Лекции ТКМ (1) (ЛЕКЦИЯ Семенов К.Г), страница 14

Область применения.

Шовная сварка применяется в массовом производстве при изготовлении герметичных соединений (топливные баки и другие сосуды из сталей и цветных металлов, а также из стальных листов с покрытием (оцинкованные, луженые, освинцованные и др.)).

Высокочастотная сварка - контактная сварка, при которой переменный ток частотой не менее 10 кГц подается через механические контакты или наводится в детали и вызывает нагрев для сварки.

Индукционная сварка - сварка давлением, при которой нагрев происходит наведенным электрическим током

Применение высокочастотного тока (10 - 450кГц) позволяет получить более высокую концентрацию энергии, чем при дуговой сварке и других видах контактной сварки.

При высокочастотной сварке заготовки нагреваются двумя способами:

1. Вихревыми токами, наводимыми в свариваемом изделии магнитным полем близко расположенного к изделию индуктора, подключенного к генератору тока высокой частоты (индукционная схема токоподвода рис. 77С).

2. Протекаемым по свариваемому изделию током в том случае, когда изделие включено непосредственно в цепь высокочастотного генератора (кондукционная схема токоподвода рис. 78С).

Рис. 77С. Индукционная схема токоподвода

Трубная заготовка 1, имеющая зазор между кромками, помещается внутрь кольцевого индуктора 2 и зажимается в обжимных валках 4 с усилием Рсв. Под действием усилия сжатия зазор между кромками приобретает V-образную форму с вершиной в точке А, где обеспечивается контакт кромок. Валки 4 приводятся во вращение и перемещают исходную заготовку со скоростью Vсв. Ток I, поступающий от высокочастотного генератора, создает в индукторе магнитное поле, которое наводит в металле свариваемой заготовки электрический ток Iсв. Сварочный ток Iсв, проходя по периметру заготовки и встречая зазор между свариваемыми кромками, отклоняется к точке схождения кромок А (вершина V-образного зазора). В точке А создается максимальная концентрация энергии, что обеспечивает быстрый нагрев металла до температуры термопластического состояния (температура, при которой обеспечивается необходимая пластичность металла). Наличие ферритового сердечника 3 способствует большей концентрации энергии в кромках заготовки и тем самым уменьшает ширину зоны их разогрева. Обжимные ролики 4, одновременно с перемещением свариваемого изделия со скоростью сварки Vсв, обеспечивают сжатие нагретых кромок заготовки с усилием Рсв, что способствует формирование сварного шва 5 и образованию сварного соединения.

Рис. 78С. Кондукционная схема токоподвода

Трубная заготовка, имеющая зазор между кромками, зажимается в обжимных валках 4 с усилием Рсв. Под действием усилия сжатия зазор между кромками приобретает V-образную форму с вершиной в точке А, где обеспечивается контакт кромок. Валки 4 приводятся во вращение и перемещают исходную заготовку со скоростью Vсв. Ток Iсв, поступающий от высокочастотного генератора, подводится к кромкам свариваемого изделия через скользящие токоподводящие контакты 2. Проходя по периметру заготовки и встречая зазор между свариваемыми кромками, ток отклоняется к точке схождения кромок А (вершина V-образного зазора). В точке А создается максимальная концентрация энергии, что обеспечивает быстрый нагрев металла до температуры термопластического состояния (температура, при которой обеспечивается необходимая пластичность металла). Наличие ферритового сердечника 3 способствует большей концентрации энергии в кромках заготовки и тем самым уменьшает ширину зоны их разогрева. Обжимные ролики 4, одновременно с перемещением свариваемого изделия со скоростью сварки Vсв, обеспечивают сжатие нагретых кромок заготовки с усилием Рсв, что способствует формирование сварного шва 5 и образованию сварного соединения.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами высокочастотной сварки являются: величина тока сварки, частота тока сварки, усилие (давление) сжатия, скорость сварки.

