СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

СВАРКА ТРЕНИЕМ

Предусматривает взаимное перемещение свариваемых поверхностей относительно друг Друга при одновремен­ном сдавливании их. В результате этого свариваемые по­верхности нагреваются силами трения, а имеющиеся на поверхности пленки оксидов разрушаются и выдавлива­ются из зоны контакта в радиальном направлении. В ре­зультате возникшей пластической деформации очищен­ные от оксидов поверхности деталей сближаются до возникновения межатомных связей и металлургических реакций, сопровождающихся взаимной диффузией ато­мов. После прекращения движения металл остывает, об­разуя прочное соединение. Особенностью этого процесса является мгновенная остановка взаимного перемещения, так как при замедленной остановке возможно разруше­ние контактного соединения. Сдавливающую нагрузку снимают после остывания контакта. Принципиальная схе­ма сварки трением приведена на рис. 47.

СВАРКА ВЗРЫВОМ

Возможность нетрадиционного использования энер­гии взрыва для соединения металлов в твердой фазе была открыта еще в начале 60-х годов минувшего столетия практически одновременно в России и США. В Волго­градском техническом университете за сравнительно ко­роткий срок была Создана научная школа сварки взры­вом. При этой технологии соединение происходит за счет совместной пластической деформации в результате со­ударения, вызванного взрывом быстродвижущихся со­единяемых частей. При этом кинетическая энергия дви­жущихся деталей выполняет работу по совместной плас-

Рис. 47. Сварка трением:

А — вращение одной детали; Б — вращение обеих деталей; В — вра­щение вставки при двух неподвижных деталях; Г— воэвратно-по- ступающее движение одной детали

тической деформации контактирующих слоев. Принципи­альная схема сварки взрывом представлена на рис. 48. Со­единяемые детали, одна из которых неподвижна, распо­лагают на некотором расстоянии (или под определенным углом) друг от друга. На подвижную заготовку кладут взрывчатое вещество с детонатором. При срабатывании детонатора происходит процесс разложения взрывчатого вещества, создавая давление, распространяющееся поза­ди фронта детонации. В результате этого подвижная заго­товка получает ускоренной движение, направленное в сторону неподвижной заготовки. Соударяясь, заготовки получают взаимную пластическую деформацию, необхо­димую для прочного соединения.

Процесс формирования прочного соединения при сварке взрывом имеет две стадии: образование физичес­кого контакта, при котором происходит сближение ато-

Рис. 48. Схема сварки взрывом:

/— детонатор; 2— взрывчатое вещество; J— верхняя свариваемая деталь; 4 — нижняя свариваемая деталь

мов соединяемых материалов, и их слабое химическое взаимодействие; активация контактных поверхностей с образованием активных центров, в результате чего реа­лизуется схватывание металлов. Решающую роль в фор­мировании сварного соединения играет пластическая де­формация металла в околошовной зоне, распределяюща­яся экспоненциально по толщине свариваемых заготовок и достигающая вблизи линии соединения сотен процен­тов. Благодаря интенсивной пластической деформации приконтактных слоев металла линия соединения свари­ваемых заготовок имеет волнообразный профиль (рис. 49).

Благодаря малому времени образования сварного со­единения, недостаточному для протекания активных диффузионных процессов на межслоЙНых границах, спо­соб сварки взрывом обладает уникальными возможнос­тями соединения не свариваемых обычными методами сплавов и металлов: титан + сталь; алюминий + сталь; магний + алюминий; алюминий + титан; цирконий + сталь и многие другие. Эта особенность, а также возмож­ность изготавливать как плоские, площадью от несколь­ких квадратных сантиметров до десятков квадратных мет­ров, так и криволинейные двух - и многослойные заго­товки с высокими прочностными свойствами, открывает

широкие перспективы перед сваркой взрывом. Основные технологические возможности сварки взрывом представ­лены в табл. ВСВ. Изготовление при помощи сварки взры­вом биметаллических и многослойных композиционных материалов открывает широкие перспективы. Сортамент биметаллических листов й плит, изготавливаемых свар­кой взрывом приведен в табл. 19.

Детали, изготовленные сваркой взрывам, в отличие от аналогов, полученных другими методами, характер»-'

- J І ; Of: і • Ч г • .. * Л tl! /> U!

зуются прочноплотным соединением составляющих сло­ев с близким к нулю электрическим сопротивлением, отсутствием межслойной коррозии в процессе эксплуата­ции и высокой чистотой контактирующих поверхностей.

