Лекция № 8. Холодная сварка.

8.1. Сущность холодной сварки металлов.

Холодная сварка – сварка давлением при значительной пластической деформации без нагрева свариваемых частей внешними источниками тепла.

Метод холодной сварки основан на использовании пластической деформации, с помощью которой разрушают на свариваемых поверхностях хрупкую пленку окислов - основное препятствие для соединения металлов. Образование цельнометаллического соединения происходит за счет возникновения металлических связей между соединяемыми металлами. Эти связи возникают между атомами при сближении поверхностей соединяемых металлов на расстоянии порядка (28)10^-7 мм в результате образования общего электронного облака, взаимодействующего с ионизированными атомами обеих металлических поверхностей.

8.1.1.Преимущества холодной сварки:

- малая стоимость;

- высокая производительность;

-  возможность автоматизации работ во взрыво- и огнеопасной среде;

- возможность сварки деталей с нанесенной изоляцией;

- высокая гигиеничность процесса.

8.1.2. Области применения холодной сварки.

Холодной сваркой можно сваривать металлы, имеющие высокие пластические свойства: алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, кадмий, никель, свинец, олово, цинк, титан, серебро и др. Этот способ сварки применяют при сварке разнородных металлов, например, меди с алюминием.

8.2. Виды холодной сварки.

В промышленности в основном применяют два вида сварки: сварка внахлестку и сварка встык.

При сварке внахлестку свариваемые детали собирают внахлестку и помещают под пресс. Сварное соединение образуется за счет пластической деформации деталей.

В практике применяют следующие виды сварки: без предварительного зажатия свариваемых деталей, с предварительным зажатием свариваемых деталей, с односторонним деформированием свариваемых деталей.

1) Точечная сварка без предварительного зажатия деталей.

Рис. 8.1. Схема сварки без предварительного зажатия свариваемых деталей.

Детали 1, подготовленные к сварке, устанавливаются между соосно расположенными пуансонами 2. При воздействии определенного усилия рабочие выступы пуансонов вдавливаются в металл, обеспечивая необходимую для его сварки деформацию. Наиболее рациональная форма рабочих выступов пуансонов прямоугольная и круглая. Ширину или диаметр рабочего выступа пуансона берут равными 1-3 толщины свариваемых деталей в зависимости от толщины последних.

2) Точечная сварка с предварительным зажатием детали.

Этот способ сварки позволяет устранить основные недостатки, присущие способу сварки без предварительного зажатия деталей.

Рис. 8.2. Схема сварки с предварительным зажатием свариваемых деталей.

Зажатие деталей между опорными частями (прижимами) 2 производят до вдавливания рабочих выступов пуансонов 3 в металл (деталь) 1 или одновременно с ним. За счет этого устраняется коробление свариваемых деталей и увеличивается прочность сварного соединения. При этом способе сварки давление на прижимы рекомендуется применять 29,4-49МПа. Площадь прижима должна превышать площадь торца рабочего выступа пуансона в 15-20 раз.

При сварке полосовых материалов (рис. 8.3) рекомендуется применять зажимные плиты (кондукторы). В плитах делают сквозные калибровочные отверстия 3 по размерам и форме рабочих пуансонов 4, служащие для них направляющими.

Рис. 8.3. Схема сварки с предварительным зажатием свариваемых деталей в кондукторе.

Использование этих кондукторов дает возможность уменьшить массу сварочных клешей, исключает разметку и прихватку деталей перед сваркой.

3) Точечная сварка с односторонним деформированием.

Этот способ сварки применяют в том случае, когда требуется особенно ровная поверхность сварного соединения с какой-то одной стороной соединения по техническим или эстетическим требованиям.

Рис. 8.4. Схема точечной сварки с односторонним деформированием свариваемых деталей.

В этом случае соединяемые внахлестку детали 1 располагаются на плоском основании 4, а рабочий пуансон 3 заданной формы и размеров вдавливается в эти детали.

Прочность сварного соединения при одностороннем деформировании достигает максимального значения при глубине вдавливания пуансона около 60% толщины свариваемых деталей.

Процесс сварки выполняют на любых механических, пневматических или гидравлических прессах, создающих необходимое давление. Рабочие части пресса - пуансоны, зажимные плиты, направляющие и фиксирующие детали - изготовляют применительно к свариваемым деталям. Пуансоны применяют различной формы: круглые (плоские и сферические), клиновидные, квадратные, прямоугольные, эллиптические, в зависимости от конфигурации изделия.