2. Основные способы холодной сварки. Сварка взрывом

Холодную сварку выполняют без нагрева при нормальных и даже при отрицательных температурах. Физическая сущность процесса заключается в сближении свариваемых поверхностей до образования металлических связей между ними и, следовательно, в получении прочных соединений. Такое сближение достигается приложением больших удельных давлений в месте соединения. В результате возникает совместная пластическая деформация. Большое усилие сжатия обеспечивает разрыв пленки окислов на свариваемых поверхностях и образование чистых поверхностей металла. Совместная пластическая деформация обеспечивает на короткое мгновение сближение друг с другом объемов кристаллитов, расположенных перед сдавливанием в глубинных слоях металла. При холодной сварке свариваемые поверхности очищают от адсорбированных жировых пленок. Холодной сваркой выполняют точечные, шовные и стыковые соединения.

Место сварка получается чистым и не требует последующей обра­ботки.

Для холодной шовной сварки применяют специальные ролики. Непрерывное шовное соединение может быть получено за счет сдавливания одновременно по всей длине соединения пли за счет прокатывания ролика. Швы, образующие замкнутый контур небольшой длины в виде кольца, прямоугольника и т. п., получают контурной сваркой. На рис. 4.17, в дана схема сварки полых деталей по контуру.Пуансоны 9 и 10 строго центрируют с помощью корпуса 11. Холодной сваркой сваривают металлы и сплавы толщиной 0,2 — 15 мм. Удельные давления, зависящие от состава и толщины свариваемого материала, в среднем составляют 150 — 1000 МН/м².

Холодной сваркой в основном сваривают металлы и сплавы, обладающие высокой пластичностью при комнатной температуре, с крупнозернистой отожженной структурой.

Хорошо свариваются сплавы алюминия, дюралюминия, сплавы кадмия, свинца, меди, никеля, золота, серебра, цинка и тому подобные металлы и сплавы в однородных и разнородных сечениях. К преимуществам этого способа относятся малый расход энергии

незначительное изменение свойств металла, высокая производи­тельность, возможность автоматизации.

Холодной сваркой сваривают алюминиевую оболочку кабелей. Ее применяют при изготовлении бытовых приборов из алюминия, корпусов полупроводниковых приборов и т. д., в электромонтаж­ном производстве.

Оборудование. Для соединения внахлестку могут быть по­пользованы любые прессы (винтовые, гидравлические, рычажные, эксцентриковые). Кроме того, выпускают специализированные установки типа МХСА-50, МСХС-60, МСХС-30 и др. для стыковой холодной сварки.

Сварка взрывом. Сварку взрывом можно отнести к способам сварки с оплавлением при кратковременном нагреве на воздухе, так как на отдель­ных участках наблюдаются зоны металла, нагретые до оплавления. Однако на других участках температура может быть невысока, и здесь процесс приближается к хо­лодной сварке.

Большинство технологических схем сварки взрывом основано на использовании направленного (кумулятивного) взрыва. Соединяемые поверхности (рис. 4.21) двух заготовок 4 и 3, в частности пластин, одна из которых неподвижна и является основанием, располагают под углом друг к другу на расстоянии h₀. На заготовку 3 кладут взрывчатое вещество 2 толщиной Н, а со стороны, находящейся над вершиной угла, устанавливают детонатор 1. Сваривают на жесткой опоре. Давление в продуктах детонации, возникающее в результате взрыва, сообщает импульс расположенной под зарядом пластине. Детонация — это процесс, при котором разложение взрывчатого ве­щества с выделением газов и теплоты происходит с большой скоростью (несколько тысяч метров в секунду).

Рис. 4.21. Схема сварки взрывом

Пластина 3 метается со скоростью 1000 м/с па поверхность неподвижной пластины. В месте соударения метаемой пластины _с основанием образуется угол, у, который перемещается вдоль соединяемых поверхностей. При соударении из вершины угла выдуваются тонкие поверхностные слои, окисные пленки и другие загрязнения. Соударение пластин вызывает течение металла в их поверхностных слоях, а в точках соударения происходит процесс совместного волнообразования. Поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил сцепления, и происходит схватывание по всей площади соединения. Продолжительность сварки взрывом не превышает нескольких микросекунд. Этого времени недостаточно для протекания диффузионных процессов, сварные соединения не образуют промежуточных химических составляющих между разнородными металлами и сплавами.

Прочность соединений, выполненных сваркой взрывом, выше прочности соединяемых материалов. Разрушение при испытании происходит на некотором расстоянии от плоскости соединения по наименее прочному металлу. Это объясняется упрочнением тонких слоев металла, прилегающих к соединенным

поверхностям, при их пластической деформации.

Параметрами сварки взрывом являются скорость детонации, нормальная скорость, метаемой пластины при соударении с основанием и углом у их встречи при соударении. Скорость детонации, определяемая типом взрывчатого вещества и толщиной его слоя, должна обеспечивать образование направленной (кумулятивной) струи без возникновения опасных для металла ударных волн:

Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для проката биметалла, плакировке поверхностей конструкционных сталей металлами и сплавами с особыми физическими и химическими свойствами, при сварке заготовок из разнородных материалов. Целесообразно сочетание сварки взрывом со штамповкой и ковкой.