5.2.3. Зварювання тертям

Зварювання тертям відбувається у твердому стані під дією стискальних напружень і теплоти, що виникає від тертя на ко­нтактних поверхнях заготовок.

Заготовки /, 2 (рис. 5.2.6) у вигляді стрижнів або труб тор­цями складають устик, одну з них (рис. 5.2.6, а) або обидві (рис. 5.2.6, б) обертають, прикладаючи осьові сили F. Від тертя метал у зоні контакту нагрівається в тонких поверхневих ша­рах до температури 950...1300 °С, пластично деформується, під

час чого з'єднувані поверхні максимально зближуються. Після надійного з'єднання обертання раптово припиняють, а стискальні напруження на деякий час підвищують.

Цим способом зварюють вироби з однорідних й різнорідних металів, а також з металів і кераміки. Серед них свердла, міт­чики, кінцеві фрези, клапани двигунів внутрішнього згоряння та ін. Одну частину виробу виготовляють з дорогої високолегованої сталі, а іншу — з дешевої вуглецевої або легованої.

Зварюють переважно на спеціальних машинах, рідше — на переобладнаних металорізальних верстатах (токарних або сверд­лильних). На зварювання тертям порівняно з електричним кон­тактним витрачається значно менше енергії; якість зварюван­ня і продуктивність високі.

5.2.4. Ультразвукове зварювання

Ультразвукове зварювання виконують під дією невеликих стискальних напружень і високочастотних механічних коли­вань, які спричинюють тертя на контактних поверхнях загото­вок, внаслідок чого ці поверхні нагріваються, пластично дефор­муються і зближуються до відстані міжатомної взаємодії. Товщи­на зварюваних заготовок невелика і становить від 0,1 до 1 мм. Порівняно невисока температура в зоні з'єднання забезпечує мінімальну зміну структури і властивостей матеріалу з'єднува­них заготовок.

Під час ультразвукового зварювання використовують магніто­стрикційний ефект, що ґрунтується на здатності деяких феро­магнітних матеріалів змінювати свої розміри під дією змінного магнітного поля.

Ультразвуковим зварюванням можна отримувати точкові й шовні з'єднання. Установка для точкового зварювання зобра­жена на рис. 5.2.7. Заготовки 4 затискають механізмом 5 між опорами 6 і 7. До витків котушки 2 від спеціального генератора підводять струм частотою понад 20 кГц, який спричинює в ко­тушці змінне магнітне поле. Під його дією магнітострикційний вібратор / звужується і розширюється з частотою зміни магнітно­го поля. Щоб збільшити амплітуду механічних коливань вібрато­ра, до нього під'єднують хвилевід 3, який підтримує опора 8.

Рис. 5.2.7. Схема установки для точкового зварювання ультразвуком:

/ — магнітострикційний вібратор; 2 — котушка; 3 — хвилевід; 4 — заготовка;

5 — механізм затиску заготовок; 6, 7, 8 — опора; F — сила

Ультразвукові коливання активно руйнують поверхневі ок­сидні плівки. Цим методом надійно з'єднують між собою заго­товки з міді, алюмінію та їх сплавів, а також з нікелю, титану, танталу, цирконію та ін. у приладобудівній і електронній про­мисловості.

5.2.5. Зварювання вибухом

Зварювання вибухом відбувається в момент удару однієї заготовки об іншу під час вибуху. Внаслідок цього в контакт­них поверхневих шарах підвищується температура, виникають значні пластичні деформації й зближення до відстаней міжато­мної взаємодії.

Нижню заготовку 3 (рис. 5.2.8) кладуть на жорстку основу 5, а верхню заготовку 4 виставляють на відстані h > 2...3 мм і під кутом а = З...Ю⁰. Верхню заготовку рівномірно покривають шаром вибухової речовини 2, а на краю встановлюють електродетонатор /. Вибухова хвиля надає верхній заготовці швидкості понад 1000 м/с. Зварювання триває мікросекунди. Перед зварю­ванням поверхні заготовки знежирюють. Залишкові поверхневі забруднення подрібнюються й частково виносяться зі зони зва­рювання у вигляді порошку.

Рис. 5.2.8. Схема зварювання вибухом — вихідне положення (а)

і процес (б): 1 — детонатор; 2 — вибухова речовина; 3,4 — заготовки; 5 — основа

Вибухом можна зварювати заготовки практично необмеже­них розмірів з однорідних й різнорідних металів, зокрема й таких, що не зварюються іншими способами. Так можна прива­рювати до листа з вуглецевої сталі лист з нержавкої сталі або до лопаток турбіни оболонку з корозійнотривкої сталі. Міцність з'єднання дуже висока.