3.2.3. Специальные способы сварки
В ряде случаев они эффективно используются вместо сварки плавлением и контактных способов, несмотря на небольшой темп роста и объём применения. Это относится к таким способам, как сварка трением, ЭЛС, сварка взрывом, диффузионная сварка, ультразвуковая и т.д., а также к различным видам пайки.
Электронно-лучевая сварка перспективна для сварки активных и тугоплавких металлов. К началу 1975 года в мире работали 1300–1400 установок, в 1980 г. – 6000 штук, к 2000 году их число достигло 10000 штук. Электронный луч обладает большой мощностью, изменяющейся в широком диапазоне, поэтому ЭЛС можно использовать и в электронике, и приборостроении, а также при изготовлении крупногабаритных изделий. Она широко используется в машиностроении, тракторном машиностроении – блок шестерён, детали коробки передач и т.д.
Сварка трением. В 1980 году мировой парк машин для сварки трением составлял 4500 штук. Она относится к одному из способов, который в последние годы интенсивно развивается во всех странах мира. Она применяется для сварки стыковых и Т-образных соединений, в которых круглые детали привариваются к плоским поверхностям (рис. 3.3). При этом необходимо, чтобы хотя бы одна деталь была телом вращения.
Рис. 3.3. Виды соединений при сварке трением
Способ производителен, обеспечивает высокое качество сварных соединений, хорошо поддаётся механизации и автоматизации; не требуется газовая и другая защита зоны сварки.
Диффузионной сваркой можно сваривать разнородные металлы и сплавы с резко отличающимися теплофизическими характеристиками, а также соединять малопластичные и тугоплавкие материалы.
К недостаткам можно отнести необходимость тщательной подготовки и подгонки соединяемых поверхностей, значительные затраты для сварки в вакууме.
Применяется диффузионная сварка в электронной промышленности для получения вакуум-плотных швов, термостойких и вибростойких соединений, можно приваривать, например, фольгу к массивной детали.
Ультразвуковая сварка применяется для сварки как металлов, так и пластмасс. Легко соединяются пластичные металлы (медь, алюминий, серебро и т.д.) между собой и в сочетании с малопластичными металлами (рис. 3.4). Можно выполнять сварку металлов со стеклом, керамикой. Особенностью является то, что не требует тщательной подготовки свариваемых поверхностей.
Для сварки применяются колебательные системы различных типов.
а б в
Рис. 3.4. Ультразвуковая сварка
Основной тип соединений – нахлёсточный. Сварка может выполняться точечными и непрерывными швами. Диапазон толщин – от микрон до 1 мм. Толщина второй детали может не ограничиваться.
Холодная сварка обеспечивается за счёт совместных пластических деформаций соединяемых деталей без внешнего нагрева, при этом температура, при которой происходит сварка, может быть сколь угодно низкой и даже отрицательной. Сваривают пластичные металлы, определяемые критерием свариваемости. Схемы сварки: точечная, шовная, стыковая. Точечной сваркой можно сваривать, например, листовой алюминий толщиной 0,1–10 мм; стыковой сваркой – провода площадью до 650 мм2.
Сварка пластмасс. Процесс сварки происходит в пределах температурного интервала сварки (ТИС) пластмасс Способы сварки: контактно-тепловая листов и труб, сварка газовым теплоносителем с присадочным и без присадочного материала, сварка ТВЧ, УЗС, трением, сварка лучом лазера и т.д.
Наплавка. Применяют для нанесения на поверхность изделия слоя материала с заданным составом и свойствами. Используется как при изготовлении новых деталей (например, клапанов двигателей внутреннего сгорания), так и при восстановлении изношенных деталей (например, колёсных пар железнодорожного подвижного состава). Для наплавки используют способы дуговой сварки. Широко применяются способы наплавки под флюсом, порошковыми проволоками и лентами. В настоящее время применяются различные специальные способы наплавки – вибродуговая, плазменная, газопорошковая, с индукционным нагревом, электрошлаковая, электроконтактная и др.