Ультразвуковая сварка (рис. 50) — неразъемное соеди­нение, полученное совместным воздействием на свари­ваемые детали механических колебаний высокой частоты и сдавливающих усилий. Магнитострикционный эффект передается через трансформатор упругих колебаний /, наконечник 2, представляющих собой вместе с рабочим инструментом 3 преобразователь, в результате чего на свариваемые детали 4 действуют силы колебательного ха­рактера, амплитуда которых составляет 20—40 мкм. В ре­зультате этого между свариваемыми деталями возникают силы трения, вызванные возвратно-поступательными движениями. Это приводит к разрушению поверхностных пленок в зоне контакта, размягчению поверхностного слоя нагревающегося металла и пластической деформа­ции, возникающей под действием сжимающих сил. В ре­зультате этого свариваемые детали сближаются настоль­ко, что между ними возникают силы межатомного взаи­модействия, формирующие прочное неразъемное соединение. Ультразвуковую сварку применяют в случа­ях, когда нужно избежать большого нагрева химически активных материалов.

Термитная сварка. Термитная сварка применяется в местах, где нет возможности выполнить электросвароч-

ные работы. К таким работам относят сваривание рельс железнодорожных линий, проводов связи, электрических кабелей и т. п. Для этого промышленность выпускает тер­митные патроны (карандаши) и спички к ним. Принцип действия термитной сварки основан на создании темпе­ратуры плавления при сгорании термитного патрона. Кон­струкция термитного карандаша — на рис. 51. Карандаш представляет собой отрезок сварочной проволоки, диа­метр которой зависит от толщины свариваемых деталей. На проволоку наносят термит, круто замешанный на нит- роцеллюлозном клее. Состоит термит из смеси 23% (по массе) опилок алюминия и 77% железной окалины, раз­мер гранул которых составляет около 0,5 мм. Конец тер­митного карандаша обмазан затравкой, которая предназ­начена для поджигания карандаша. Состоит затравка из 3 м. ч. бертолетовой соли (КСЮ3) и 0,5 м. ч. мелких алюми­ниевых опилок. При массовом изготовлении карандашей пользуются устройством, состоящим из подставки и зак­репленной на ней гофрированной алюминиевой полосы. Торцевые стороны гофрированной полосы ограничены металлическими стенками, в которых просверлены отвер­стия для карандашей.

Внутренние стенки гофра смазывают разделительным составом, состоящим из керосина (65% по массе) и сте­арина или парафина (35% по массе). После высыхания разделительного состава в отверстия стенок вставляют отрезки проволоки необходимого диаметра и секции за­полняют термитом, замешанном на клею. Как только тер­митная масса высохнет, карандаши вынимают и наносят головки из затравки. Во время сварки термитный каран­даш вставляют в держатель,' представляющий собой не что иное, как электрододержатель.

Для хранения и транспортировки термитные каранда­ши (патроны) заворачивают в один слой парафиновой

7 2

Рис. 51. Термитный карандаш:

1 — проволока; 2 — термит; 3t — затравка

бумаги и складывают в полиэтиленовый пакет с заварен­ными торцами. Следует учитывать, что термитные патро­ны очень чувствительны к механическим и тепловым воз­действиям, поэтому их хранение и транспортировка дол­жны выполняться со всеми мерами предосторожности. Ни в коем случае нельзя хранить и транспортировать термит­ные патроны в одной упаковке со спичками. Запрещается хранение термитных патронов в помещениях с повышен­ной пожарной опасностью. При их транспортировке в ку­зове автомобиля не должно быть горючих и смазочных материалов и других сгораемых веществ. _При погрузочно - разгрузочных работах тару с термитными патронами нельзя подвергать толчкам или бросать ее.

При проведении сварочных работ следует придержи­ваться мер безопасности. До начала сварочных работ сле­дует побеспокоиться о противопожарных мерах, убрав из зоны сварки все воспламеняющиеся предметы и матери­алы. Зажигать термитные спички и поджигать термитные карандаши или патроны необходимо в защитных очках со светофильтрами.

После охлаждения термитной шашки до'темного цве­та шлак следует сбивать в направлении, обратном от себя, на заранее подготовленное место. Сгоревшие термитные шашки укладывают в специальный металлический ящик, предварительно установленный в месте сварочных работ. В процессе сварки следует избегать попадания воды, что­бы избежать взрыва и ожогов. Нельзя дотрагиваться рукой к термитному патрону, который горит или поправлять его рукой.