Классификация сварки (1016822), страница 11
Текст из файла (страница 11)
На наружную поверхность трубы помещают заряд взрывчатого вещества 3, инициирование которого производят по всему сечению одновременно так, чтобы взрыв распределялся по заряду нормально его оси. Для создания такого фронта используют конус из ВВ с детонатором 4 в его вершине. Для изоляции зазора от продуктов детонации и центрирования трубы относительно стержня в верхней ее части ус-
Рис. 3.52. Схема плакирования взрывом стержня (а) и внутренней поверхности а трубы (6)
танавливается металлический конус 5. В случае плакирования трубных заготовок 6 внутрь их устанавливается стержень 2. Толщина плакирующей трубы может быть от 0,5 до 15 мм, а диаметр теоретически не ограничивается.
При плакировании внутренних поверхностей используется схема, показанная нарис. 3.52, б. Она предусматривает размещение плакируемой трубы 1 в массивной матрице 2. Внутрь трубы 1 с зазором устанавливают плакирующую трубу 3 с зарядом ВВ 4, инициируемого детонатором 5. Для внутреннего плакирования крупногабаритных труб и цилиндрических изделий ответственного назначения применяют вместо массивной матрицы 2 дополнительный заряд, расположенный на наружной поверхности плакируемого цилиндра и взры-ваемый одновременно с внутренним зарядом.
3.11. МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНАЯ СВАРКА
Магнитно-импульсная обработка металлов основывается на использовании сил электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в стенках обрабатываемой детали при пересечении их силовыми магнитными линиями импульсного магнитного поля, и самим магнитным потоком. При этом электрическая энергия непосредственно преобразуется в механическую, и импульс давления магнитного поля действует непосредственно на заготовку без участия какой-либо передающей среды.
В установку для магнитно-импульсной сварки (рис. 3.53) входят: зарядное устройство 1, состоящее из высоковольтного трансформа-тора и выпрямителя; коммутирующее устройство 3, включающееся при подаче поджигающего импульса на вспомогательный электрод и вызывающее разряд батареи высоковольтных конденсаторов 2 на индуктор 4. Свариваемые детали 5 и 6 устанавливают внахлестку под углом а одна к другой с зазором 6 между ними. Индуктор 4 устанавливают на поверхности, противоположной свариваемой. Для предотвращения перемещения при сварке деталь 6 жестко закрепляют в опоре 7. Закрепление детали 5 должно обеспечить перемещение ее свариваемого конца в направлении детали 6.
При разрядке батареи конденсаторов в зазоре между индуктором и заготовкой возникает сильное магнитное поле, индуктирующее в зтой заготовке ток. Взаимодействие тока индуктора с индуктирован-
Рис. 3.53. Принципиальная схема магнитно-импульсной сварки
ным током в заготовке приводит к возникновению сил отталкивания между индуктором 4 и деталью 5, вследствие чего деталь 5 с большой скоростью перемещается от индуктора в направлении неподвижной детали 6. При соударении в зоне контакта развиваются высокие давления и образуется сварное соединение.
При магнитно-импульсной сварке давление на метаемый элемент передается мгновенно (со скоростью распространения магнитного поля), и движение сообщается не отдельным участкам, как при сварке взрывом, а всей метаемой детали. Для обеспечения последовательного перемещения зоны контакта при сварке детали устанавливают свариваемыми поверхностями под углом одна к другой, метаемую деталь перед сваркой обрабатывают «на ус». Соединение, как и при сварке взрывом, образуется в результате косого соударения свариваемых поверхностей. При этом создаются условия для очистки свариваемых поверхностей от оксидов и загрязнений кумулятивной струей и для интенсивной пластической деформации поверхностей металла с образованием между ними металлических связей.
Формирование сварного соединения возможно и между параллельно расположенными поверхностями. При этом вследствие рассеяния магнитного поля на концах индуктора распределение давления вдоль образующей метаемого элемента неравномерное — меньше по концам и больше в средней части. При таком нагружении первоначально прямолинейный метаемый элемент, перемещаясь к моменту встречи с неподвижной деталью, становится выпуклым, и плоское соударение переходит в косое, распространяющееся в общем случае в двух противоположных направлениях от зоны начального контакта.
