История возникновения холодной сварки
Впервые пример соединения деталей посредством холодной сварки был наглядно продемонстрирован на заседании Королевского научного сообщества еще в 1724г. Для этого использовалась пара свинцовых шаров (весом 1 и 2 фунта) со срезанными по несколько дюймов сегментами. Ученый Дезагюлье смог вручную их спрессовать с одновременным скручиванием.
Опыт показал, что шары настолько прочно соединились друг с другом, что при поддержке одной рукой верхнего шара весом в один фунт второй отсоединялся от него лишь при нагрузке от 16 фунтов. При визуальном осмотре оказалось, что площадь соединения шаров составила всего около 1/10 дюйма (вычислить точное значение, к сожалению, не удалось по причине неправильной формы контактирующей зоны).
Однако, несмотря на то, что данное открытие было сделано более трехсот лет тому назад, на протяжении долгого времени холодная сварка практически не использовалась. Лишь в 1935г. этот прием нашел свое применение при соединении плакированных металлов посредством вальцовки.
Позже во время II мировой войны при помощи давления в Германии сваривались легкосплавные элементы, предназначенные для авиационных двигателей. В Великобритании с 1945г. способ холодной сварки освоила и компания «Дженерал Электрик».
6
В Советском Союзе первопроходцами внедрения данного метода сварки стали И. Баранов (Ленинградское предприятие «Электрик») и К. Хренов (Киевский Институт сварки).
Сферы применения
Наиболее широкое применение холодная сварка нашла в производстве изделий домашнего обихода их алюминия и его сплавов, в электротехнической промышленности и транспорте для соединения медных и алюминиевых проводов.
Параметры режимов сварки
Величина минимальной степени деформации εmin, необходимая для образования работоспособного соединения при холодной точечной сварке, %: 60-70 Аl , 85-90 Сu, 55-85 Рb, 86-88 Sn, 30-35 Au , 10-15 In, 50-86 Ag, 85-90 Ni.
При точечной сварке в основном применяют пуансоны с прямоугольными и круглыми рабочими выступами. Ширина рабочих выступов пуансонов прямоугольной формы В = (1... 3)δ (толщина листа); длина L = (5 ... 7 )В; диаметр рабочего выступа пуансонов круглой формы d = (2 . ..3,5)δ. Давление при точечной сварке в конце деформации, МПа: 300 . ..600 для отожженного алюминия, 1100... 1175 для нагартованного алюминия , 1150...1170 для отожженной меди , 1400.. .2500 для нагартованной меди.
Основные параметры холодной шовной сварки аналогичны параметрам точечной сварки. Скорость сварки 8. .. 12 м/мин. Для шовной сварки алюминия рекомендуется применять ролики следующих размеров : диаметром d =50δ, шириной рабочего выступа а = (1 ... 1,5)δ, и высотoй h = (0,8 .. .0,9)δ.
При сварке встык диапазон значений начального вылета заготовки может быть достаточно широким. При назначении этого параметра основным условием является получение симметричной картины деформации металла без потери устойчивости конца заготовки. С ростом толщины (диаметра) свариваемого сечения абсолютное значение вылета растет, но относительное , выраженное в долях толщины или диаметра заготовки, падает. При сварке заготовок прямоугольного сечения требуется при прочих равных условиях несколько большее значение вылета l0, чем для круглых . Для алюминия этот параметр меняется от 0,5d (для d = 30 мм) до 1,0d (для d = 1...3 мм) . Для меди 10 = (0,75 . .. 1,1)d соответственно для диаметров 20.. .2 мм. При сварке разнородных материалов (например, меди с алюминием) начальный вылет более твердого и менее пластичного металла больше . Если нельзя получить необходимую степень пластической деформации за одну осадку из-за потери устойчивости конца заготовки, то может быть применено двукратное деформирование (сварка меди).
Давление осадки при холодной стыковой сварке составляет для алюминия 0,7 ... 0,8 ГПа, отожженной меди и алюминия с медью 1,4.. .1,5 ГПа. Сила зажатия должна быть достаточной для полного предотвращения проскальзывания деталей в губках в процессе осадки . Она должна превышать силу осадки в 1,45-1,6 раза. Облой удаляется, как правило, одновременно с завершением процесса деформации
7
благодаря специальной конструкции инструмента.
При сварке сдвигом основными технологическими параметрами (см . рис. 1, н) являются угол клина, или угол сдвига, αсд, сила сжатия свариваемых деталей перед началом сдвига, силы Т и N, величина сдвига Δl.
8