Характеристики способов сварки давлением механического класса.

К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления: холодная, ультразвуковая, трением и др.

Холодная сварка – сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей металла. Особенность этого вида сварки заключается в том, что процесс протекает без внешнего нагрева при комнатной или более низкой температуре путем пластического деформирования соединяемых материалов (рис.).

Рис. 1.42. Схемы холодной сварки: а, б – точечной; в, г – стыковой; 1, 2 – свариваемые детали; 3 – пуансоны; а, в – положение перед сваркой; б, г – после сварки

Виды холодной сварки могут быть квалифицированы по следующим признакам:

по виду соединения: стыковые,внахлестку, тавровые, сдвиговые;

по способу приложения давления: статические, динамические, вибрационные;

по способу вдавливания пуансона: точечная, линейная, кольцевая, шовная.

Основной технологический вариант холодной сварки предусматривает совместную пластическую деформацию соединяемых деталей за счет приложения сил, нормальных к поверхности соединения. Для осуществления холодной сварки, чаще используют стандартное прессовое и прокатное оборудование. Необходима тщательная подготовка свариваемых кромок – обезжиривание и очистка.

Применение.Холодной сваркой успешно соединяются алюминий, медь, никель, серебро, титан, индий, золото и другие пластичные цветные металлы и сплавы. Холодная сварка нашла широкое применение в электротехнике, радиотехнике и радиоэлектронике, приборостроении, цветной металлургии и машиностроении. Холодной сваркой можно соединять только весьма пластичные металлы. Наиболее широкое применение - в производстве изделий домашнего обихода из алюминия и его сплавов, в электротехнической промышленности и транспорте для соединения алюминиевых и медных проводов, а также алюминиевых проводов с медными наконечниками.

Ультразвуковая сварка (УЗС) – это сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Сварные соединения образуются в результате совместного действия на детали сдвигающих высокочастотных механических колебаний, сопровождающихся нагревом свариваемых деталей в зоне их контакта, и сжимающего усилия, действующего перпендикулярно к соединяемым поверхностям.

Ультразвуковые колебания представляют собой упругие волны, которые распространяются в любой материальной среде, находящейся в твёрдом, жидком или газообразном состоянии.

В зоне УЗС в зависимости от конструкции волновода и крепления инструмента (наконечника, электрода) можно получить продольные, поперечные и крутильные колебания. Упругие колебания генерируются с двойной частотой относительно частоты переменного тока.

УЗС осуществляется под действием трения, вызванного возвратно-поступательным перемещением поверхностей. К основным технологическим параметрам режима точечной ультразвуковой сварки относятся: 1) амплитуда ультразвуковых колебаний ςсв; 2) усилие сжатия при сварке Fсв = f (τ); 3) время сварки τсв; 4) форма инструмента (наконечника, электрода).

Свариваемые детали перед сваркой рекомендуется подвергнуть обезжиривающей обработке.

УЗС характеризуется малой энергоёмкостью, легко поддаётся автоматизации, является надёжным и высокоэффективным технологическим процессом.

Область применения. Ультразвуковой сваркой соединяется большая группа металлов и их комбинаций:Al+Al, Cu+Cu, Ti+Ti, Ni+Ni, Ni+Cu, латунь + латунь, сталь + сталь, латунь + алюминий и др. Толщина свариваемых материалов колеблется от 0,005 + 0,005 до 3,0 + 3,0 мм. Диаметр привариваемых проволок находится в пределах 0,01…0,5 мм.

Основными параметрами режима сварки трением являются: 1) давление при нагреве р_н; 2) давление проковки р_ков; 3) время нагрева τ_н; 4) время проковки τ_ков; 5) частота вращения n;

6) осадка при нагреве Δ_н; 7) суммарная осадка Δ_сум. Оптимальные параметры процесса сварки трением можно определить опытным путём.

Применение: Хорошо свариваются черные металлы (исключением является чугун), малоуглеродистая, среднеуглеродистая, низко- и среднелегированная стали, жаропрочная сталь, а также быстрорежущая сталь марок Р9 и Р18 с конструкционной сталью марок 40 и 40Х (и близких к ним). Хорошо свариваются алюминий со всеми его сплавами, медь, латунь и другие одноименные цветные металлы. Прочные и пластичные соединения образуются при сварке трением алюминия с медью, меди со сталью, алюминия со сталью. Сварка трением широко внедрена: в автомобилестроении; в тракторостроении; в электропромышленности; в инструментальном производстве.

Сварка взрывом - процесс получения соединения под действием энергии, выделяющейся при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ), которое в кратком временном интервале в процессе взрыва (хим. реакции) выделяют огромное количество энергии. Источником энергии при импульсном плакировании являются бризантные ВВ.

ВВ делятся: 1) термитные ВВ (скорость хим. реакции относительно невысока, давление не превышает предела текучести металлов); 2) метательные ВВ (пороха – хим. реакция при взрыве – горение, давление порохового заряда меньше предела текучести металлов ); 3) бризантные ВВ (дробящее действие, процесс хим. реакции наз. детонация) Д – скорость детонации, давление много больше предела текучести металлов. Д[3500-6800м/с]. ДШ – детонирующий шнур – для прямолинейного взрыва (гексоген). Д=6500м/с.  P=V² Давление пропорционально квадрату скорости.

Сварка взрывом происходит в течении нескольких микросекунд. За это время металл практически не разогревается. Активация атомов идет за счет пластической деформации. Низкие температуры и кратковременность процесса не позволяют развиваться диффузионным процессам (в зоне сварного шва будут отсутствовать интерметаллиды, т.е. хрупкие включения).