Холодная сварка. - раздел История, Краткие сведения из истории сварки Холодная Сварка – Один Из Видов Сварки В Твердой Фазе Со Значительной Объемно...
Холодная сварка – один из видов сварки в твердой фазе со значительной объемной статической деформацией без применения нагрева. Сварка осуществляется на воздухе при комнатной температуре, которая для большинства металлов ниже температуры рекристаллизации. При холодной сварке соединения металлов происходит в твердом состоянии вследствие образования металлических связей на чистых свариваемых поверхностях при их совместном пластическом деформировании. Образование связей возможно, если атомы металла на свариваемых поверхностях сблизятся на расстояние, соизмеримое с параметром кристаллической решетки, где вступают в действие межатомные силы.
В реальных условиях нет идеально чистых и гладких металлических поверхностей. На них имеются неровности, выступы, окисные, адсорбированные пленки, органические пленки, которые препятствуют сближению поверхностей на расстояния действия межатомных сил. Поэтому холодная сварка возможна только при значительных пластических деформациях приводящих к сминанию выступов, разрушению и раздроблению поверхностных слоев и их удалению из зоны сварки вследствие пластического течения. В результате в контакт вступают по всей свариваемой поверхности чистые слои металла, между которыми образуется металлическая связь.
Применение холодной сварки ограничивается физическими свойствами материалов. Сварке хорошо подвергаются только мягкие металлы: медь, алюминий, свинец, олово, золото, серебро, чистый титан, никель, а также их сочетания. Параметрами режимов холодной сварки являются удельное давление, величина вылета деталей из цанг (при стыковой сварке), диаметр пуансона, степень деформации.
Величина удельного давления выбирается в зависимости от физико-механических свойств металлов. Рекомендуемое удельное давление при стыковой сварке алюминиевых деталей 180…250 кг/мм2, медных 650…800 кг/мм2, для разнородных металлов, например, алюминий – медь – 500…650 кг/мм2.
При сварке деталей встык важным технологическим параметром является длина выпущенного из зажимной цанги конца детали, так как она на ряду с усилием сдавливания определяет степень деформации. Степень пластической деформации, необходимая для получения качественного соединения, зависит от свойств металла, толщины соединяемых деталей, способов подготовки поверхностей под сварку, толщины и свойств окисной пленки, схемы деформирования. При слишком большой деформации происходит ослабление сечения деталей, что снижает прочность; глубокие вмятины от пуансонов при точечной или шовной сварке ухудшают внешний вид деталей. Диаметр пуансона определяют в зависимости от толщины метала. Для шовной сварки алюминия рекомендуются ролики d=50δ с шириной рабочего выступа (1…4)δ.
Холодная сварка по форме сварного соединения может быть точечной (рис. 1.1), шовной (рис. 1.2, а), стыковой (рис. 1.2, б). Холодную сварку можно осуществлять путем сдавливания соединяемых изделий с одновременным их тангенциальным относительным смещением (рис. 1.3). Этот способ сварки получил название сварки сдвигом.
а)
| 
б)
|
Рис. 1.1. Схемы точечной сварки: а – одним пуансоном; б – двумя пуансонами; 1 – пуансоны; 2 – свариваемые детали; Р – усилие сжатия
| 
|
| a)
| б)
|
Рис. 1.2. Схемы холодной сварки: а – шовная; б – стыковая; 1 – ролики: 2 – свариваемые детали; 3 – зажимные цанги; Р – усилие сжатия; L – вылет детали из цанг
Рис. 1.3. Схема холодной сварки: Р – усилие сжатия; Т – усилие сдвига
При точечной сварке в качестве инструмента используются пуансоны цилиндрической или другой формы, при шовной – ролики. Более высокой и стабильной прочность соединения получается при двустороннем деформировании пуансоном и роликами. Пуансоны и ролики рекомендуется изготавливать с уступами. Эти уступы в завершающий момент прижимают детали и ограничивают их деформацию. Если изделия выполнены из материалов сравнительно малой пластичности толщиной более 4 мм, то из-за деформации деталей в процессе сварки каждой последующей точки может быть разрушена предыдущая точка. Для устранения этого явления производят холодную сварку с предварительным зажатием (рис. 1.4). Прижим 2 детали 1 фиксируется еще до начала сварки или одновременно с ней.
