Билет 14. Научные школы сварки в России

В Москве, на базе кафедры переработки неметаллических материалов Московского авиационно-технологического университета им. Циолковского впервые в России открылась школа сварки, которая начала обучать технологиям сварки полимерных материалов

В России и станах СНГ существуют различные центры, которые производят подготовку и аттестацию специалистов сварочного производства, однако по сегодняшним меркам этого уже мало. Известно большое количество методов сварки полимерных материалов, востребованных на различных рынках. Школа сварки полимерных материалов обеспечивает подготовку специалистов в различных областях сварки - сварка нагретым газом, нагретым инструментом, с закладными нагревателями, экструзионная сварка, и др.

Также, В 1930 г. в МГТУ имени Баумана была организована первая в стране кафедра по обработке металлов давлением, которой руководил Е.А. Попов, а в настоящее время возглавляет член-корреспондент РАН А.М. Дмитриев. В 1933 г. организована кафедра «Прокатка и волочение», которую в 1935 г. возглавил будущий академик А.И. Целиков, прославивший себя разработкой крупных прокатных станов. В том же году была организована кафедра сварки, на которой работали академики К.К. Хренов и Н.Н. Рыкалин. С 1947 по 1989 гг. научную школу и кафедру «Машины и автоматизация сварочных процессов» возглавлял академик Г.А. Николаев, работавший ректором МВТУ в 1964-1984 гг.

Билет 15. Способы сварки давлением

Под сваркой давлением понимают все виды сварки (контактная, трением, холодная и т.д.), при которых происходит пластическая деформация металлов в зоне контакта, в результате чего образуется сварное соединение. Этот процесс становится возможным при условии образования между двумя деталями межатомных связей кристаллических решеток. Для образования сварного соединения поверхности деталей сближают между собой настолько, что происходит взаимодействие атомов металла, расположенных на одной поверхности с атомами металла другой поверхности. После чего происходит объединение электронных оболочек, формируя металлургические связи. Граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и деформацией с выделением большого количества тепла. Добиваются этого различными методами.

Контактная сварка является термомеханическим видом сварки, при которой контакт металлов в заданной точке сопровождается подачей электрического тока, вызывающего нагрев и необходимую для межатомных связей пластическую деформацию металлов. Принципиальная схема контактной сварки представлена на рис.1.

Рис. 1. Контактная сварка: А — сварка сопротивлением; Б — сварка оплавлением,  1 — свариваемые детали; 2 — фиксирующие зажимы, 3 — сварочный трансформатор.	Рис. 2. Циклограммы контактной сварки: А — сварка сопротивлением; Б — сварка сопротивлением; I — ток сварки; Р — степень сжатия; S — перемещение плиты; t — время

Свариваемые детали тщательно зачищают от грязи и оксидов, закрепляют в зажимах сварочной машины и сжимают между собой с требуемым усилием. Одновременно через контакт подается электрический ток от сварочного трансформатора. В зоне контакта происходит разогрев металла до температуры близкой к плавлению. Пластичный металл под действием сжимающего усилия вытесняется вместе с образовавшимися оксидами. В результате этого бугорки и неровности, имеющиеся на свариваемых поверхностях, разрушаются, что дает возможность сближению деталей на расстояние, при котором возможны межатомные связи. Усиливая сжатие, добиваются пластической деформации поверхностей, при которой происходит взаимная диффузия атомов, что приводит к созданию неразъемного соединения. Усилие сжатия не снимают до тех пор, пока не произойдет процесс кристаллизации. Циклограмма контактной сварки приведена на рис.2.

Особенностью контактной сварки является образование наплыва металла, вызванного усадкой металла. Такие наплывы, называемые гратом, удаляют механическим способом после полного остывания сваренных деталей.

Если контакт свариваемых деталей происходит не всей поверхностью, а отдельными точками, то такая сварка называется точечной. Различают одно-, двух- и многоточечные виды сварки, отличающиеся друг от друга количеством сваренных точек.

Качество контактной сварки увеличивают применением защиты свариваемой зоны средой инертных газов. Это помогает избежать появления тугоплавких оксидов, затрудняющих тесный контакт свариваемых поверхностей, увеличивая надежность сварки.

Сварка давлением является разновидностью контактной сварки, когда поверхности подвергаются высокоинтенсивному давлению, позволяющему получить соединение без сопутствующего подогрева. При этом сближение свариваемых поверхностей до возникновения межатомных связей и образования металлических связей получают путем пластических деформаций металла. В результате приложенных усилий оксидные пленки, имеющиеся на поверхностях, разрушаются и выдавливаются из зоны контакта.

Качество сварного соединения, полученного давлением, во многом зависит от подготовки поверхностей, от способности металла подвергаться пластической деформации и от приложенных усилий. В некоторых случаях свариваемые поверхности подвергают предварительному нагреву до температуры меньшей, чем требуется для образования жидкой фазы. Такую сварку называют термокомпрессионной.