой фазе за счет пластической деформации создаются под углом поверхностей заготовок. Пластическая деформация осуществляется за счет импульсов давления создаваемого взрывом. Пластическая деформация приводит к возникновению физического контакта поверхностей и их активации. Особенностью сварки взрывом является образование волнового профиля зоны сварки, при этом происходит очистка поверхностей от оксидов и других загрязнений.
|
|
|
Взрывчатое вещество плакирующей пластине, которое с помощью опор устанавливается на некотором расстоянии от неподвижной пластины. Плакируемая пластина помещается на осн-ии в качестве кот. исп-ся песок, грунт или асбест. Инициирование процесса детонации взрывчатого вещества происходит с помощью электродетонатора. Детанация обусловлена распространением ударной волны, кот. возбуждает хим. реакцию. При переходе взрывчатого вещества из твердого состояния в газообразное происходит выделение большого количества энергии. Плакирующая пластина подвергается двойному изгибу и происх. интенс. пластическая деформация.
Минимальная скорость соударения, при которой обеспечивается достаточное для сварки давление в зоне контакта определяется по формуле:
|
|
|
V0= 
𝜌1,2-плотность плакирующей и неподвижной пластин
d1,2- толщина ……
δ- предел текучести
При определении толщины заряда используют параметр r
r=𝜌0*H0/𝜌*d
H0=0,5d0
Для сварки мет. Материалов r принимают в пределах 0,5-2.
Для малых углов соударения давление в зоне контакта определяют выражением p=𝜌1V0^2. Эта величина составляет 3-12 ГПа. Сварка взрывом может вестись как без нагрева деталей, так и с нагревом. Сварку взрывом часто используют для получения бимет-го инструмента и труб. Трубы изготавливают как по схеме наружного, так и по схеме внутреннего блокирования. Трубы устанавливают соосно с небольшим зазором между ними. Конструкцию помещают в защитный кожух.
Внутренне блокирование
Сварку взрывом часто применяют для изгот. Слоистых материалов, а также для соединения материалов, кот. химически несовместимы, а следовательно др. способами их невозможно.
Характеристика свариваемости металлов и сплавов. Особенности сварки различных конструкционных материалов: сталей, алюминиевых, титановых, магниевых сплавов, разнородных материалов.
Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая реакцию свариваемых материалов на процесс сварки и определяющая техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединении, удовлетворяющих условиям эксплуатации. На свариваемость оказывают влияние различные взаимосвязанные факторы. Их можно разбить на три группы.
|
|
|
Фактор материала — влияние на свариваемость металлов, определяемое их химическим составом, способом выплавки, наличием вредных примесей, степенью раскисления и последующими операциями прокатки, ковки, термообработки.
Конструктивный фактор — влияние на свариваемость конструкции сварного соединения, характеризующееся сложностью формы и жесткостью. Сложность формы и жесткость конструкции оцениваются концентрацией сварных соединений, последовательностью их выполнения, состоянием напряженности элементов сварной конструкции перед монтажом, массой и толщиной свариваемых элементов.
Технологический фактор — определяет свариваемость металлов в зависимости от вида сварки, сварочных материалов, параметров режима сварки, достижения определенной степени однородности сварного соединения, раскисления металла шва и термического воздействия на основной металл.
В результате местного нагрева или расплавления в металле сварного соединения протекают физико-химические процессы, которые обусловливают степень неоднородности свойств сварного соединения по сравнению с основным металлом или влекут за собой появление дефектов в виде пор, неметаллических включений, трещин.
Степень свариваемости представляет собой количественную или качественную характеристику, которая показывает, насколько изменяются свойства металла при сварке и выполнимо ли сварное соединение при определенных условиях. Например, на основе механических испытаний можно установить, насколько изменились прочность, пластичность, ударная вязкость и другие свойства металла под воздействием процесса сварки. Одной из наиболее существенных характеристик свариваемости является отсутствие горячих или холодных трещин в металле шва и околошовном участке.
При практической оценке свариваемости следует учитывать следующее: металл, неспособный к образованию сварного соединения одним видом сварки, можно сваривать другим видом; конструкция сварного соединения и расположение его на изделии выбраны таким образом, что образование сварного соединения исключено, в результате чего данный металл или вид сварки может быть признан непригодным; сварное соединение, полученное одним и тем же видом сварки, в одном случае может быть признано пригодным, а в другом случае — непригодным для эксплуатации.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 300; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!