Основная трудность подготовки поверхности деталей под сварку заключается в тщательном удалении с нее органических и окисных пленок. Органические пленки – это тонкие пленки масел, жирных кислот и парафинов, покрывающие свариваемые поверхности. Препятствуют сварке также пленки адсорбированных на поверхности газов.
При точечной и роликовой сварке поверхность рекомендуется зачистить механическими щетками, торцы деталей под стыковую сварку при сварке проводов сравнительно небольшого диаметра – с помощью ручных кусачек или механического ножа, а торцы деталей большого сечения подвергают механобработке. При этом необходимо обеспечить параллельность свариваемых поверхностей обеих деталей и отсутствие на них жировых загрязнений.
| 
|
| а
| б
|
Рис. 1.4. Схема сварки с предварительным сжатием: а – до сварки; б – после сварки; 1 – свариваемые детали; 2 - прижим; 3 – рабочие пуансоны;
Р – усилие сварки; Q – усилие прижима
Пластичность металла может быть повышена подогревом до соответствующей температуры. Так, например, высокопрочные алюминиевые сплавы при температуре 300…350°С свариваются за счет соответственно направленной пластической деформации подобно чистому алюминию при комнатной температуре.
Холодной сваркой успешно соединяют металлы, обладающие хорошими пластическими свойствами. Этот способ сварки нашел применение главным образом в приборостроении, для соединения алюминиевой оболочки кабелей, при сварке корпусов полупроводниковых приборов, при изготовлении бытовых приборов из алюминия – чайников, подставок, каркасов, в электромонтажном производстве для сварки проводов и шин внахлестку и встык при монтаже сетей связи, троллейбусных проводов, электропроводки в домах. В летательных аппаратах встык варят шпангоуты. Холодная сварка нашла применение при изготовлении теплообменников для холодильников. В последнее время достигнуты успехи в сварке полупроводниковых материалов.
Одним из направлений применения холодной сварки является ее сочетание с обработкой давлением: прокаткой, высадкой, штамповкой, вытяжкой и т.п. С помощью последней, например, получают биметаллические переходники из алюминия и коррозионно-стойкой стали, которые затем используются в бес фланцевых соединениях трубопроводов летательных аппаратов.
Холодную точечную сварку можно выполнять на любых прессах: гидравлических, эксцентриковых и т. п. Если сваривается несколько точек за один ход пресса, то требуются прессы усилием 500…1000 кг. Для сварки одной точки достаточны прессы усилием 50…100 кг.
Такие пресса выполняются с ручным или педальным приводом и довольно широко применяются в электромонтажных работах. Для стыковой сварки алюминиевых и медных проводов сечением 2.5…10 мм2 и используются ручные клещи типа КС – 6. Масса клещей 1.4 кг. Свежеобрезанные концы проводов зажимают в губках клещей и сваривают при нажатии на ручки. Выдавленный металл (грат) обрубается заостренными на клин зажимными губками.
Для стыковой холодной сварки применяют специальные машины типа МСХС – 30, МХСА – 50, МСХС – 60 и другие. Они различаются по мощности, используются для сварки стержней, проводов и армирования шин различных сечений (от10 до 700 мм2).
.
Все темы данного раздела:
Краткие сведения из истории сварки.
Сварка, как метод соединения металлов, известна с тех пор, как человек начал изготавливать изделия из металлов. Изделия, сваренные печной (кузнечно- горновой) сваркой или соединенные пайкой, найден
Пламя газовой горелки.
Пламя горючих газов, сжигаемых в специальных горелках в смеси с технически чистым кислородом, широко применяют в сварочной технике. В зависимости от рода горючего газа получается различная максимал
Электрическая дуга.
Электрическая дуга, являясь одним из основных источников тепла при сварке плавлением, представляет собой вид электрического разряда в газах. Для дуги, используемой при сварке характерны очень высок
Струя плазменной горелки.
