Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Ее ос ществля т кой деформацией и малой степенью ее локализа ации в зоне коне осуществляют давл н ем на воздухе при температуры рекрис л р туре, которая для большинства та лизации работки. Оси металлов значительно ниже б . овнои технологический вариант ую пластическую деформацию соередусматривает совместн лен за счет приложения сил, нормальных к поверхности соедине- а) 3) Рис. 2. Схемы холо н " верхности соединения: д ои сварки усилиями, нормальными и к по- а — внахлестку без зажатия и с зажатнем сва иваемых с, — зажимами, ограничивающими деформацию жимы; е — пуансоны 131 еньше степени; ) — сва и м — р ваемые детали; 2 — при- ния. Иногда для интенсификации и облегчения относ няемых поверхност " ия относительных смещений соедиХолодную свар ей дополнительно п илагают ку нормальными усилиями ос р тангенциальные усилия [26, 31.
ливанием пуансонов в п е уществляют внахлестку вдавредварительно зажатые или незажатые с использованием зажимных прис б е детали или встык деформации в конце процесса (рис 2) Для пол ч посо лений, кото ые п иво ~ж. ~. Для получения к чествен ого соединения не ходимо значительное растекание металла в м ния, которое способствует разрушению и вынос ла в месте соединетакта сглаживани ю поверхностных микроне овнос ению и выносу окисных пленок из зоны концентров схватывания в местах р р остен и образованию активных ания в местах выхода дислокаций и их скоплений. 1.
Степень относительной деформации е при холо н толщиной 1 мм вдавливанием к мм еш,п при холодной сварке внахлестку металло м круглых пуансонов диаметром 6 мм 13] в По дготовка поверхности образц В о е, зу ш1п з От Очистка тонкой проволочной ще к й жиг без дополнительной очистки Отжиг, очи Очистк , очистка тонкой проволочной щетк й а тонкой проволочной щеткой о О Наклепанный, очи чистка шабером , очистка тонкой проволочной щетк й о При сварке внахлестку круглыми пуансонами степень растекания е металла зависит от соотношения диаметра пуансона с( и толщины листа б. При измерении иа базе 0,5 мм в центре под пуансоном максимум растекания соответствует е(/б = = 2 при любой степени вдавливания пуансона (в пределах 60 — 80% от толщины листа). При применении прямоугольных пуансонов максимальное растекание наблюдается при ВЮ = 1 (здесь  — ширина пуансона), В этих условиях относительная степень растекания для всех металлов весьма значительна (рис..З).
Измерение относительной степени растекания металла в зоне соединения трудоемко. Поэтому для оценки деформации, достаточной для образования проч- о/ 3 000 еь ~Ь дОО 700 б00 3~ бОО В. 400 300 бО Гпубина ного соединения, пользуются относительной глубиной вдавливания пуансона 8„,1„= й/о (рис. 4). Однако ер более точно определяет условия сварки, чем е Следует учитывать, что корреляция между этими параметрами наблюдается только при неизменном соотношении размеров пуансона и толщины металла.
Величина е, 1„существенно зависит от рода металла, способа подготовки поверхности и геометрии пуансонов (табл. 1 и 2). Предварительный наклеп свариваемых металлов снижает еш1„в среднем на 3 — 5% (см. рис. 3), что можно связать с увеличением плотности подвижных дислокаций в процессах последующей сварки. Такое же примерно влияние оказывает появление или приложение тангенциальных усилий, облегчающих условия растекания металла и локализующих деформацию в зоне соединения. Холодную сварку применяют также и для соединения разнородных металлов. Примерами могут служить: армирование алюминиевых проводов медными наконечниками; получение двух- и многослойного проката из лент, которые, проходя через зачистную машину, поступают в валки прокатного стана н сва- 360 Специальные виды сварки 361 Холодная сварка 70 б0 17 'ь 2 0 бО Рнс.
6. Зависимость степени деформации схватывания е ,„ для алюминия от 1ир1 (где г — время выдержки в вакууме между очисткой и сваркой; р — давление) (по данным Б. Н. Веркина и др.) Рис. 5. Зависимость степени деформации схватывания а,„от соотношения твердости окисной пленки и металла (по шкале Мооса) (3) риваются с обжатием до 65% (никель — низкоуглеродистая сталь — никель, алюминий — железо — алюминий, медь — алюминий — медь, серебро — бронза— серебро, сереброникельмедный сплав и т.
