Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Сверхпластнчность позволяет снизить в несколько раз, а иногда на порядок, требуемые усилия и особенно резко длительность процесса сварки (на два порядка) (16). Для некоторых конструкций и широкого класса однородных и разнородных материалов (металлы с металлами, с полупроводниками и керамикой, керамика с керамикой и т. д.) перспективно использовать промежуточные прокладки из материалов, обладающих высокими н сверхпластнчными свойствами при выбранных режимах сварки.
Здесь эффект достигается за счет локализации пластической деформации н интенсификации сил контактного трения. Кроме того, этн прокладки могут служить в качестве барьерных слоев, предупреждающих неблагоприятный характер физико-химического взаимодействия соединяемых материалов.
Существенному снижению температуры и давления при сварке способствует помещение в зону контакта тонкодисперсных (< 200 — 500 А) активных порошков металлов благодаря их высокой поверхностной энергии. При известных в настоящее время способах сварки давлением с подогревом для упрочнения сварного соединения необходимо проведение последующей термической илн термопластической обработки. Однако рациональное ведение сварки с резким увеличением скорости деформации на конечном этапе процесса до значений, при которых происходит эффективное скоростпос дсформационное упрочнение, позволяет непосредственно в процессе сварки осуществлять субструктурное упрочнение и обеспсчивать высокий уровень сопротивляемости хрупкому разрушению сварных соединений.
Для соединения в твердой фазе труднодеформнруемых хрупких материалов процесс сварки давлением целесообразно осуществлять по схеме гндроэкструзнн, т. е. в условиях воздействия на сварнваемые материалы всестороннего сжатия, достаточного по своей величине для перевода соединяемых материалов в пластическое состояние. Существующие стандартные установки для сварки в твердой фазе давлением с подогревом имеют системы создания сварочного давления, которые не учитывают скоростного фактора приложения нагрузки.
В ннх скорость нагружения устанавливается независимо от релаксационных характеристик свариваемого материала и целиком определяется характеристикой только механизма нагруження. Однако на процесс соединения в твердой фазе основное влияние оказывают величина сопротивления деформации свариваемых материалов и их релаксационные свойства, определяющие интенсивность процессов возврата. Поэтому установки для сварки в твердой фазе давлением с подогревом должны содержать узлы, обеспечивающие установление и автоматическое регулирование параметров процесса в зависимости от сопротивления пластической деформации и релаксационных свойств соединяемых материалов.
Уже созданы опытные образцы установок, которые снабжены высокоточными системами измерения сопротивления и степени пластической деформации сварнваемых деталей, и главное — механизмами создания сварочного давления, регулирующими в процессе сварки в широком диапазоне либо скорость нагружения при циклическом приложении нагрузки, либо скорость вынужденной деформации в соответствии с релаксацноннымн характеристиками свариваемых материалов. На этих установках, в частности, можно осуществлять сварку в режиме сверхпластичпости, а также формировать механические свойства сварных соединений на основе новейших достижений термомеханической обработки.
Для термокомпрессионной н ультразвуковой сварки в микроэлектронике разработаны соответствующие установки с программированным нагруженнем и автоматическим контролем качества сварных соединений. В последние годы для изготовления алюмнниево-стальных трубных переходников широко используется клинопрессовый (теплопрессовый) способ сварки. Этот способ сварки заключается в нагреве соединяемых деталей на воздухе нли в защитной среде и последующем впрессовыванни стальной детали в алюминиевую.
Прн этом рабочая часть стальной детали, как правило, затачивается на некоторый угол. Последующей механической обработкой сварных заготовок получают алюминнево-стальныс переходники разнообразной формы и размеров. Т ие переходники позволяют широко внедрять в конструкциях летательных ак аппара р тов зегкие алюминиевые трубопроводы, так как они обладают всем р- ель- имущ т ествами как алюминиевых, так н стальных конструкции (высокая уд прочность стали и коррозионная стойкость сплавов алюминия и в озмож- ная р ность осуществления сварки и многоразового монтажа прн сохранении р ге ме- гичности изделий нз стали).
Благодаря высокой степени локализации пластичедеформации в прнконтактной зоне этот перспективный способ сварки поз- ской дефор а валяет йолучать прочное соединение при нагреве свариваемых матер д иалов о температур н ниже температур рекристаллизации более твердого материала.
