Шовная сварка (ХШС)
ХШС — способ соединения деталей посредством вдавливания рабочих выступов вращающихся роликов или же пуансонов с кольцевыми рабочими выступами (подобных пуансонам для ХТС) на глубину, при которой вследствие деформации образу ется линейный или кольцевой сварной шов. Как и при ХТС, применяется одностороннее (рис. 12.1, е) или двустороннее (рис. 12.1, ж) деформирование металла. На рис. 12.1, з пред ставлена схема ХШС пуансонами с кольцевыми рабочими вы ступами [1]. Сварка продавливанием через матрицу (рис. 12.1, и) позволяет изготовлять изделия без отбортовки, а также сое динять трубу с расположенными в ней перегородками [2].
Стыковая сварка (ХСС)
ХСС — это способ соединения расположенных соосно и закреп ленных с вылетом в специальных зажимах деталей посредством деформации (осадки) их свободных концов под действием при ложенного осевого усилия с образованием прочного сварного стыка.
Схемы ХСС показаны на рис. 12.1, к —м. Общепринята схема л, при которой сохраняются исходные форма и сечение соединяемых деталей.
Сварка тавровых соединений (ХСТС)
ХСТС — способ получения прочного сварного соединения дета лей, расположенных взаимно перпендикулярно, вдавливанием одной детали (прутка, полосы), закрепленной с вылетом в спе циальных зажимах, в другую плоскую деталь, установленную на опоре. Схемы ХСТС показаны на рис. 12.1, т. Зажимы мо гут быть плоские (рис. 12.1, т-I, III) или с заостренными ра бочими частями (рис. 12.1, т-11, IV). Опора может иметь ра бочий выступ (рис. 12.1, г-Ш, IV). Наиболее пригодны для практики схемы г-//, III.
Сварка сдвигом
Это — способ соединения деталей по всей поверхности кон такта при одновременном приложении нормального и танген циального усилий. Схема холодной сварки сдвигом приведена на рис. 12.1, к [3].
16—1063
Другие способы холодной сварки
Перспективны способы соединения однородных и раднородных металлов, являющиеся комбинацией холодной сварки с меха ническим защемлением соединяемых деталей. К ним относится «грушевидная» сварка, сварка-клепка, а также сварка цр0каткой (2], выпрессованием (экструзией) [4] и совместным де формированием зоны соединения [5] (см. рис. 12.1, о — с).
12.1.6. Технологические возможности Размеры свариваемых деталей
Диапазон размеров свариваемых деталей определяется воз можностями сварочного оборудования.
Точечной сваркой (ХТС) соединяют листы, ленты; полосы тол щиной до 12—15 мм. Форма сварных точек разная (в частно сти, круглая, прямоугольная, крестообразная, сферическая). В многоточечном соединении всесварные точки выполняются, как правило, одновременно. Наиболее рациональна ХТС алю миния, несколько менее— алюминия с медью, меди [1—3, 6, 7].
Шовная сварка (ХШС). Основное назначение ХШС—-по лучение герметичных швов при соединении корпусов изделий с крышками. Толщина деталей от 0,3 до 3—5 мм, диаметр ци линдрических обечаек — до 200 мм (возможно, и более). ХШС соединяют алюминий и его сплавы, медь, алюминий с медью, медь с коваром [1—3, 7].
Стыковая сварка (ХСС). Этим видом сварки соединяют проволоку, стержни, полосы и профили сечением, определяе мым возможностями существующего оборудования: до 15 см2 из алюминия и до 10 см2 из меди. Встык можно сваривать алюминий и его сплавы с медью, никелем, цинком, медь с се ребром и др. [1—3, 7].
Сварка тавровых соединений — это способ холодной сварки двух деталей, одна из которых плоская, а вторая (приваривае мая) может быть прутком, полосой или иметь иную форму. Диаметр прутка (стержня)— до 30 мм, толщина плоских Де талей— до 15—20 мм. Существует опыт соединения этим спо собом алюминия с медью и латунью [2].
Сварка сдвигом и другие способы. ХС сдвигом соединяют полосы из. алюминия, меди, армко-железа, никеля толщиной 4—8 мм (2, 6, 7]. «Грушевидной» сваркой соединяют 1,5—3-мм
листы из разнородных |
металлов [2, 6, 7], сваркой-клепкой — |
||
листы и полосы разных |
толщин при соотношении |
1 10 [2), вы- |
|
прессовыванием — трубы |
из меди с алюминием |
и стали с цин |
|
ком для переходников с наружным диаметром |
8 |
мм при тол |
|
щине стенок 1,0; 1,5 и |
2,0 мм [4]. Совместным |
|
деформирова |
ние |
«ны соединения изготовляют исходные элементы труб- |
чат |
.рормы с внутренним диаметром от 3 до 450 мм при тол |
щине стенок от 0,5 до 8 мм при сочетаниях металлов алюми ний-сталь, алюминий — титан, сталь — титан, алюминий — медь, медь — сталь и т. д. [5].
Свариваемость однородных металлов
Под свариваемостью понимается способность металла при дан ном технологическом процессе сварки образовывать соединение с требуемыми конструктивными и эксплуатационными свойст вами.
При ХС в плоскости соединения происходит значительное растекание металла, обнаруживаемое по искажению координат ной сетки. Степень растекания ер разных металлов представлена на рис. 12.3 [6].