Область применения

Сварка труб

Конденсаторная сварка - вид сварки давлением, при котором сварка выполняется аккумулированной энергией. Энергия накапливается в конденсаторах при их зарядке от источника постоянного напряжения (выпрямителя В), а затем в процессе разряда преобразуется в теплоту, используемую для сварки. Эта теплота выделяется в контакте между соединяемыми заготовками при протекании тока, поэтому конденсаторную сварку можно отнести к способам контактной сварки.

Существуют два способа конденсаторной сварки: бестрансформаторная, при которой конденсатор разряжается непосредственно на свариваемые заготовки (рис. 79С), и трансформаторная, при которой конденсатор разряжается на первичную обмотку сварочного трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены электроды, воздействующие на свариваемые заготовки (рис. 80С).

Рис. 79С. Схема бестрансформаторной конденсаторной сварки

В левом положении переключателя П конденсатор С заряжается от источника постоянного тока В (выпрямитель), подключенного во вторичную обмотку повышающего трансформатора Тр._. При переводе переключателя П в правое положение происходит разряд конденсатора С на электроды сварочной машины Э. Сварочный ток Iсв обеспечивает сварку заготовок СЗ, предварительно сжатых усилием Рсж.

Бестрансформаторная сварка используется в основном для стыковой сварки.

Циклограмма бестрансформаторной конденсаторной сварки представлена на рис. 81С.

Рис. 81С. Циклограмма конденсаторной сварки

Iсв – ток сварки;

tсв – время сварки;

Рсв – сварочное усилие (давление);

Рсж – усилие (давления) сжатия свариваемых элементов;

tи – время импульса сварочного тока (время разряда конденсатора).

tи = 0,005 – 0,6с для бестрансформаторной сварки;

tи = 0,001 – 0,01с для трансформаторной сварки

Рис. 80С. Схема трансформаторной конденсаторной сварки

В левом положении переключателя П конденсатор С заряжается от источника постоянного тока В (выпрямитель), подключенного во вторичную обмотку повышающего трансформатора Тр_1.. При переводе переключателя П в правое положение происходит разряд конденсатора С на первичную обмотку понижающего сварочного трансформатора Тр_2. При этом, во вторичной обмотке трансформатора, связанной с электродами сварочной машины Э индуктируется сварочный ток Iсв большой силы, обеспечивающий сварку предварительно сжатых усилием Рсж свариваемых заготовок СЗ.

Трансформаторная конденсаторная сварка предназначена в основном для точечной или шовной сварки, но может быть использована и для стыковой.

Циклограмма трансформаторной конденсаторной сварки представлена на рис. 81С.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами конденсаторной сварки являются плотность тока (величина тока сварки); давление сжатия свариваемых элементов; время разряда конденсатора (время импульса сварочного тока)

Область применения.

Производство электроизмерительных и авиационных приборов, часовых механизмов, фотоаппаратов, элементов полупроводников и электронных схем

Диффузионная сварка - сварка давлением, при которой детали контактируют при установленном непрерывном давлении и нагреваются в области контакта или во всем объеме при установленной температуре в течении установленного времени.

Рис. 82С. Схема диффузионной сварки

При диффузионной сварке сварное соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов в поверхностных слоях контактирующих материалов, находящихся в твердом состоянии.

Свариваемые заготовки 6 с тщательно зачищенными свариваемыми поверхностями помещаются на стол 4, находящийся в водоохлаждаемой рабочей камере 3. В рабочей камере создается разрежение 10‾⁵мм рт. ст. в результате откачки атмосферного воздуха вакуумным насосом Вн. Для повышения пластичности и ускорения процесса диффузии свариваемые заготовки 6 нагреваются до температуры Тн = 600 — 800°С нагревательным устройством 5 и к ним, с помощью штока 2 пневмо- или гидроцилиндра 1, прикладывается небольшое сдавливающее усилие Рсв. Продолжительность процесса сварки составляет около 5мин.      В результате нагрева свариваемых деталей в вакууме происходит интенсивное очищение поверхностей от окислов и органических загрязнений. Сварные швы, полученные в результате диффузионной сварки, обладают высоким качеством и не имеют внутренних напряжений.

Циклограмма процесса диффузионной сварки представлена на рис. 83С.

