17.Механические методы сварки (холодная сварка давлением, сварка взрывом, ультразвуковая сварка). Особенности, преимущества и недостатки.

1)Холодная сварка давлением

Холодную сварку, осуществляют без нагрева свариваемых деталей и применяют главным образом для пластичных металлов (меди, алюминия и их сплавов). Сварное соединение получается внедрением одного металла в другой при их соприкосновении под давлением за счет пластической деформации металла в месте сварки при комнатной и даже отрицательной температурах.

При сжатии происходит диффузионный обмен электронов внешних орбит атомов соединяемых металлов и образование общей кристаллической решетки в сварном шве. Под действием сжимающих усилий атомы свариваемых металлов, расположенные на контактирующих поверхностях, сближаются на расстояние действия межатомных сил и возникают прочные металлические связи.

Качество холодной сварки зависит от подготовки свариваемых кромок. Последние должны быть тщательно очищены от окисных и жировых пленок. Окисные пленки некоторых легко окисляемых на воздухе металлов при достаточно больших удельных давлениях разрушаются и вытесняются из зоны сварки.

Холодную сварку алюминиевых и медных деталей толщиной до 10 мм производят под давлением, значительно превышающем в зоне сварки предел текучести свариваемых металлов. В зависимости от состава и толщины свариваемых деталей выбирают удельное давление.

Холодная сварка проводов осуществляется на пневмогидравлических стационарных рычажных и эксцентриковых прессах и переносных установках. Для сварки алюминиевых и медных проводов применяют ручные и настольные клещи.

2)Сварка взрывом, или взрывная сварка — метод сварки на основе использования энергии взрыва; разновидность обработки металлов взрывом.

При сварке взрывом привариваемая (метаемая) деталь располагается под углом к неподвижной детали-мишени (основанию) или параллельно ей (в большинстве случаев) и приводится в движение контролируемым взрывом, в результате чего с большой скоростью соударяется с ней; соединение образуется за счет совместной пластической деформации поверхностей.

Сварка взрывом применяется для соединения деталей из разнородных металлов, в частности для плакирования.

3)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. Достоинствами УЗ сварки полимерных материалов являются:

возможность сварки изделий с загрязненными или покрытыми инородными пленками поверхностями;

отсутствие перегрева материала;

получение соединений в труднодоступных местах;

сварка материалов с узким интервалом кристаллизации.

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.

18. Термомеханические методы сварки (контактная электросварка, конденсаторная сварка, диффузионная сварка в вакууме, сварка трением). Особенности, преимущества и недостатки.

1)Контактная электросварка-способ сварки металлов, при котором детали нагреваются проходящим в месте контакта электрическим током и сдавливаются (осаживаются).

В зависимости от метода нагрева различают Контактная электросварка сопротивлением и оплавлением. При Контактная электросварка сопротивлением соединение образуется в результате плавления, плотного сжатия деталей и кристаллизации металла в виде литого ядра. При Контактная электросварка оплавлением детали лишь соприкасаются, но благодаря большой плотности тока в местах контакта деталей металл быстро нагревается, превращается в жидкие перемычки, которые растекаются, образуя на поверхности тонкий слой жидкого металла. При осаживании находящийся в пластическом состоянии металл удаляется, сварное соединение образуется по всей плоскости касания.

2)Конденсаторная сварка представляет собой один из видов сварки запасенной энергией. Энергия накапливается в конденсаторах при их зарядке от источника постоянного напряжения (выпрямителя), а затем в процессе разряда преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Эта теплота выделяется в контакте между соединяемыми заготовками при протекании тока, поэтому конденсаторную сварку можно отнести к способам контактной сварки.

Существуют два вида конденсаторной сварки:

• бестрансформаторная;

• трансформаторная.

При бестрансформаторной ударной сварке (рисунок 9) конденсатор подключен непосредственно к свариваемым заготовкам. Разряд конденсатора происходит в момент удара заготовки 3 по заготовке 4. Разряд оплавляет торцы заготовок, которые свариваются под действием усилия осадки.

При трансформаторной конденсаторной сварке конденсаторы разряжаются на первичную обмотку сварочного трансформатора, во вторичной цепи которого находятся предварительно сжатые между электродами заготовки.

Бестрансформаторная сварка используется в основном для стыковой сварки, трансформаторная для точечной и шовной.

3)Диффузионная сварка в вакууме

При этом способе сварки соединяемые детали помещают в вакуумную камеру при остаточном давлении среды (10-3-10-5мм рт. ст.) и нагревают токами высокой частоты до необходимой температуры, а затем соединяют друг с другом с усилием.

Диффузионную сварку в вакууме применяют для соединения трудносвариваемых металлов и сплавов, цветных металлов, металлокерамических изделий, пластин из твердых сплавов с державкой режущего инструмента. Кроме того, этим способом можно получить различные биметаллы, например, для деталей, работающих на износ.

Промышленные установки СДВУ (более 30 типов) для диффузионной сварки применяют для индивидуального, серийного и массового производств. Этим методом можно сваривать сталь с алюминием, чугуном, вольфрамом; серебро с нержавеющей сталью, платину с титаном и т. д. Этот эффективный способ соединения деталей небольших сечений легко можно автоматизировать.

4)Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия

Сварка трением является разновидностью сварки давлением, при которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения

В зоне стыка при сварке протекают следующие процессы. По мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное трение уступает место сухому. В контакт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформация и образование ювенильных участков с ненасыщенными связями поверхностных атомов, между которыми мгновенно формируются металлические связи и немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей.

Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увеличением фактической площади контакта и быстрым повышением температуры в стыке. При этом снижается сопротивление металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется тонкий слой пластифицированного металла, выполняющего роль смазочного материала, и трение из сухого становится граничным.