4.6.2. Сварка трением

Сварка трением относится к процессам, в которых используются взаимное перемещение свариваемых поверхностей, давление и кратковременный нагрев. Сварка трением происходит в твердом состоянии при взаимном скольжении двух заготовок, сжатых силой Р. Работа, совершаемая силами трения при скольжении, превращается в теплоту, что приводит к интенсивному нагреву трущихся поверх­ностей. Трение поверхностей осуществляется вращением или возвратно-поступательным перемещением сжатых заготовок (рис. 4.15). В результате нагрева и сжатия происходит совместная пластическая деформация. Сварное соединение образуется вследствие возникнове­ния металлических связей между чистыми контактирующими поверхностями свариваемых заготовок. Оксидные пленки на соединяемых поверхностях разрушаются в результате трения и удаляются за счет пластической деформация в радиальных направлениях.

Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы и сплавы с различными свойствами, например медь со сталью, алюминий с титаном и др. В промышленности сварку трением применяют при изготовлении режущего инструмента, различных валов, штоков с поршнями, пуансонов и т. п.

в) г)

Рис. 4.15. Схемы сварки трением: а — с вращением

одной детали; б — с вращением обеих деталей;

в - с вращающейся вставкой; г — с возвратно-поступательным движением одной детали

4.6.3. Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка относится к процессам, в которых используют давление, нагрев и взаимное трение свариваемых поверхностей. Силы трения возникают в результате действия на заготовки, сжатие осевой силой Р, механических колебаний с ультразвуковой частотой. Для получения механических колебаний высокой частоты используют магнитострикционный эффект, основанный на изменении размеров некоторых материалов под действием перемен­ного магнитного поля. Изменения размеров магнитострикционных материалов очень незначительны, поэтому для увеличения ампли­туды и концентрации энергии колебаний и для передачи механических колебаний к месту сварки используют волноводы, в боль­шинстве случаев сужающейся формы.

В результате ультразвуковых колебаний в тонких слоях контакти­рующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разруша­ющие поверхностные пленки.

Тонкие поверхностные слои металла нагреваются, металл в этих слоях немного размягчается и под действием сжимающего усилия пластически деформируется. При сближении поверхностей на рас­стояние действия межатомных сил между ними возникает прочная связь. Сравнительно небольшое тепловое воздействие на сваривае­мые материалы обеспечивает минимальное изменение их структуры, механических и других свойств.

Ультразвуковой сваркой можно получать точечные и шовные соединения внахлестку, а также соединения по замкнутому контуру. Ультразвуковой сваркой мо­жно сваривать заготовки толщиной до 1 мм и ультратонкие заготовки толщиной до 0,001 мм, а также приваривать тонкие листы и фольгу к заготовкам неограниченной толщины.

Этим способом можно сваривать металлы в однородных и разнородных сочетаниях, например алюминий с медью, медь со сталью и т. п.

Ультразвуковую сварку применяют в приборостроении, радиоэлектронике, авиационной промышленности и других отраслях.