13.2. Термокомпрессионная сварка

Это – разновидность холодной сварки, при которой заготовки подогревают до температуры образования эвтектики соединяемых материалов, а затем их деформируют за счет внешнего давления. Более правильно – это микросварка давлением с подогревом.

Заготовки сваривают за счет направленной пластической деформации, как и при холодной сварке. Как правило, сварку производят в атмосфере защитных газов (аргон, смесь аргона с азотом и др.).

Область применения: монтаж полупроводниковых микроприборов и интегральных схем. Сваривают высокоэлектропроводные материалы с электропроводными тонкими пленками, напыленными на диэлектрические подложки; золотые, алюминиевые и медные проводники диаметром от 0,01 до 0,15 мм. Для сварки используют монтажные подогреваемые столики, либо нагреваемый монтажный инструмент.

Область применения крайне ограниченна.

13.3. Сварка трением

Сварка трением впервые была предложена и осуществлена в СССР в 1956 г. инженером А.И.Чудиковым. При этом способе используют давление и кратковременный нагрев свариваемых поверхностей. Сварка трением происходит в твердом состоянии при взаимном скольжении двух заготовок, сжатых внешней силой Р. В результате нагрева за счет трения и сжатия возникает совместная пластическая деформация и образование металлических связей между поверхностями заготовок, то есть сварка. Окисные и жировые пленки, а также неровности поверхностей при этом – разрушаются и удаляются.

Технологические параметры процесса: скорость взаимного движения, время нагрква, удельное давление при сжатии и осадке.

Известны четыре принципиальные схемы процесса (рис. 13.2.).

Свариваемые материалы: одинаковые и разные по химсоставу стали, однородные и разнородные цветные металлы и сплавы (медь со сталью, медь с алюминием).

Примеры изделий – режущий инструмент (сверла, фрезы), валы, штоки с поршнями, пуансоны. Основные типы сварных соединений показаны на рис. 13.3.

Главная проблема способа – мгновенная остановка разогретых заготовок, после чего производится их осадка. Первые опыты по сварке трением производились на токарных станках. В настоящее время в промышленности используют специальное технологическое оборудование, позволяющее производить быстрый запуск и мгновенную остановку шпинделя.

Основные операции процесса сварки: вращение, притирка, нагрев, торможение, осадка (проковка). Скорость взаимного перемещения – 2,6–3 м/с. Диаметр заготовок – от 20 до 120 мм, площадь сечения – до 8000 мм². При сварке цилиндрических заготовок с листом или массивоной заготовкой вокруг зоны сварки протачивают неглубокую канавку – ловушку для грата.

Область применения способа: станкостроение, ядерная энергетика, инструментальное производство, автотракторное машиностроение и даже космос.

Достоинства способа: высокая производительность (до 60–150 циклов в час); высокое качество сварных соединений; возможность сварки разнородных материалов; не требуется дополнительных сварочных материалов; снижение затрат энергии в 5–10 раз по сравнению с контактной стыковой сваркой; допускается невысокое качество свариваемых поверхностей (коррозия, грязь, масло, непараллельность до 5–7).

Недостатки: необходимость в последующей механообработке для удаления грата; высокая стоимость технологического оборудования; ограниченная номенклатура заготовок; необходимость в мгновенной остановке заготовок; ограничения по сечению заготовок (до 8000мм²); необходимость в последующем отжиге при сварке среднеуглеродистых и разнородных сталей.