Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Сварка трением

Сварка трением относится к процессам, в которых использу­ется взаимное перемещение свариваемых поверхностей, давление и кратковременный нагрев. Сварка трением происходит в твердом состоянии при взаимном скольжении двух заготовок, сжатых си­лой Р. Работа, совершаемая силами трения при скольжении, пре­вращается в теплоту, что Приводит к интенсивному нагреву трущих­ся поверхностей. Таким образом, для сварки используется тепло, которое выделяется в стыке при трении двух поверхностей в резуль­тате преобразования механической энергии в тепловую. Трение поверхностей осуществляют вращением, возвратно-поступатель­ным перемещением сжатых заготовок и колебательным перемеще­нием одной из соединяемых деталей по отношению к другой.

Схемы сварки трением показаны на рисунке 23:

а) с вращением одной детали;

б) с вращающейся вставкой;

в) с вращением в противоположные стороны;

г) с возвратно-посту нательным движением одной детали.

В результате нагрева и сжатия происходит совместная плас­тическая деформация. Сварное соединение образуется вследствие возникновения металлических связей между чистыми (ювениль­ными) контактирующими поверхностями свариваемых загото­вок. На сопряженных деталях в месте стыка происходит интен­сивный нагрев контактирующих поверхностей. Например, для углеродистых сталей обыкновенного качества температура дос­тигает 900-1350°С. При достижении температуры сварки процесс трения должен быть резко прекращен.

Окисные пленки на соединяемых поверхностях разрушают­ся в результате трения и удаляются за счет пластической дефор­мации в радиальных направлениях. Сварка заканчивается естественным охлаждением деталей при повышенном сжимаю­щем осевом усилии.

Выделяют несколько типов сварных соединений сваркой тре­нием, которые показаны на рисунке 24:

а) сварка стержней встык;

б) сварка труб встык;

Рис. 24. Типы соединений сварки трением — 64 —

в) сварка встык стержня с трубой;

г) приварка стержня к листу;

д) приварка трубы к листу;

е) приварка стержня к массивной детали.

Основные технологические параметры сварки трением:

- скорость относительного перемещения (вращения) свари­ваемых поверхностей;

- продолжительность нагрева;

- удельное усилие сжатия заготовок;

- пластическая деформация, т. е. величина осадки;

- площадь сечения и конфигурация заготовки.

Преимущества стыковой сварки;

- высокая производительность;

- высокое и стабильное качество сварного соединения;

- возможность сварки разнородных металлов и сплавов;

- отсутствие вредных выделений;

- высокие энергетические показатели (например, при свар­ке трением углеродистой стали удельная электрическая мощность равна 15-20 Вт/ммг, а при электрической кон­тактной сварке — 120-150 Вт/мм2);

- высокая скорость соединения деталей (машинное время в пределах 2-40 секунд);

- высокая степень механизации и автоматизации процесса;

- возможность использовать для сварки трением различные типы общепромышленных токарных и сверлильных станков.

Недостатки сварки трением:

- для каждого металла необходимо разрабатывать техноло­гические режимы в зависимости от состава материала и гео­метрических параметров;

- необходимость контроля момента сварки с последующим прекращением процесса;

- необходим механизм давления для создания осевых уси­лий сжатия.