6.2 Термомеханическая сварка

Самым древнейшим способом соединения стальных заготовок является кузнечная сварка (рис.6.6), при которой заготовки при высокой температуре совместно проковываются, разделяющая их пленка окислов железа разрушается, а в результате пластической деформации кристаллы металла из различных частей заготовки сближаются на межатомные расстояния и происходит их соединение.

Такая сварка применяется сейчас в основном в художественной ковке. Однако сам физический принцип такого соединения широко используется, например, при получении биметаллических листов совместной прокаткой (рис.6.6). Так можно получать, например, листы из алюминиевого сплава покрытые слоем чистого алюминия, стальные листы со слоями коррозионностойкой стали и т.д.

Рис.6.6

Электроконтактные виды сварки (рис.6.7) основаны на нагреве зоны контакта двух частей заготовки в зоне их стыка при их механическом сдавливании.

Процесс может быть реализован , если электрическое сопротивление контакта заготовок превышает сопротивление всей электрической цепи. Тогда в зоне контакта будет выделяться тепловая мощность W = I ²  R_k , где I - величина эл.тока в цепи, R_k - сопротивление контакта

Рис.6.7

Такими способами сваривают прутки из различных металлов встык ( при производстве инструмента) , листовой материал ( кузова автомобилей, корпусные изделия из тонколистового материала и т.д.)

6.3.Технологические возможности методов сварки.

1.Свариваемые материалы. Методы сварки практически позволяют соединять все виды металлов и даже неметаллов. Однако каждый конкретный метод сварки предназначен для сварки определенного набора материалов.

2.Форма. Сварка позволяет получать изделия самой сложной формы, что и естественно, так как соединяя между собой даже части простейшей формы можно получить сколь угодно сложную по форме конструкцию. Так телевышка, мост состоят из простейших по форме деталей стержневой формы.

3.Размеры. Не ограничены. Пролеты мостов, вышки длиной сотни метров, а сварные трубопроводы для нефти и газа - сотни км.

В то же время сварка применяется и в микроэлектронике для соединения изделий размером менее 0,01мм.

4.Точность. Данный параметр определяется в очень широких пределах. Если электродуговая сварка приводит к значительной тепловой деформации заготовки и точность ее весьма невелика - допустимые отклонения выше 0.1мм и могут составлять более 1мм, то в микроэлектронике погрешность может не превышать 0.01мм.

5,Шероховатость. Шероховатость наиболее распространенных видов сварки весьма высока и превышает 0,1мм. Поэтому сварные швы на важных в функциональном отношении поверхностях обрабатываются механически , например, шлифованием. Так при сварке труб для газопровода или нефтепровода образующиеся неровности на внутренней поверхности трубы приводят к увеличению сопротивления прокачиванию. Поэтому они должны быть обработаны, что в технологическом отношении представляет определенные трудности.

Сварка. Терминология

Сварка – технологический процесс формирования неразъемного соединения материалов посредством установления между ними межатомных связей при термическом, механическом или термомеханическом воздействии. На сегодняшний день существует более 70 различных технологий сварки.

Для получения неразъемного соединения свариваемые детали необходимо сблизить на расстояние ~ 4·10^-10м, при котором между ними произойдет преодоление энергетического барьера потенциальной энергии системы атомов поверхностных слоев и образуются общие межатомные, межионные и металлические связи. Сближению деталей до нужного расстояния препятствуют неровности поверхности, а также находящиеся на ней загрязнения и оксидные пленки. Для преодоления их влияния необходимо затратить энергию, которая при сварке передается свариваемым поверхностям двумя физическими процессами: нагревом и давлением.

Сварка является наиболее важным способом получения неразъемных соединений из различных материалов, свариваются металлы и сплавы, керамика, стекло, пластмассы, разнородные материалы.