Механічні способи зварювання

Ультразвукове зварювання

Ультразвуковим зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, місця з’єднання яких нагрівають до пластичності та стискають за допомогою механічних коливань ультразвукової частоти.

Під дією ультразвукових коливань зварювальні поверхні виробів очищаються від оксидних плівок, нагріваються та пластично деформуються. У разі наближення поверхонь виробів на відстань дії міжатомних сил між ними виникає міцний зв’язок.

Температура в зоні зварювання невисока, напр., у процесі зварювання виробів із міді вона не перевищує 600 град. С, а з алюмінію – 200-300 град. С. Це дуже важливо в процесі зварювання виробів, виготовлених із хімічно-активних металів, і пластмас.

Види ультразвукового зварювання:

1. Точкове;

2. Шовне

Ультразвукове зварювання використовують у радіоелектроніці, приладобуданні, авіац. пр-ті.

 

Зварювання тертім

Зварювання тертім називають спосіб утворення нерозбірного з”єднання двох виробів, місця з’єднання яких нагріваються до пластичності теплотою, яка виділяються в разі взаємного тертя з наступним стисканням.

У наслідок тертя механічна енергія перетворюється на теплову, оксидні плівки на контактуючих поверхнях руйнуються, збільшується пластичність. Між контактуючими поверхнями виникають металеві зв’язки, які приводять до утворення зварного з’єднання, тобто шва.

Зварюванням за допомогою тертя з’єднують одно- та різнорідні метали та сплави з різними властивостями, напр. мідь із сталлю, алюміній із титаном тощо.

Основними параметрами тертям є:

- швидкість відносного переміщення зварювальних поверхонь,

- тривалість нагрівання,

- питоме зусилля,

- пластична деформація.

Ці параметри залежать від властивостей зварюваних металів, площі перетину на конфігурації виробу. Для отримання якісного з’єднання в кінці процесу зварювання необхідно швидко припинити рух виробів і прикласти до них велике зусилля. Отримане з’єднання, тобто шов, має досить добрі механічні властивості.

У пр-ті зварювання тертям використовують для виготовлення різальних інструментів, пуансонів, осей, штампів.

У процесі зварювання тертям порівняно з контактним зварюванням у стик у 5-10 разів зменшуються затрати енергії.

Цей спосіб зварювання можна здійснити на звичайних різальних верстатах (токарних, фрезувальних, свердлильних) або на спеціальних машинах, які випускає машинобудівна пр-ть.

Зварювання вибухом

Зварювання вибухом називають спосіб утворення нерозбірного з’єднання двох виробів, при якому вироби з’єднуються силою направленого вибуху заряду вибухової речовини, що зумовлює їх сильне стискання.

У поверхневих шарах виробів, які співударяються, метал тече подібно до рідини, дифузує та зварюється.

Цей вид зварювання застосовують в основному для виготовлення біметалевих виробів, найчастіше листових. Лист, який треба приварити по всій площині до іншого, встановлюється на відстані 2-3 мм і під кутом до нього. На поверхню приварюваного листа кладуть вибухову речовину (порох), яку запалюють. Виникає вибухова хвиля, яка поширюється по всій поверхні приварюваного листа і тисне на нього з величезною силою. Хвиля стискає листи, проходить взаємна дифузія, внаслідок якої відбувається зварювання.

Зварювання вибухом застосовується для з’єднання як однорідних (срібло, алюміній, титан, мідь, сталь), так і різнорідних (титан і сталь, титан і мідь, алюміній і титан) металів.

 


ТЕМА. ВИГОТОВЛЕННЯ НЕРОЗБІРНИХ З”ЄДНАНЬ

 

План.

5. Сутність зварювання.

6. Зварні з”єднання та шви.

7. Класифікація способів зварювання.

8. Способи зварювання:

А) термічні;

Б) термомеханічні;

В) механічні.

 

Питання 1. Сутність зварювання.

Поняття про з 'єднання та їх види

Деталі у вузли та окремі частини різних виробів і споруд з'єднуються між собою рухомо та нерухомо.

Нерухомі з'єднання .можуть бути:

· Розбірними (утворюються за допомогою з'єднувальних дета­лей, якими є прогоничі, шурупи тощо);

· Нерозбірними:

Їх поділяють на 2 групи:

- До першої належать з'єднання гарантійним натягом,

- до другої - з'єднання, отримані зварюванням, паянням, склеюванням, клепанням, їх широко використо­вують у процесі виготовлення різних конструкцій та при їх ремонті.

Причини використання зварювання:

¨ В зв’язку з великою економією матеріалу;

¨ В зв’язку з зменшенням ручної праці в процесі виготовлення з'єднань;

¨ В зв”язку з тим, що зварні з'єднання дуже часто забезпечують більшу міцність і надійність у процесі експлуатації виробів.