Существуют три основные схемы магнитно-импульсной сварки: обжатием трубчатых заготовок с применением индуктора, охватывающего
Рис. 3.54. Схемы осуществления магнитно-импульсной сварки: 1,2- свариваемые заготовки; 3 – индуктор
(рис. 3.54, а, б, в); раздачей трубчатых заготовок с применением индуктора, помещенного внутрь заготовки (рис. 3.54, г, д, е); деформированием листовых заготовок плоским индуктором (см. рис. 3.53). Для предотвращения деформации тонкостенных элементов в процессе сварки внутрь трубы 1 (рис. 3.54, а, б, в) вставляют металлическую оправку, удаляемую после сварки.
Действие импульсного магнитного поля на метаемый элемент за-висит главным образом от длины и числа витков индуктора, напряжения разряда, емкости батареи конденсаторов, энергии разряда, индуктивности и активного сопротивления разрядного контура, площади внутренней поверхности индуктора в поперечном сечении.
Целесообразно применение этого способа для получения всевозможных соединений трубчатых деталей между собой и с другими деталями, а таюке плоских деталей по наружному и внутреннему контуру. Магнитно-импульсным способом можно сваривать практически любые материалы в однородном и разнородном сочетаниях. Диапазон толщин метаемых деталей составляет 0,5-2,5 мм (рис. 3.55).
Рис. 3.55. Изделия, полученные магнитно-импульсной сваркой
Одна из основных проблем расширения области применения магнитно-импульсной сварки - получение сильных импульсных магнитных полей при высокой стойкости индуктора. Для разрешения этой проблемы необходимо создание новых и совершенствование существующих конструкций индукторов, применение высокопрочных материалов как для токопроводов, так и для элементов механического усиления, разработка новых схем магнитно-импульсных установок.
3.12. СВАРКА ТРЕНИЕМ
Процессу трения всегда сопутствует превращение части механической энергии в тепловую. При взаимном сухом трении двух металлических деталей температура в трущемся контакте растет пропорционально скорости относительного перемещения деталей и давлению, с которым создается контакт. В технике выделение теплоты при трении рассматривается как вредное явление, и с ним, за исключением редких случаев, ведется борьба. Одним из примеров полезного использования теплоты, выделяющейся при трении, является процесс получения неразъемного соединения, названный с в а р к о й трением.
Сварка трением является разновидностью сварки давлением, при которой механическая энергия, подводимая к одной из свариваемых деталей, преобразуется в тепловую; при этом генерирование теплоты происходит непосредственно в месте будущего соединения.
Теплота может выделяться при вращении одной детали относительно другой (рис. 3.56, а) или вставки между деталями (рис. 3.56, б, в), при возвратно-поступательном движении деталей в плоскости стыка с относительно малыми амплитудами Л и при звуковой частоте (рис. 3.56, г). Детали при этом прижимаются постоянным или возрастающим во времени давлением Р. Сварка завершается осадкой и быстрым прекращением вращения.
В зоне стыка при сварке протекают следующие процессы. По мере увеличения частоты вращения свариваемых заготовок при наличии сжимающего давления происходит притирка контактных поверхностей и разрушение жировых пленок, присутствующих на них в исходном состоянии. Граничное трение уступает место сухому. В кон-такт вступают отдельные микровыступы, происходит их деформа-ция и образование ювенильных участков с ненасыщенными связями поверхностных атомов, между которыми мгновенно формируются металлические связи и немедленно разрушаются вследствие относительного движения поверхностей.
Этот процесс происходит непрерывно и сопровождается увели-чением фактической площади контакта и быстрым повышением тем-пературы в стыке. При этом снижается сопротивление металла деформации, и трение распространяется на всю поверхность контакта. В зоне стыка появляется тонкий слой пластифицированного металла, выполняющего роль смазочного материала, и трение из сухого становится граничным.