Критерием свариваемости при ХТС является степень деформации металла в зоне соединения, доста точная для получения прочного со единения. Применительно к схеме (см. рис. 12.1, б) она выражается отношением глубины вдавливания54*
Рис. 12.3. Зависимость степени относительного растекания металла ер в плоскости соединения
при холодной сварке внахлестку от глубины
вдавливания |
плоского |
пуансона (Н ) шириной |
||
4 мм н типа |
свариваемого |
металла |
[6]; |
|
/ — алюминий; |
2 — медь; 3 — свинец; |
4 — олово; |
||
5 — кадмий; исходный |
шаг |
координатной сетки |
||
равен 0,5 Мм |
|
|
|
|
Рис. |
12.4. Зависимость |
деформа |
ции |
схватывания 0Т |
темпера |
туры |
[3]: |
|
1 - медь; 2 - алюминии; 3 — дуралюмнн Д16; 4 — ЦИНК
Рис. 12.5. Зависимость деформации схва тывания от температуры плавления ме таллов с г. ц. к. решеткой [3]
пуансонов Я( и Я2 к суммарной толщине свариваемых дет^лей 6i и 62 [2]:
е = 1(Я1 + Яа)/(61 + 62)].100 %. |
(12.1) |
Для случая схемы рис. 12.1, а при глубине.вдавливания пуан. сона Я
е = [Я/(б1 + ба)].100 %. |
(12.2) |
Минимальная степень деформации |
emin при ХТС зависит |
от свойств металлов и толщины свариваемых деталей [6]. Ве личина emin уменьшается при повышении температуры сварки (рис. 12.4). Для металлов с одинаковой кристаллической ре шеткой наблюдается тенденция к ухудшению свариваемости (росту emin) с повышением температуры плавления. Алюми ний со сравнительно низкой температурой плавления относится к группе хорошо свариваемых металлов с г. ц. к. решеткой
(рис. |
12.5). |
|
|
|
Свариваемость |
разнородных металлов |
|
||
При |
сварке разнородных |
металлов ет ш |
должна быть такой, |
|
как у |
металла |
с лучшей |
свариваемостью |
[5]: |
|
Металл |
emln‘ * |
|
|
|
|
|
AB000*1 + |
АВООО*1 |
55,5 |
|
АВООО** + |
АВООО** |
51,2 |
|
АМц*1 + |
АМц*1 |
59,0 |
|
АМц** + |
АМц** |
56,6 |
|
МО*1 + МО*1 |
73,3 |
||
Металл |
еш1п» * |
|
МО*1 + |
АВООО*1 |
55 |
МО*1 + |
АВООО** |
51,5 |
МО*1 + |
АМц*1 |
57,7 |
МО*1 + |
АМц** |
66,2 |
01 Металл отожжен перед сваркой. 01 Металл наклепан перед сваркой.
12.2.Технология
12.2.1.Требования к конструкции соединений
При соединении деталей внахлестку путем ХТС и ХШС прочность точек или шва определяется остаточной (после деформации) толщиной металла по пе риметру сварной точки или шва. Прочности соединения может быть повы шена при необходимости за счет увеличения количества сварных точек.
Если одна из деталей должна сохранить после сварки гладкую поверх ность, применяется сварка с односторонним деформированием металла. При герметизации путем ХШС размеры отбортовки могут быть практически лю
быми.
Стыковые и тавровые соединения не уступают по прочности целому ме таллу вне зоны сварки. При ХС сдвигом прочность на отрыв невелика, но усилие среза, как правило, достаточно для обеспечения требований экс* плуатации за счет большой площади нахлестки соединяемых деталей.
12.2.2. Подготовка поверхности
Цель подготовки — удаление с соединяемых поверхностей жира, загрязнений, влаги. Рекомендуемые к практическому применению способы подготовки:
1. Зачистка металлическими проволочными вращающимися щетками — в подавляющем большинстве случаев для соедине ния деталей внахлестку путем ХТС или ХШС; при сварке
встык деталей |
больших сечений (например, диаметром ^ 3 0 мм) |
|||
и сварке тавровых соединений. |
резаками — при |
соедине |
||
2. Обрезка |
концов специальными |
|||
нии деталей встык. |
сварке мелких деталей, |
а также |
||
3. Никелирование— при |
||||
деталей, зачистку которых |
неудобно |
производить (например, |
||
соединение корпусов с крышками полупроводниковых прибо ров).
4. Анодирование — при |
сварке алюминиевой фольги. |
5. Отжиг — при сварке |
мелких деталей из алюминия, кото |
рые невозможно зачищать проволочными щетками. Вращающиеся с частотой 25—50 с-1 и линейной ско
ростью на поверхности 30—60 м/с металлические щетки диаметром 120—180 мм изготовляют из 0,1—0,3-мм прово локи.
При соблюдении сохранности чистоты подготовленных по верхностей время между подготовкой и сваркой может быть сколь угодно большим. Рекомендуется проводить сварку в ту же рабочую смену, в которой проводилась зачистка.
12.2.3. Выбор параметров режима Точечная сварка
Величина emin> необходимая для образования надежного соеди нения при ХТС, %: А1—60-7-70, Си—854-90, РЬ—554-85, Sn—
864-88, |
Аи—304-35, In—104-15, Fe—854-92, Ag—504-86, |
Cd— |
8 0 4 -8 6 , |
Al-сПЛавы—754-90, Ti—704-75, Ni—854-90. |
|
При оптимальной e разрушается основной металл, а у свар |
||
ной точки — максимальное сопротивление срезу. Если е |
завы |
|
шена, то разрушение произойдет в наиболее слабом поперечном сечении, если е Занижена — в месте сварки.
При ХТС в Основном применяют пуансоны с прямоуголь
ными и круглыми |
рабочими выступами. Ширина рабочих вы |
ступов пуансонон |
прямоугольной формы В = (14-3) б; длина |
L=(5-j-7) В. При |
сварке очень тонких листов фольги В>36. |
Диаметр рабочего |
выступа пуансонов круглой формы d = (24- |
4-3,5) б. |
|