Зварюванням називають технологію отримання нерозбірних з'єднань у конструкціях, виготовлених із металів, сплавів та інших матеріалів, розплавленням або пластичною деформацією місця з'єднання.

Зварюванням з'єднують вироби виготовлені з однорідних і різнорідних металів і сплавів (наприклад, мідь - мідь, сталь - сталь, мідь - вольфрам, мідь - алюміній, мідь - сталь); металів і неметалів, таких як кераміка, скло, графіт тощо.

Щоб дві поверхні з'єднались зварюванням, потрібно наблизити їх на відстань, яка приблизно дорівнює лінійному параметру кристалевої комірки матеріалу, з якого виготовлені вироби.

Перед зварюванням контактуючі поверхні очищають, а потім крайнім атомам очищених поверхонь надають енергії, щоб наблизити їх один до одного.

Ця енергія буває 2-х видів:

· Механічна;

· Тепловою.

Зв'язок між атомами контактуючих поверхонь може відбуватись у твердій фазі або в розплаві.

При твердій фазі вироби стискають із зусиллям, що дорівнює границі плинності матеріалу, з якого виготовлені вироби. У зоні контакту матеріали переходять у пластичний стан. Зварне з'єднання утворюється за рахунок взаємної дифузії атомів одного матеріалу в інший. Для під­вищення пластичності зону контакту зварюваних виробів нагрівають.

При розплаві краї зварюваних виробів розплавляють і утворюється спільна зварювальна ванна, яка під час охолодження кристалізується. Так утворюється зварний шов, який з'єднує зварювані вироби в єдине ціле.

Тут враховують наступні властивості металів:

- зварюваність – це утворення міцних та надійних швів;

- структура та величина кристалів;

- зміна властивостей металу в результаті нагрівання.

На зварюваність сталей впливає:

­ вміст у них вуглецю, мангану, хрому, молібдену, нікелю тощо.

— Маловуглецеві та малолеговані сталі, а також чистий алюміній мають добру зварюваність.

— Погану зварюваність мають чавуни, багатохромисті сталі й алюмінієві сплави.

— Найважче зварювати вироби, виготовлені з різних матеріалів.

 

Питання 2. Зварні з’єднання та шви.

 

І. Зварні з'єднання. У процесі виготовлення зварних конструкцій деталі по-різному можна розташовувати одну відносно одної. Основними видами зварних з'єднань є:

— Стикове (деталі розміщені в одній площині),

— Внапуск (деталі розміщені паралельно і перекривають одна одну),

— Кутове (деталі розміщені під кутом одна до одної),

— Таврове (з'єднання торцевої частину однієї деталі з поздовжньою другої).

 

2. Зварні шви. Зварним швом називають місце з'єднання виробів, яке утворилося після кристалізації розплавлених, або пластичнодеформованих приповерхневих шарів виробів.

Зварні шви поділяють на:

- основні (великі);

- допоміжні (малі).

За конструкцією шви поділяють на:

- одно- ;

- двосторонні,

- лицеві;

- виворітні тощо.

За розміщенням у просторі шви поділяють на:

- нижні (найзручніші),

- вертикальні (найтрудоміскіші),

- горизонтальні;

- верхні .

Згідно товщини зварювальних виробів шви бувають:

- одношарові;

- багатошарові.

 

Питання 3. Класифікація способів зварювання.

 

На сьогодні налічується понад 20 способів зварювання, їх класифі­кують за різними ознаками.

1. За станом місця контакту зварювальних виробів. Усі способи зварювання поділяють на три групи:

- термічні (місце майбутнього з'єднання двох виробів нагрівають до температури, яка перевищує температуру плавлення матеріалу, з якого виготовленні вироби, це відбувається за допомогою електричної дуги, полум'я),

- термомеханічні (використо­вують теплову та механічну енергію: теплову для нагрівання контактуючих поверхонь зварюваних виробів до пластичності);

- механічні (використовують механічну ).

2.За видом енергії, яку використовують у процесі зварювання виробів. За цією ознакою зварювання поділяють на:

- електричне,

- меха­нічне,

- плазмове,

- променеве,

- електромеханічне,

- хіміко-механїчне тощо.

3.За ступенем автоматизації зварювання. Зварювання поділяють
на:

- ручне,

- напівавтоматичне;

- автоматичне.

4.За способом захисту розплаву в зоні зварювання. За цією
ознакою зварювання поділяють на:

- зварювання на повітрі,

- у вакуумі,

- у захисному газі,

- під шаром флюсу,

- з комбінованим захистом тощо.