Газопрессовая и высокочастотная сварка

Оба эти способа сварки давлением заключаются в предварительном нагреве кромок соединяемых деталей с последующим деформированием их сварочным усилием до образования сварного соединения.

При газопрессовой сварке соединяемые кромки нагревают ацетиленокислородным пламенем с помощью специальных многопламенных горелок. Различают газопрессовую сварку в пластичном состоянии, когда кромки нагревают до 0,8...0,9 температуры их плавления, и газопрессовую сварку с оплавлением. В обоих случаях сварка может осуществляться при постоянном или при изменяющемся давлении, когда детали вначале лишь слегка сдавливают, а при достижении заданной температуры давление увеличивают до рабочего

Газопрессовой сваркой соединяют рельсы, трубы и другие профильные детали. Ее преимущества: высокая производительность по сравнению со сваркой плавлением, простота оборудования, возможность применения в полевых условиях. Недостаток - большой расход газов (до 8000 л/ч). С развитием сварки трением и контактной стыковой сварки газопрессовая сварка утрачивает свое былое значение.

Высокочастотная сварка (индукционная, радиочастотная) - это способ сварки давлением, при котором кромки деталей нагреваются током высокой частоты до температуры оплавления. Плотность тока высокой частоты, протекающего по металлическому телу, максимальна на поверхности тела и резко уменьшается по мере удаления вглубь тела. Это явление называют поверхностным эффектом. Кроме того, токи высокой частоты, протекающие в двух параллельных проводниках в противоположных фазах, стремятся сблизиться. Это явление называют эффектом близости.

Нагрев деталей при высокочастотной сварке производят с помощью индуктора, располагаемого у свариваемого стыка и генерирующего в свариваемых кромках индукционные токи, или с помощью двух скользящих по поверхности детали электродов. В обоих случаях эффект близости и поверхностный эффект позволяют обеспечить нагрев только в поверхностных слоях соединяемых кромок глубиной 0,1...0,15 мм. Это уменьшает расход энергии и повышает качество сварного соединения, так как можно избежать перегрева металла вблизи шва.

Высокочастотная сварка ведется при силе тока 1000...2000 А частотой 2,5...500 кГц. Усилие сжатия для различных деталей и материалов может быть в пределах Мощность машинных или ламповых генераторов высокочастотного тока

Высокочастотной сваркой изготавливают прямошовные трубы из неочищенной горячекатанной малоуглеродистой стали. Применение радиочастоты (более 400 кГц) позволяет сваривать продольные швы труб из алюминия, жаропрочных сплавов, легко окисляющихся металлов. Швы получаются с незначительным внутренним гратом, с малой шириной зоны термического влияния, с хорошими механическими свойствами. Процесс сварки не чувствителен к состоянию поверхности деталей, не требует специальной подготовки кромок, легко автоматизируется, высокопроизводителен: скорость сварки труб достигает 20... 100 м/мин. Существенный недостаток высокочастотной сварки сложность оборудования.

5. Контактная сварка

Сварные соединения получаются в результате нагрева деталей проходящим через них током и последующей пластической деформации зоны соединения.

Сварка осуществляется на машинах, состоящих из источника тока, прерывателя тока и механизмов зажатия заготовок и давления.

К деталям с помощью электродов подводят ток небольшого напряжения (3…8 В) и большой силы (до нескольких десятков кА). Большая часть тепла выделяется в зоне контакта деталей.

По виду получаемого соединения контактную сварку подразделяют на точечную, шовную, стыковую. Схемы контактной сварки представлены на рис. 89.

Рис. 89. Схемы контактной сварки:

а – стыковой; б – точечной; в – шовной

Стыковая контактная сварка (рис. 89.а) – способ соединения деталей по всей плоскости их касания.

Свариваемые заготовки 1 плотно зажимают в неподвижном 2 и подвижном 3 токоподводах, подключенных к вторичной обмотке сварочного трансформатора 4. Для обеспечения плотного электрического контакта свариваемые поверхности приводят в соприкосновение и сжимают. Затем включается ток. Поверхность контакта заготовок разогревается до требуемой температуры, ток отключается, производится сдавливание заготовок – осадка.

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов до оплавления с последующей осадкой – сваркой оплавлением. В результате пластической деформации и быстрой рекристаллизации в зоне образуются рекристаллизованные зерна из материала обеих деталей.

Сварка применяется для соединения встык деталей типа стержней, толстостенных труб, рельсов и т.п.

Точечная сварка(рис. 89.б) – способ изготовления листовых или стержневых конструкций, позволяющий получить прочные соединения в отдельных точках.

Свариваемые заготовки 1, собранные внахлест, зажимают между неподвижным 2 и подвижным 3 электродами, подсоединенными к обмотке трансформатора 4.

Электроды изнутри охлаждаются водой, нагрев локализуется на участках соприкосновения деталей между электродами. Получают линзу расплава требуемого размера, ток выключают, расплав затвердевает, образуется сварная точка. Электроды сжимают детали, пластически деформируя их.

Образующееся сварное соединение обладает большой прочностью и его можно применять для изготовления несущих конструкций. Этот способ широко применяют в авто- и вагоностроении, строительстве, а также при сборке электрических схем.

Шовная сварка(рис. 89.в) – способ соединения деталей швом, состоящим из отдельных сварных точек.

Свариваемые заготовки 1 помещают между двумя роликами-электродами, один из электродов 2 может иметь вращательное движение, а другой 3 – вращательное движение и перемещение в вертикальном направлении. Электроды подключаются к вторичной обмотке трансформатора 4. Электроды-ролики зажимают и передвигают деталь.

Шовная сварка обеспечивает получение прочных и герметичных соединений их листового материала толщиной до 5 мм.

6. Диффузионная сварка

Диффузионная сварка–способ сварки давлением в вакууме приложением сдавливающих сил при повышенной температуре.

Свариваемые детали тщательно зачищают, сжимают, нагревают в вакууме специальным источником тепла до температуры рекристаллизации (0,4 Т_пл), и длительно выдерживают. В начальной стадии процесса создаются условия для образования металлических связей между соединяемыми поверхностями. Низкое давление способствует удалению поверхностных пленок, а высокая температура и давление приводят к уменьшению неровностей поверхностей и сближению их до нужного расстояния. Затем протекают процессы диффузии в металле, образуются промежуточные слои, увеличивающие прочность соединения. Соединения получают при небольшой пластической деформации. Изменение размеров мало.

Сварка может осуществляться в среде инертных и защитных газов: гелий, аргон, водород.

Способ применяется для соединения металлов, металлов и полупроводников, а также других неметаллических материалов.

Диффузионная сварка широко применяется в космической технике, в электротехнической, радиотехнической и других отраслях промышленности.