Способы сварки давлением - Страница 10

Другие виды сварки - Способы сварки давлением

Подробности

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ

 

Сварка давлением - это способ получения неразъемного соединения деталей путем их совместного пластического деформирования.

Известны две разновидности сварки давлением: без нагрева (сварка взрывом, импульсом магнитной энергии, холодная сварка) и с нагревом (кузнечная, ультразвуковая, трением, диффузионная, высокочастотная, газопрессовая и контактная сварка). Природа образования соединения во всех случаях сварки как с нагревом, так и без него одна: это результат взаимодействия между активированными атомами соединяемых поверхностей. Различают три стадии процесса образования соединения при сварке давлением. На первой стадии образуется физический контакт, происходит активация поверхностей, которые сближаются на параметр кристаллической решетки, преодолевая энергетический барьер, но сохраняют устойчивое состояние, не сливаясь. На второй стадии образуется химическое соединение активированных поверхностей, происходит сварка - сближение атомов на расстояние межатомарного взаимодействия. Ширина границы раздела становится соизмеримой с шириной межзеренной границы, прочность соединения становится соизмеримой с прочностью основного металла. На третьей стадии происходит диффузионный обмен масс через объединенную поверхность соединения. При этом вновь полученная поверхность раздела размывается или расчленяется продуктами взаимодействия.

На третьей стадии в зависимости от ее продолжительности и рода соединяемых металлов может происходить один из следующих процессов (рис. 132). При сварке одноименных металлов мелкозернистая граница раздела при длительной выдержке замещается крупными рекристаллизованными зернами. Прочность соединения снижается на 10...20 %.

При сварке пар металлов с неограниченной растворимостью друг в друге при достаточно большой выдержке (до 10 мин) на вновь образованной границе раздела развивается диффузионная прослойка, состоящая из твердого раствора свариваемых металлов. Прочность соединения в этом случае выше прочности одного из металлов пары.

При соединении некоторых пар металлов может образовываться эвтектика - механическая смесь кристаллитов компонентов этих металлов. Она хрупкая, имеет низкую прочность. Другие разнородные металлы могут образовывать друг с другом химические соединения интерметаллиды. Они имеют высокую прочность, но низкую пластичность. При сварке таких металлов между собой в их контакте в третьей стадии процесса будут возникать эвтектические и интерметаллидные включения, ухудшающие механические свойства промежуточной прослойки. Поэтому при затягивании третьей стадии диффузионные процессы в контакте разнородных металлов могут привести к полному разрушению соединения.

Основная трудность при всех способах сварки давлением заключается в том, что надо обеспечить физический контакт между соединяемыми поверхностями и активировать их так, чтобы остаточная деформация деталей (вмятины, грат) была минимальной.

Реальные поверхности кроме макро-, микро и субмикрошероховатостей (рис. 133) имеют макроотклонения или отклонения формы сопрягаемых поверхностей, характеризующие точность их обработки (рис. 134). Физическое контактирование должно сопровождаться большой деформацией. Действительно, чтобы снять микронеровности высотой всего 10... 15 мкм или выровнять неплоскостность на 50...500 мкм, приходится деформировать всю массу детали на величину, достигающую 90 % ее толщины. Это "вынужденная" деформация ев - такая относительная остаточная деформация, при которой под действием усилия сжатия произошло завершение физического контакта по всей плоскости сварки.

Уменьшить вв можно тремя приемами. Первый из них - уменьшение деформационного упрочнения шероховатого слоя в контакте путем замедленного сжатия деталей при высокой температуре нагрева (диффузионная и газопрессовая сварка). В этом случае е3 = 5... 15 %. Второй прием - это резкое увеличение напряженного состояния в шероховатом слое контакта путем чисто контактного сжатия (сварка взрывом, импульсом магнитной энергии). В этом случае ев —> 1. Третий прием - создание чисто контактного, локального нагрева при одновременном сохранении условий, при которых не происходит деформационного упрочнения в контакте. Это способы контактной сварки, при которых .в =15 %, и прецизионные способы контактной сварки, при которых ев = 2...5 %.

Среди известных способов сварки давлением только при диффузионной сварке и сварке взрывом ев приближается к минимально возможной. Это обусловлено контактированием с критическими скоростями, при которых благодаря диффузионным процессам разупрочнение в контакте преобладает перед его деформационным упрочнением. Для всех остальных способов сварки давлением фактические скорости контактирования намного превышают критические. Следовательно, при этих способах нельзя получить соединения с минимальной остаточной деформацией. Например, чтобы при холодной сварке получить соединение с минимальной осадкой, скорость контактирования при комнатной температуре должна быть настолько медленной, что для завершения сварки потребуются годы.

Несмотря на это способы сварки давлением значительно расширяют область применения сварки, позволяя сваривать между собой разнородные металлы, соединение которых сваркой плавлением невозможно, неметаллические материалы с металлами, и резко повышают производительность в условиях массового производства.

Рассмотрим далее особенности способов сварки давлением.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER