4 Термопресові процеси
До термопресових процесів відносяться процеси, які протікають з використанням термічної і механічної енергії.
Вид нагріву — будь–який з раніше вивчених. Механічне зусилля створюється за рахунок будь–якої системи, яка утворює тиск. Зварювання може вестися як в рідкій, так і в твердій фазі.
4.1 Контактне зварювання
Нагрів здійснюється за рахунок джоулевого тепла в зоні найбільшого електричного опору деталей, що з’єднуються (зона стику). Нагрів локальний, внутрішній. Розрізняють такі способи контактного зварювання (по виду з’єднання):
1) точкове контактне зварювання;
2) рельєфне зварювання;
3) стикове контактне зварювання;
4) шовне (роликове) контактне зварювання.
4.1.1 Точкове контактне зварювання
Джерела живлення, що найчастіше використовуються для точкового зварювання (рисунок 4.1) — трансформатори. Можуть використовуватись блоки конденсаторів. В цьому випадку зварювання зветься конденсаторне.
1 — електроди (мідні);
2 — матеріали, що зварюються (зварювання внапусток);
3 — ядро (метал, що закристалізувався)
Рисунок 4.1 — Принципова схема точкового контактного зварювання
Різновид точкового зварювання — рельєфне. Використовують електроди заданого рельєфу (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 — Принципова схема рельєфного зварювання
4.1.2 Стикове контактне зварювання
1 — електроди–губки; 2 — деталі (стержні, труби)
Рисунок 4.3 — Принципова схема стикового контактного зварювання
Існує два способи стикового контактного зварювання:
а) опором;
б) оплавленням.
Стикове контактне зварювання опором — зварювання в твердій фазі. Метал в зоні зварювання доводиться до пластичного стану за рахунок джоулевого тепла, надається тиск, який забезпечує активну пластичну деформацію в зоні стику, руйнуються оксидні плівки, котрі видавлюються зі стику, відбувається зростання кристалічних граток двох металів. При стиковому контактному зварюванні оплавленням (зварювання в рідкій фазі) утворюється початкове зусилля тиску (Рпоч). Метал в зоні тиску доводиться до розплавлення, утворюється зварювальне зусилля тиску (Рзв), при чому Pзв > Рпоч. Під дією стискаючої сили із зони тиску видавлюються шлаки, оксиди з розплавленим металом. Після вимкнення електричного струму відбувається кристалізація.
4.1.3 Шовне зварювання
1 — електроди; 2 — деталі, що зварюються; 3 — зварний шов
Рисунок 4.4 — Принципова схема шовного зварювання
Шовне контактне зварювання використовується для одержання герметичних з’єднань. Цей спосіб можна розглядати як точкове контактне зварювання, при якому відбувається послідовне накладання ядер одне на одне.
В загалі для контактного зварювання характерні наступні параметри:
— струм до 100 кА;
— напруга до 15 В;
— зусилля стиску до 30 МПа;
— час зварювання (окрім роликового) до 2 – 3 с.
Стадії утворення з’єднання при контактному зварюванні:
1) утворення фізичного контакту шляхом змочування деталей, які з’єднуються, рідким металом, та за рахунок пластичної деформації (стикове контактне зварювання опором — тільки за рахунок пластичної деформації);
2) термомеханічна активація поверхонь, що зварюються (інструмент – електричний струм та електроди, що безпосередньо передають механічну енергію матеріалам, що зварюються);
3) фізико–хімічні процеси: розплавлення, кристалізація (крім зварювання опором), дифузія, хімічні реакції, релаксація напруг.
Додатково по п. 4.1 дивись [1, 14].