Представляет собой разновидность электрической дуги, горящей при повышенном давлении и не имеющей возможности свободно расширяться (сжатая дуга, рис. 2.6).
Струя плазмы характеризуется бол
Электронный луч.
Если получить достаточно мощный поток электронов, движущихся с большой скоростью, то такой поток можно использовать для сварки. Высокая скорость электронов достигается применением высокого ускоряющ
Луч лазера.
Для технологических целей (сварки, резки, термообработки) чаще применяют лазеры с твердым рабочим телом (рис.2.9), имеющим запас энергии в каждом импульсе порядка нескольких джоулей. Реже использую
Трение как источник тепла при нагреве.
При трении одного тела о другое в поверхностном слое на границе их раздела выделяется тепло. Это тепло при некоторых условиях может быть достаточным для значительного нагрева и сварки.
Пус
Джоулево тепло при сварке.
При пропускании тока в проводнике (рис.2.12) выделяется тепло, определяемое законом Джоуля-Ленца:
. (7)
Полная тепловая мо
Дуга как источник нагрева при ДС.
Сварочная дуга представляет собой длительный электрический разряд с газовым промежутком между электродами. Рассмотрим схему дугового разряда на примере дуги прямого действия, прямой полярности, т.е
Требования к ИП
1. Безопасное напряжение холостого хода Uxx. К сожалению, это требование не выполняется. По технике безопасности установлено безопасное напряжение 36В. Для устойчивого горения дуги требу
Сварочный трансформатор с магнитным шунтом.
Этот трансформатор (рис.3.6) разработал академик Никитин в 20-е годы. Имеет очень хорошие характеристики, обеспечивающие стабильный процесс ручной дуговой сварки. Основной недостаток - большая масс
Источники постоянного тока для дуговой сварки.
В некоторых случаях применение более дешевой ДС переменным током невозможно или затруднено. В этом случае для ДС применяют постоянный ток.
Сварка на постоянном токе имеет следующие достоин
Виды газовой защиты
При этом способе дуговой сварки зону плавления металла защищают от воздействия воздуха защитным газом. В качестве защитных газов применяют инертные (аргон, гелий) и активные (углекислый газ, водоро
Защитные свойства различных газов
При сварке в среде защитных газов применяют инертные, не взаимодействующие с металлом сварного шва газы (аргон, гелий и их смеси), и химически активные газы, участвующие в реакциях с металлом шва и
Электродные сварочные материалы
При дуговой сварке в среде защитных газов плавящимся электродом применяют сварочную проволоку диаметром 0.5…2.0 мм, реже – диаметром 2…3 мм с химическим составом, близким химическому составу сварив
Cварка в инертных газах
Аргонодуговая сварка получила наибольшее применение при производстве летательных аппаратов.
Аргон – инертный газ, открыт в 1895 году, в воздухе содержится до 1%. Аргон не вступает в химиче
Основные параметры аргонодуговой сварки
Наиболее важными параметрами, определяющими ход аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом и качество сварного шва, являются: род, полярность и величина тока; диаметр электрода, угол его заточки
Область применения аргонодуговой сварки
Аргонодуговая сварка – один из основных и широко распространенных способов сварки плавлением, которые применяются в самолетостроении и при производстве ракетно-космической техники и изделий ответст
Дуговая сварка в среде углекислого газа
Дуговая сварка сталей в среде углекислого газа угольным электродом впервые разработана в 1949 году в Киевском институте электросварки. В 1952 году в бывшем СССР впервые в мировой практике разр
Атомно-водородная сварка
Атомно-водородная сварка разработана в США в 1925 году. При этом способе сварки применяется дуга косвенного действия, которая горит между двумя вольфрамовыми электродами, установленными в специальн
Область применения плазмотронов, достоинства и недостатки плазменной сварки
Дуговые плазмотроны применяются для сварки, пайки, термической резки, напыления жаропрочных, теплостойких сплавов, тугоплавких металлов (титана, Тпл=1660°С; циркония, Тпл=1855
Электрошлаковая сварка
Электрошлаковая сварка разработана в Киевском институте сварки им. Е.О. Патона. При этом способе сварки плавление электродного металла и кромок свариваемого изделия происходит за счет тепла Q,
Оборудование для электрошлаковой сварки
В настоящее время существует достаточно большое количество различных по конструкции и назначению автоматических аппаратов для электрошлаковой сварки. В зависимости от способа перемещения аппараты м
Достоинства электрошлаковой сварки
1. Электрошлаковой сваркой можно сварить за один проход детали любой толщины, что позволяет избавиться от шлаковых включений.