Под действием сжимающего усилия происходит вытеснение ме-талла из стыка и сближение свариваемых поверхностей (осадка). Контактные поверхности оказываются подготовленными к образованию сварного соединения: металл в зоне стыка обладает низким сопротивлением высокотемпературной деформации, оксидные плен-ки утонены, частично разрушены и удалены в грат, соединяемые поверхности активированы. После торможения, когда частота вра-щения приближается к нулю, наблюдается некоторое понижение температуры металла в стыке за счет теплоотвода. Осадка сопровождается образованием металлических связей по всей поверхности.
Применение сварки трением ограничивается формой и размерами сечения свариваемых деталей. Так, при вращательном движении сварка трением позволяет получать хорошие результаты лишъ в тех случаях, когда одна из подлежащих сварке деталей представляет собой тело вращения (стержень, трубу), ось которого совпадает с осью вращения, а другая деталь имеет плоскую поверхность. Возможны следующие виды соединений, выполняемых с помощью сварки трением (рис. 3.57): стержни встык, трубы встык, стержень встык с трубой, Т-образное соединение стержня или трубы и детали с плоской поверхностью.
Сваривать стержни диаметром более 200 мм нецелесообразно, потому что для реализации этого процесса потребовались бы машины с двигателями мощностью ~ 500 кВт при скорости вращения ~ 2 си с осевым усилием более 3 • 106 Н. Сооружение такой маши
Рис. 3.57. Типы сварных соединений, выполненных сваркой трением
ны и ее эксплуатация были бы настолько дорогими, что не окупили бы выгоды, которую может дать сварка трением.
Не удается сварить даже в лабораторных условиях и стержни диаметром менее 3,5 мм, для которых нужна установка со скоростью вращения шпинделя ~ 200 <г' и сложным устройством для осуществления мгновенного его торможения.
Расчеты и опыт практического применения сварки трением пока-зывают, что ее пока целесообразно применять для сварки деталей диаметром от 6 до 100 мм. Наиболее эффективно применение свар-ки трением для изготовления режущего инструмента при производстве составных сварно-кованых, сварно-литых или сварно-штампованных деталей. Она оказывается незаменимой при соединении трудно свариваемых или вовсе не сваривающихся другими способами
Рис. 3.58. Принципиальная конструктивно-кинематическая схема машины для сварки трением
Рис. 3.59. Установка СТПО для сварки трением
разнородных материалов, например стали с алюминием, аустенитных сталей с перлитными. Эффективно применение сварки трением и для соединения пластмассовых заготовок.
Машины для сварки трением обычно содержат следующие основные узлы (рис. 3.58): привод вращения 1 шпинделя с ременной передачей 2; фрикционную муфту 3 для сцепления шпинделя с приводным устройством; тормоз 4 для торможения шпинделя; два зажима для крепления свариваемых заготовок 7; переднюю бабку 5 со шпинделем, несущим на себе вращающийся зажим 6; заднюю бабку 8 с неподвижным зажимом; пневматические или гидравлические цилиндры 9, обеспечивающие создание необходимого рабочего (осевого) давления машины; пневматическую, пневмогидравлическую или гидравлическую схему управления силовым приводом машины; шкаф управления.
В большинстве машин в состав привода вращения входят трехфазный асинхронный электродвигатель, клиноременная передача с зубчатым ремнем. В машинах для микро- и прецизионной сварки, шпиндель которых должен развивать очень высокую частоту вращения (80-650 с""1), в качестве привода применяются пневматические турбинки, которые характеризуются быстрым разгоном и торможением, позволяют обходиться без передачи при помощи непосредственного сочленения вала со шпинделем машины.
На рис, 3.59 приведен общий вид установки сварки трением с последующим удалением грата в автоматическом режиме автомобильных выпускных клапанов.
Мировой опыт применения сварки трением позволяет сделать вывод, что этот вид сварки - один из наиболее интенсивно развивающихся технологических процессов, особенно в странах с высоким уровнем развития промышленности.
Некоторые примеры применения сварки трением приведены на рис. 3.60.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
