Лазерная сварка.

Лазерная сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева используется энергия излучения лазера. Лазерный луч представляет собой вынужденное монохроматическое излучение. Длина волны излучения, в зависимости от природы рабочего тела лазера, лежит в пределах от 0,1 до 10 мкм. Атомы вещества имеют определенный запас энергии и находятся в устойчивом энергетическом состоянии. Если атому дать дополнительную энергию («накачка» или «возбуждение» атома), он выйдет из равновесного состояния. Излучение возникает в результате вынужденных скачкообразных переходов атомов рабочего тела лазера на более низкие орбиты. При этом возбужденный атом стремится вернуться в устойчивое энергетическое состояние и отдает квант энергии в виде фотона.

При плотностях тока ≈ 10^4Вт/мм^2в пятне нагрева начинается локальное испарение металла. В расплавленном металле 2 образуется полость 3. Давление паров испаряющегося металла заготовок 1 не дает полости захлопнуться под действием гидростатических сил расплава. При соответствующей скорости перемещения (Vсв) лазерного луча 4 образовавшаяся полость приобретает динамическую устойчивость и движется вместе с лучом. Перед полостью происходит плавление металла, а позади нее – затвердевание. При наличии полости, излучение поглощается не только поверхностью металла заготовок, но и в его глубине. После прохождения луча, полость заполняется жидким металлом и образуется узкий сварной шов 5, глубина которого значительно больше его ширины.

Лазерная сварка позволяет: соединять разнородные металлы при толщине заготовок от 0,5 до 10 мм и скорости сварки до 50 м/мин. Обеспечивать небольшое тепловое влияние на около шовную зону и малые деформации готового изделия. Легко автоматизировать процесс сварки. Сваривать конструкции, которые невозможно было соединять обычными способами сварки. Управление лучом с помощью системы специальных зеркал позволяет сваривать труднодоступные места и получать криволинейные сварные швы.

Лазерную сварку малых толщин применяют в электронной и радиотехнической промышленности для сварки проводов, элементов микросхем, при ремонте вакуумных приборов и т.д. лазерную сварку с глубоким проплавлением применяют при производстве корпусных деталей, валов (в том числе карданных), осей, для сварки труб, арматурных конструкций и т.д.

Термомеханические способы сварки.

К термомеханическому классу относятся виды сварки с использованием давления в сочетании с тепловой энергией. Это электроконтактная сварка, диффузионная, газопрессовая и другие.

Электрическая контактная сварка.

Электрическая контактная сварка - это ведущий вид сварки в нашей промышленности. Она относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов - пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение.

Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током , причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочного контакта.

При непрерывном сдавливании нагретых заготовок пластичный металл в местах контакта деформируется, поверхностные оксидные пленки разрушаются и удаляются к периферии стыка. В соприкосновение приходят совершенно чистые слои металла, образующие сварное соединение.

Таким образом, с физической точки зрения, соединение при контактной сварке образуется за счет сил межатомного взаимодействия.

Существует 4 вида контактной сварки по виду соединения:

1)Точечная - когда детали свариваются не по всей поверхности контакта, а в отдельных точках, соответствующих контактам с электродами, имеющих форму заостренных стержней.

2)Рельефная- когда детали свариваются аналогично точечной сварке- в отдельных точках. Положение этих точек соответствует выступам- рельефам – на одной или обеих свариваемых поверхностях. Усилие на детали передается через электрод- плиты, между которыми зажимаются свариваемы изделия.

3)Шовная- когда детали соединяются швом, состоящим из отдельных сварных точек, перекрывающих одна другую. Шовная сварка выполняется с помощью одного или двух вращающихся электродов, через которые передается ток и усилие осадки.

4)Стыковая сварка- когда детали свариваются по всей поверхности контакта под воздействием нагрева электрическим током и сжимающего усилия.

Механические способы сварки.

К механическим видам сварки относятся: холодная и ультразвуковая сварка; сварка трением; сварка взрывом.

Сварка трением.

Сварка трением – сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным относительным перемещением свариваемых частей или инструмента.

Трение поверхностей осуществляется вращение или возвратно- поступательным перемещением сжатых заготовок.

В результате нагрева и сжатия происходит совместная пластическая деформация. Сварное соединение образуется в следствие возникновения металлических связей между чистыми контактирующими поверхностями свариваемых заготовок. Оксидные пленки на соединяемых поверхностях разрушаются в результате трения и удаляются в радиальных направлениях за счет пластической деформации .

Основные параметры сварки трением: скорость относительного перемещения свариваемых поверхностей, продолжительность нагрева, сила сжатия, величина пластической деформации, т.е. осадки. Требуемый для сварки нагрев обусловлен скоростью вращения, осевой силой и временем вращения. Для получения качественного соединения в конце процесса необходимы быстрое прекращение движения и приложение осадочного сдавливания.

Параметры режима сварки трением зависят от свойств свариваемого металла, площади сечения, конфигурации изделия. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др.