Диффузионная сварка
Диффузионная сварка – способ сварки давлением в вакууме приложением сдавливающих сил при повышенной температуре.
Свариваемые детали тщательно зачищают, сжимают, нагревают в вакууме специальным источником тепла до температуры рекристаллизации (0,4 Тпл), и длительно выдерживают. В начальной стадии процесса создаются условия для образования металлических связей между соединяемыми поверхностями. Низкое давление способствует удалению поверхностных пленок, а высокая температура и давление приводят к уменьшению неровностей поверхностей и сближению их до нужного расстояния. Затем протекают процессы диффузии в металле, образуются промежуточные слои, увеличивающие прочность соединения. Соединения получают при небольшой пластической деформации. Изменение размеров мало.
Сварка может осуществляться в среде инертных и защитных газов: гелий, аргон, водород.
Способ применяется для соединения металлов, металлов и полупроводников, а также других неметаллических материалов.
Диффузионная сварка широко применяется в космической технике, в электротехнической, радиотехнической и других отраслях промышленности.
Ультразвуковая сварка
Ультразвуковая сварка. Сварка осуществляется с использованием ультразвуковых колебаний металлов частотой 15…170 кГц и, кроме того, производится сжатие деталей с заданными усилиями. В месте сварки возникают значительные силы трения, повышающие температуру металла, что способствует пластической деформации микровыступов; происходит дробление поверхностных пленок, обеспечивающее перемещение атомов металла при значительно меньшем давлении, чем при холодной сварке. В зоне контакта при этом образуется прочное неразъемное соединение деталей.
Ультразвуковую сварку применяют для сварки внахлестку изделий из листов толщиной до 1 мм, из высокопластичных металлов (алюминия, меди, никеля ,циркония) методом точечной и роликовой сварки.
Ультразвуковая сварка обеспечивает соединение тонких листов без расплавления металла с незначительной их деформацией. Прочность такого соединения почти равна прочности основного металла.
На рис. 15.2 приведена схема ультразвуковой установки для сварки металлов. Магнитострикционный вибратор 1 (преобразователь) представляет сердечник с навитой на него обмоткой, питающейся от высокочастотного генератора. К вибратору крепится (обычно пайкой) волновод 3, имеющий коническую или криволинейно-коническую форму. Наконечник 4 волновода сделан из твердой инструментальной стали. Между наконечником и опорным электродом 5 зажимается свариваемое изделие 6, находящееся под давлением рычажно-пневматической и рычажно-грузовой системы.
При подаче напряжения на катушку 2 вибратор совершает колебание вдоль оси ОО и передает их волноводу λ – длина, волны звуковых колебаний; 2λf – амплитуда колебаний наконечника).
Сварка трением
Сварка трением – способ сварки давлением при воздействии теплоты, возникающей при трении свариваемых поверхностей.
Сварка трением применяется для соединений встык стержней, труб, инструментальных заготовок, для приварки днищ газовых баллонов и др. После нагрева торцов деталей производят их осадку, в результате чего получают прочное неразъемное соединение. Промышленность изготовляет специальные станки для сварки трением.
Свариваемые заготовки устанавливают соосно в зажимах машины, один из которых неподвижен, а другой может совершать вращательное и поступательное движения. Заготовки сжимаются осевым усилием, и включается механизм вращения. При достижении температуры 980…1300°С вращение заготовок прекращают при продолжении сжатия.
Рис. 15.2. Схема ультразвуковой установки для сварки металлов
Иногда сварку трением производят через промежуточный вращаемый элемент или заменяют вращательное движение вибрацией.
Сваркой трением можно сваривать заготовки диаметром 0,75…140 мм.
Преимущества способа: простота, высокая производительность, малая энергоемкость, стабильность качества соединения, возможность сварки заготовок из разнородных материалов.
Для сварки трением при монтаже оборудования в случае отсутствия необходимого сварочного оборудования можно использовать токарные станки.
Производительность машины МП–1 для сварки трением составляет 150 сварок в час стальных деталей, у которых диаметр поверхности трения равен 10…22 мм.