2. Подготовка кромок свариваемого изделия проста и не требует
Недостатки электрошлаковой сварки
Этот способ сварки технически возможен при толщине деталей больше 16 мм и экономически выгоден при сварке изделий толщиной более 40 мм, позволяет сваривать только вертикальные швы.
Как пра
Область применения электрошлаковой сварки
Электрошлаковая сварка получила широкое распространение, оказала решающее влияние на характер и темпы технического прогресса в тяжелом, энергетическом, транспортном машиностроении. Применение этой
Электронно-лучевая сварка
Электронно-лучевая сварка впервые разработана в 1952 году во Франции. Источником нагрева служит электронный луч, который получают в глубоком вакууме с использованием электронно-лучевых пушек. Схема
Оборудование для электронно-лучевой сварки
Наибольшее распространение получили универсальные электронно-лучевые установки с относительно небольшими вакуумными камерами с объемом не более 1 м3. Так в бывшем СССР в самолетостроении
Достоинства электронно-лучевой сварки
Электроннолучевая сварка открывает широкие возможности для применения новых типов сварных швов, создания новых сварных конструкций, которые существенно расширяют область применения сварки плавление
Лазерная сварка
При этом виде сварки источником нагрева служит луч света, который получают в оптическом квантовом приборе, получившем название лазер. Появление лазеров является замечательным достижением науки в об
Свойства лазерного излучения
Ученые доказали, что при использовании обычного источника света (солнца, электрической лампы, дуги) его излучение невозможно сфокусировать фокусирующим устройством (каким бы оно совершенным не было
Сварочные установки с твердотельным лазером
Первые установки для сварки, термической резки и пробивки отверстий были созданы на твердотельных лазерах, в которых в качестве рабочего тела применен искусственный монокристалл рубина. Сейчас для
Сварочные установки с газовым лазером
Для сварочных установок применяются в основном лазеры на углекислом газе (СО2-лазеры). В качестве активных частиц возбуждения, в углекислый газ добавляют гелий и азот.
Маломощны
Достоинства и недостатки лазерной сварки
Высокая плотность энергии светового излучения лазера позволяет сваривать сварные швы с глубоким проплавлением и с малой зоной термического влияния (кинжальные швы). В отличие от электронно-лучевой
Контактная сварка
Контактная сварка – процесс образования неразъемного соединения в результате нагрева металла протекающим через детали электрическим током и пластической деформации зоны соединения.
Контактная точечная сварка
Впервые контактную точечную сварку применил в 1887 году русский ученый Н. Н. Бенардос. Он использовал стержневые угольные электроды. В 1900 году американский ученый Томсон для точечной сварки приме
Основные параметры режима точечной сварки
Анализ параметров, от которых зависит тепловая энергия Q=I2Rtсв, затрачиваемая на расплавление металла ядра необходимых размеров, с учетом потерь на нагрев электродов и окружа
Шунтирование тока
При последовательной сварке нескольких точек часть тока протекает через ранее сваренные точки (рис12.6).
