33. Холодне зварювання

Холодне зварювання ( kaltpressschweissen; cold welding; холодная сварка) - це зварювання тиском при великій пластичній деформації без зовнішнього нагрівання деталей, які з'єд­нуються. Холодне зварювання здійснюється шляхом спільного пла­стичного деформування з'єднуваних металів, у результаті чого між ними встановлюється міжатомний зв'язок. Зближення поверхонь на міжатомні відстані та їх активація забезпечуються значними пластич­ними деформаціями, що складають 55... 90 %.

Основними типами з'єднань є з'єднання внапуск та встик. Стерж­ні, смуги, профілі або дроти 2 зварюють встик шляхом їх стискування один з одним, установлюючи певний виліт із затискачів 1 зварюваль­ної установки

Листи товщиною 0,2... 15 мм зварюють унапуск шляхом втиснен­ня пуансонів 2 в деталі, які з'єднуються, з однієї або з двох сторін (рис.7.1 б,в).

З'єднання внапуск можуть бути точковими, лінійними, кільцеви­ми і шовними.

Для холодного зварювання характерні великі пластичні деформа­ції, тому його застосовують для з'єднання високопластичних металів. Для з'єднання малопластичних металів розроблено схему зварювання з використанням прокладок із високопластичних металів. Наприклад, зварювання сталі можна виконувати з прокладкою з алюмінію або відпаленої міді. У цьому випадку з'єднуються різнорідні метали.

Принципова відмінність холодного зварювання від інших спосо­бів зварювання тиском полягає в необхідності видалення оксидних плівок та адсорбованих газів із зони контакту механічним шляхом за рахунок інтенсивної пластичної деформації. Надалі пластична дефор­мація, як і при інших способах зварювання тиском, забезпечує утво­рення фізичного контакту, активацію поверхонь, їх схоплювання та взаємодію, але ці процеси мають свої кінетичні особливості. При хо­лодному зварюванні величина накопиченої деформації, необхідної для утворення міцного з'єднання, значно більша, ніж при інших способах зварювання тиском із підігрівом.

34. Дифузійне зварювання

Дифузійне зварювання (diffusionschweiseen, diffusionwelding, диффузузионная сварка) - це зварювання тиском, здійснюване за рахунок взаємної дифузії атомів контактуючих деталей при дії підвищеної температури і незначної пластичної деформації. З'єднання утворюється в результаті спільної дії температури Т і тиску Р протягом певного часу t. Час зварювання складає від декількох хвилин до десятків хвилин. Схему дифузійного зварювання показано на рисунку 2.73.

1,2- деталі; 3 – нагрівач

Рисунок 1 - Схема дифузійного зварювання і розподілу температури нагрівання деталей, що з'єднуються

Характерна особливість традиційного способу дифузійного зварювання - застосування відносно високих температур нагрівання і низьких тисків, які менші границі плинності з'єднуваного матеріалу. Зближення поверхонь на міжатомні відстані відбувається за рахунок деформації повзучості. Для захисту металу можливе використання газових і рідких середовищ, але, звичайно, зварювання ведуть у вакуумі.

Дифузійне зварювання у вакуумі (ДЗВ) розроблено в 1953 р. доктором технічних наук, професором Миколою Федотовичем Казаковим. Він запропонував технологічну характеристику процесу, прийняту Міжнародним інститутом зварювання. За цією характеристикою, дифузійне зварювання матеріалів у твердому стані - це спосіб отри­мання монолітного з'єднання, що утворюється внаслідок виникнення міжатомних зв'язків у результаті зближення контактних поверхонь за рахунок локальної пластичної деформації при підвищеній температурі, яка забезпечує взаємну дифузію в поверхневих шарах з'єднуваних матеріалів.

Дифузійне зварювання застосовують для з'єднання як однорідних, так і різнорідних матеріалів. Температура зварювання в більшості випадків складає 0,6...0,8 температури плавлення (за абсолютною шкалою) металу, що зварюється, або більш легкоплавкого в різнорідних сполученнях.

При з'єднанні однорідних матеріалів параметри режиму зварювання можуть бути розраховані, виходячи з умов утворення фізичного контакту при повзучості та об'ємної взаємодії. Тривалість утворення фізичного контакту визначається за рівняннями, залежно від тиску і температури зварювання. У випадку зварювання різнорідних матеріалів необхідно враховувати тривалість процесу активації більш твердого матеріалу , а також можливість утворення крихких проміжних фаз, що вимагає жорсткого контролю дифузійних процесів.

Дифузійне зварювання виконують за двома схемами: без проміжних прокладок і з проміжними прокладками. При зварюванні різнорідних матеріалів, які значно відрізняються за своїми властивостями, наприклад, коефіцієнтами термічного розширення, застосування високопластичних прокладок із нікелю, міді, алюмінію дозволяє знизити рівень напружень у з'єднанні. За допомогою проміжних прокладок можна отримати зварні з'єднання без утворення крихких інтерметалідних фаз між різнорідними матеріалами, знизити температуру зварювання однорідних матеріалів тощо.