Рис. 83С. Циклограмма диффузионной сварки

Тн – температура нагрева;

Рсв – сварочное усилие (давление);

tн – время нагрева свариваемых элементов;

tсв – время сварки.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами диффузионной сварки являются: температура нагрева свариваемых элементов; время нагрева свариваемых элементов; сварочное усилие (давление); время сварки.

Область применения

Радиоэлектроника и электронная техника, приборостроение. Этим способом можно сваривать трудносвариваемые металлы: вольфрам, молибден, чугун, твердые сплавы, а также стекло с металлами. Можно получать многослойные изделия.

Газопрессовая сварка - сварка давлением, при которой сопрягаемые поверхности заготовки нагреваются газокислородным пламенем и сварка выполняется с приложением сжимающей силы без присадочного металла.

Сопрягаемая поверхность - поверхность одной детали, которая предназначена для соединения с поверхностью другой детали для формирования соединения.

Рис. 84С. Схема газопрессовой сварки

Свариваемые детали 1 и 2 в месте их соединения (стыка) нагреваются специальной разъемной многопламенной газокислородной горелкой 3, в которую подается горючая смесь (ГС) – смесь технически чистого кислорода и горючего газа ацетилен, метан, пропан-бутановую смесь и др). Сопрягаемые поверхности нагреваются до пластического состояния или до оплавления кромок. После достижения в месте стыка заданной температуры свариваемые элементы сдавливаются внешним усилием Рсв.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами газопрессовой сварки являются: температура нагрева стыка, мощность горелки; усилие (давление) сварки

Область применения.

Газопрессовая сварка применяется для соединения ответственных деталей подвижного состава железных дорог (буферные стержни, рессорные листы, паровозные дышла, рельсы и др.), при изготовлении арматуры железобетона, для соединения в производстве инструмента и др. Возможно использование горелок для термообработки (поверхностная закалка и нормализация и др.) изделий.

Сварка прокаткой - сварка давлением, при которой сжимающая сила, прикладываемая к нагретым или холодным заготовкам, создается прокатными валками.

Рис. 85С. Исходная заготовка для сварки биметалла прокаткой (а) и схема сварки прокаткой (б)

Сварка прокаткой, как правило, применяется для получения биметаллических (многослойных) изделий. Такие изделия состоят из основы 1 (основной металл), обеспечивающей необходимую конструкционную прочность, и рабочего (плакирующего) слоя 2 с особыми свойствами (жаростойкость, жаропрочность, коррозионная стойкость и т.д.) (рис. 85С, а).

Горячую сварку прокаткой выполняют с предварительным нагревом пакетов в специальных нагревательных печах. Для уменьшения степени окисления поверхностей заготовок перед нагревом пакеты герметизируют сварным швом 3 по периметру (рис. 85С, а), а в ряде случаев сварку прокаткой производят в защитной атмосфере (вакууме или инертном газе).

Холодную сварку прокаткой применяют для получения двух- или трехслойных биметаллов, состоящих из стальной основы и плакирующих слоев из цветных металлов, например сталь + медь, сталь + латунь, медь + алюминий, алюминий + титан, алюминий + сталь + алюминий.

Сварка прокаткой выполняется следующим образом (рис. 85С, б). Поверхности соединяемых слоев перед сваркой тщательно зачищают. Пакет, состоящий из слоев 4 и 5, помещается между валками прокатного стана 6. К валкам прикладывается усилие Рсв и ролики приводятся во вращение, сообщая свариваемым заготовкам заданную скорость перемещения Vсв. Соединение компонентов биметалла происходит при их совместной горячей или холодной пластической деформации.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

Основными параметрами сварки прокаткой являются: усилие (давление) прокатки, скорость прокатки, температура прокатки.

Область применения.

Производство биметаллов в форме листов, полос, лент, фасонных профилей

Ультразвуковая сварка(УЗС) - сварка давлением, при которой механические колебания высокой частоты и малой амплитуды и статическая сила формируют шов между двумя свариваемыми заготовками при температуре значительно ниже температуры плавления металла.

М 1 2 3 7 Рсв 4 5 6 А А1 А1 ˃˃ А

Рис. 86С. Схема ультразвуковой сварки (УЗС).