В этом случае сварочный ток I2, протекающий через свариваемую точку, уме
Разновидности точечной сварки
По способу подвода тока к свариваемым деталям точечная сварка может быть двухсторонней и односторонней. Двухсторонняя одноточечная сварка рассмотрена выше, она нашла наибольшее применение. В некото
Машины переменного тока
Низкочастотные машины
Индуктивное сопротивление вторичного контура Xk машины зависит от частоты переменного тока ,
Машины постоянного тока
Машины постоянного тока (рис. 12.11) имеют различную мощность (W=120...675 кВА), они предназначены для сварки большинства конструкционных материалов. По сравнению с низкочастотными эти машины имеют
Конденсаторные машины для точечной сварки
В конденсаторных машинах (рис. 12.12) происходит медленное накопление энергии на батареи
Клеесварные соединения
В самолетостроении нашли применение клеесварные конструкции, которые получают точечной сваркой и склеиванием. Впервые клеесварные соединения были широко применены в конструкции самолета АН-24.В нас
Kонтактная шовная сварка
После контактной точечной сварки контактная шовная сварка нашла наибольшее применение при производстве летательных аппаратов. Шовная сварка – способ контактной сварки, при котором подвод тока к дет
Требования к конструированию узлов и деталей под контактную точечную и шовную сварку
Узлы летательных аппаратов, соединяемые точечной и шовной сваркой, по конструктивному признаку можно разделить на несколько групп: различные емкости типа тел вращения, плоские панели, панели одинар
Особенности точечной и шовной сварки отдельных металлов и сплавов
При контактной сварке металл в зоне образования сварного соединения подвергается термомеханическому воздействию, вызывающему протекание ряда процессов, определяющих в конечном счете качество сварно
Стыковая сварка сопротивлением
Сварка сопротивлением производится в такой последовательности: предварительное сжатие деталей усилием Р; включение тока и разогрев деталей в зоне стыка до температуры пластического состояния металл
Стыковая сварка оплавлением
Сваркой оплавлением можно сваривать различные материалы, в том числе высоколегированные стали, титановые, алюминиевые, медные сплавы.
Сварка оплавлением производится в такой последовательн
Машины для стыковой сварки
Машины для стыковой сварки классифицируютя по таким основным признакам: по способу нагрева – машины для сварки сопротивлением, непрерывного оплавления, с подогревом и импульсным оплавлением; по при
Конструкция и проектирование оснастки
В зависимости от формы свариваемого изделия, профиля сечения применяют различные зажимные губки на машинах для стыковой сварки.
Утолщения (усиления) в зоне сварки, выдавленный металл (грат
Диффузионная сварка
Диффузионная сварка впервые разработана в 1953 году советским ученым Н.Ф. Козаковым. В последующие годы шло дальнейшее развитие этого вида сварки, а также диффузионной пайки Диффузионная сварка.
Технологические особенности диффузионной сварки.
В технологии диффузионной сварки выделяют три этапа: технология подготовки соединяемых поверхностей под сварку – очистка, обезжиривание, точная подготовка; технология получения диффузионного соедин
Защитные среды при диффузионной сварке
При диффузионной сварке используют разнообразные защитные среды, состав которых зависит не только от химической активности свариваемых материалов, но и от экономичности и технологичности их использ
Особенности диффузионной сварки различных материалов
Диффузионная сварка конструкционных сталей не вызывают затруднений, можно использовать в качестве защитной среды
Углекислый газ, обеспечивается равнопрочность сварного соединения и сварива
Оборудование для диффузионной сварки
В зависимости от свариваемых материалов и конструкции изготавливаемых изделий сварка ведется на специально сконструированных установках или на серийно выпускаемом оборудовании – промышленных вакуум
Индукционно-прессовая сварка
Промышленное применение электрического индукционного нагрева относится к 40-м годам 20 столетия. Индукционный нагрев производят вихревыми токами (токами Фуко), возникающими в металле, внесенном в п
Сварка трением.
В 1956 г. токарь-новатор А.М. Чудиков предложил и практически осуществил сварку трением для ряда деталей. В этом виде сварки соединение получают при совместном пластическом деформир
Ультразвуковая сварка.
При сварке ультразвуком неразъемное соединение образуется при совместном воздействии на детали механических сдвигающих колебаний с ультразвуковой частоты (f = 20…230 Кгц), относительно небольшом сд
Сварка взрывом.
Сварка взрывом является разновидностью сварки давлением. Для совместной пластической деформации контактирующих слоев металла используется кинетическая энергия соударения движущейся детали, разогнан
Магнитоимпульсная сварка.