д.). х. Степень относительной деформации еш,„при сварке симметрично наклоненными прямоугольными пуансонами, ширина которых равна толщине металла 131 Для получения качественного соединения между разнородными металлами также необходима значительная совместная пластическая деформация.
При этом лимитировать процесс сварки должна величина е для более твердого из соер диняемых металлов. В этом случае величина зш;„меиее точно отражает физические условия сварки, так как в первую очередь характеризует деформацию более мягкого материала. Для ссуществления холодной сварки, как правило, используют стандартное прессовое и прокатное оборудование, которое оснащаютспециальным инструментом в соответствии с типоразмерами свариваемых деталей. Наиболее широкое применение холодная сварка нашла в производстве изделий домашнего обихода из алюминия и его сплавов, в электротехнической промышленности и транспорте для соединения алюминиевых и медных проводов, а также алюминиевых проводов с медными наконечниками. В последние годы во ВНИИЭСО, ЦНИИ МПС и ряде других организаций для этих целей были разработаны образцы специализированного прессового оборудования, позволяющего„в частности, осуществлять сварку с комбинированным приложением нормальных и тангенциальных усилий.
Для понимания физической природы холодной сварки и выявлений условий совместной пластической деформации, достаточных для получения качественного соединения различных металлов и сплавов, необходимо рассмотреть роль и особенности пластической деформации на всех основных стадиях процесса при образовании физического контакта (разрушение и удаление окисных пленок из зоны соединения, сглаживание поверхностных микронеровностей); активации контактных поверхностей (формирование активных центров в местах выхода дислокаций в зону контакта); обьемном взаимодействии (образование мостиков схватывания на активных центрах, релаксация напряжений). В связи с трудностью обеспечения схватывания металлов по всей поверхности контакта при холодной сварке реальную прочность соединения необходимо оценивать также с учетом влияния концентраторов напряжений от остающихся несплошностей (дефектов сварки) на разрушение мостиков схватывания при температурах, при которых у ряда металлов может проявляться хрупкость.
Холодная сварка осуществляется при низких гомологических температурах (< 0,4 Тпл), для которых характерны только низкотемпературные механизмы возврата в процессе упругопластической деформации и после снятия нагрузки (разрядка дислокаций в скоплениях за счет сильного упругого взаимодействия дислокаций, анигиляция дислокаций и взаимодействие их с точечными дефектами типа отжига вакансий на дислокациях, но без перестройки дислокаций по механизму переползания их винтовых и краевых компонент).
Чем выше энергия дефектов упаковки кристаллической решетки (например, в ГЦК-металлах у алюминия по сравнению с медью), тем легче протекает возврат и полнее происходит релаксация напряжении, Однако на степень деформационного упрочнения при этих температурах могут также влиять и процессы взаимодействия дислокаций с межузельными атомами примесей или их комплексами с точечными дефектами, приводящие в ряде металлов (например, железо, титан и т. д.) к закреплению (блокировке) дислокаций и препятствующие релаксации напряжений. Эти процессы принято называть динамическим деформационным или просто деформационным старением, в зависимости от того, какие дислокации подвергаются блокировке — движущиеся или неподвижные. Таким образом в условиях холодной сварки большинства металлов формирование общих зерен в зоне соединения невозможно из-за того, что при комнатной температуре рекристаллизационные процессы в них протекать не могут.
В то же -70 -Π— О -7 — б -б — 4 20 40 бО ОО вгпг„,% гу Гру,) ммргп.спг мин время для некоторых легкоплавких металлов, например индия, галлия, свинца и т. п., комнатная температура выше температуры рекристаллизации обработки, и термин схолодная сварка» и ним применять можно только условно, По условиям протекания завершающей стадии процесса, т. е. стадии объемного взаимодействия, сварка этих металлов давлением ближе к термокомпрессионной или диффузионной, чем к холодной сварке. Однако общее принципиальное отличие холодной сварки любых металлов от большинства способов их сварки в твердом состоянии при повышенных температурах связано с необходимостью разрушения и удаления окисных пленок из зоны контакта механическим путем, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