В по- следнее время показано, что этим способом можно сваривать таки сплава н лавами титана и меди. В этом отношении способ клинопрессовой сварки имеет 8. ряд неоспоримых преимуществ перед сваркой трением [ ). В последнее время процессы соединения разнородных материалов в твердой ф е получили применение при изготовлении композиционных материалов, йаприме слоистых и с волокнистым и сеточным упрочнением.
К этим проц ессам относятся сварка взрывом, прокаткой, вакуумная диффузионная и термоком- прессионная сварка пакетов фольг нз матричного материала и слоев сеток и воло- кон и ленточных полуфабрикатов, полученных в виде тонких листов, состоящих которые методом плазменного напыления нанесен матрич- ный матерйал.
В связи с этим одной из важнейших современных проблем стано- вится сварка самих композиционных материалов. Большие технологические возможности имеет сварка взрывом. Сваркой взрывом со д соединяют самые разнообразные (компактные и порошковые) матери- алы в однородном и разнородном сочетаниях, а также осуществляют слож ожное Ха акте ной особенностью сварки взрывом является многообразие схем ее осуществления в зависимости от природы соединяемых ь ат р, ф р существования (компактные или порошковые), конфигурации изделия и т. д.
Основными дефектами при сварке взрывом являются дискретно расположен- границы соединения оплавленные участки, снижающие, например, ные вдоль гран розионную стойкость зоны соединения. Изложенные р н р анее п едставления коррозионну и а также с- о природе о р бразования соединения металлов в твердом состоянн, еннвать па а- У- щсствующие в настоящее время расчетные модели позволяют оц ие ха акте нз- Р метры процесса р сса сварки взрывом, при которых сварное соединен р р ух частков ме- ется высокой р прочностью и отсутствием локальных оплавленны у ка ий частоты галла. ти ра четы .
Э с е ы основаны на учете скорости движения дисло ц ", зону соединения, энергии, выносимой каждои дисло ц, рка ней и эне- нх выхода в зону ного ент а, при достижении гетического барьера в пределах отдельного активного ц р, р или превышении которого осу уществляется элементарный акт взаимодействия (образование х имических связей). Использование такого подхода позволяет существенно сократить сократить объем экспериментальных исследований, р д у- чаев прогнозировать выбор материалов конкретного изделия.
Среди спосо ов сварки С б рки импульсным воздействием следует особо выделить сва ки вз ывом. При магнитно- магнитно-импульсную сварку — разновидность сварки взрывом. р м имп льсной сварке соударение свариваемых деталей обеспечивается импульсу т азряда батарей конденсаторов. Длительности им- ным магнитным полем от разряда е сва ки того же порядка, что и пульса и скорости соударения при этом методе сварки того же по я вз ывом. Магнитно-импульсная сварка обладает тем преимущест- при сварке взрывом.
аг е па аметры более легко управля- вом по сравнению со сваркой взрывом„что ее пар р емы н ее применение возможно в любых цеховь у ~х словиях. Она ос енно целе- сообразна в тех случаях, когда необходимо с р: ру у сох «ненне структуры и механиче- ских свойств материала в зоне сварного соедин ур ения на ровне, близком к исход- ном . Этим методом можно сваривать, например, внахлестку трубы из разно- ному.
тим й — медь алюминий — коррозионно-стойкая сталь, Родных материалов: алюминий — медь, цирконий — нержавеющая сталь и т, и. 358 Специальные виды сварки Холодная сварка 359 ХОЛОДНАЯ СВАРКА 70 до % ддадпидания пуансанод Рис. 4. Влияние относительной степени вдавливания пуансона на прочность соединения металлов при холодной сварке: 1 — алюминий в наклепанном состоянии; 2 — злектролитическая медь; 3 — алюминий в отожженном состоянии; 4 — олово (31 Рис. 3. Влияние глубины вдавливания пуансона на степень растекания различных металлов в плоскости соединения при холодной сварке внахлестку (ширина пуансона 4 мм, исходный шаг координатной сетки 0,5 мм) 13] Металл Индий Золото Серебро Свинец Алюминий Олово !О 38 60 66 67 86 Медь Железо Низкоуглеродистая сталь зо 81 84 Отжиг, очистка грубой проволочной щеткой Холодная сварка — один из видов сва ки в тве арки в твердой фазе со значительной объем- такта соединяемых материалов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