Сварное соединение образуется в результате соударения свариваемых деталей, вызванного воздействием импульса магнитного поля. Длительность импульса, скорость соударения, характер разрушения окисных
Сущность процесса пайки металлов
Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавле
Припои для пайки.
Припои подразделяют на две группы: готовые припои и образующиеся при пайке. Наиболее широкое распространение нашли готовые припои, которые классифицируют по следующим признакам: по температуре их
Контактно - реактивная пайка.
При этой пайке припой образуется в результате контактного плавления разнородных паяемых металлов или сплавов, а также покрытий на них или промежуточных прослоек.
Температура плавления так
Диффузная пайка.
Диффузной пайкой называют способ, при котором в процессе изотермической кристаллизации припоя происходит отвод из шва металлических составляющих припоя, в результате их диффузии в паяемый металл,
Реактивно-флюсовая пайка.
Реактивно-флюсовой пайкой называют способ, при котором припой образуется в результате реакции восстановления, протекающей между флюсом и основным металлом, или диссоциации компонентов
Флюсовая пайка
Для большинства способов пайки необходимо применять флюсы. Флюсы разделяют по следующим признакам: температурному
интервалу активности - низкотемпературные (<450°C) и высокотемпературн
Пайка в печах
Пайка в печах наиболее полно соответствует технологическим особенностям процесса, обеспечивает высокое качество паянных соединений и позволяет наиболее широко применять механизацию и автоматизаци
Пайка индукционная.
При индукционном нагреве источниками нагрева служат машинные или электронные генераторы. От генератора высокочастотный ток подается на медный индуктор, в магнитном поле которого производится беск
Электролитная пайка
Пайка в электролитах основана на явлении нагрева катода, погруженного в электролит при протекании через него электрического тока. Анодом служит металлическая ванна, наполненная водным раствором эл
Экзотермическая пайка
При экзотермической пайке место пайки нагревается теплотой, которая выделяется в результате экзотермической реакции, протекающей между компонентами экзотермической смеси состоящей из окисла и поро
Факторы качества сварных соединений.
Сварка - один из ведущих технологических процессов, от степени совершенствования которого зависит уровень технологии в машиностроении.
Широкое применение сварки по сравнению с другими вида
Типы и виды дефектов.
В сварочном производстве принято разделять дефекты подготовки и сборки изделий под сварку и сварочные дефекты. Последние могут быть поверхностным и внутренними.
Наиболее характерные дефект
Радиографические методы контроля.
При радиографических методах контроля информацию о сварочных дефектах получают просвечиванием ионизирующим излучением контролируемого изделия, отображающим видимое изображение на фотобумаге, фотопл
Радиоскопические методы контроля.
Радиоскопия (радиационная интроскопия) основана на просвечивании изделия ионизирующим излучением с преобразованием скрытого изображения в светотеневое или электронное, которое с помощью оптических
Радиометрические методы контроля.
Радиометрическая дефектоскопия основана на преобразовании потока ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемое изделие, в пропорциональный электрический сигнал в виде постоянного напряже
Особенности ультразвукового контроля сварных соединений.
Контроль сварных соединений проводят в основном импульсным эхо методом с применением наклонных (призматических) искателей. При этом обнаруживаются шлаковые включения, поры, трещины, непровары, опре
Магнитные методы контроля.
В зависимости от способа регистрации информации о наличии дефекта магнитные методы бывают магнитопорошковые, магнитографические, магнитоферрозондовые, индукционные и другие.
Магнитопорошко
Капиллярные методы контроля.
Капиллярные методы контроля основаны на использовании средств, увеличивающих светоотдачу дефектных участков сварных соединений. Они применяются для выявления наружных дефектов сварных соединений ти
Методы контроля сварных соединений течеисканием.
Эти методы применяют в основном для контроля герметичности сварных изделий. Причиной потери герметичности могут быть сквозные дефекты в виде поровых каналов, трещин непроваров. В зависимости от тип
Статистические методы управления качеством сварки.
Статистическое управление качеством сварных изделий направлено на совершенствование системы контроля и его организации, целенаправленное воздействие на условия и факторы, влияющие на качество сварк
Новости и инфо для студентов