Гл а в а 12 ХОЛОДНАЯ СВАРКА
12.1.Общие сведения
Холодная сварка — один из наиболее рациональных способов получения не разъемных соединений однородных и разнородных пластичных (в первую очередь, цветных) металлов н сп'лавов. Как показывает опыт, применение холодной сварки приводит к значительной экономии материальных, энерге тических и трудовых ресурсов.
к |
л |
н |
Холодная сварка (ХС)— один из видов сварки давлением — осуществля ется при значительной совместной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых деталей. Пластическая деформация может происходить под действием нормальных к плоскости соединения или нормальных и тан генциальных сил (рис. 12.1).
Рнс. 12.1. Схемы холодной сварки:
в—а — точечная внахлестку: |
е —и — шовная; к—м — стыковая; |
к —сдвигом; |
о —«гру |
||
шевидная» ; п — сварка — клепка; |
р — выпрессовываннем (экструзионная); |
с — сов |
|||
местным Деформированием |
зоны |
соединения; г —тавровых |
соединений |
(/. |
// — |
без предварительного, ///, I V , V —с предварительным зажатием; а, в, е, и —с |
одно- |
||||
1
|
|
сторонним; |
б, г. |
д, |
ж, |
з — с |
двусторонним |
дефор' |
|||||
|
|
мнрованием; |
к —с |
плоскими |
торцами; |
л * - с |
за |
||||||
|
|
остренными; |
м — с |
конусной |
полостью зажимнДО гу |
||||||||
|
|
бок; / — свариваемые детали; |
2 — пуансоиы; |
з — ра |
|||||||||
|
|
бочий |
выступ; 4 — опорная ограничивающая |
п0веР*' |
|||||||||
|
|
ность; |
6 — прижимы; 6 — зажимные |
плиты; ? —коль |
|||||||||
|
|
цевые |
выточки; |
8 — рабочий ролик; |
9 — опорный ро |
||||||||
|
|
лик; /0 — матрица; |
// — зажимные |
губки; 12 — клин; |
|||||||||
|
|
13 — выступ |
клина; |
14 — заготовка |
заклепки; |
15 |
|||||||
заклепка; 16 — пуансон-толкатель; 17— сваренные детали; |
18 — охватывающая |
деталь; |
|||||||||||
— охватываемая деталь; |
20 — обжимное |
кольцо; |
Р ос — усилие осадки; |
Р 9 |
-^уси |
||||||||
лие |
зажатия; Р — усилие |
деформирования; |
Т — тангенциальное |
усилие; N — НорИ*ль' |
|||||||||
иое |
сжимающее усилие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединение при холодной сварке образу ется за счет возникновения металлических связей между соединяемыми частями при их совместной пластической деформации, в про цессе которой поверхностные оксидные пленки разрушаются и выносятся из зоны контакта, образуются участки контакта ювенильных по верхностей.
Степень требуемой |
для |
этого дефор |
мации должна быть |
тем |
больше, чем |
меньше отношение твердости пленки и ме талла (рис. 12.2) и чем толще пленка [6]. Пластическая деформация при сварке одно родных и разнородных металлов обеспечивает
образование физического |
контакта, активацию |
||
контактных |
поверхностей |
и их |
схватывание |
на стадии |
объемного взаимодействия. |
||
На заключительной |
стадии |
образования |
|
сварного соединения необходимо |
всестороннее |
||
сжатие с приложением значительного давле ния в зоне контакта.
О |
20 |
40 |
60 |
60 стд. |
|
Рис. |
12.2. |
Зависимость |
сте |
||
пени |
деформации |
схватывания |
|||
еш1п |
07 соотношения |
твердо |
|||
сти |
оксидной пленки |
н |
ме |
||
талла |
Н о к ^ М е |
(по |
шкале |
||
Мооса) [6]
12.1.3. Основные особенности
Наиболее важная особенность ХС — отсутствие внешнего на грева, позволяющее сваривать термически разупрочняемые металлы без ухудшения их свойств, соединять электрические про вода, имеющие изоляционные покрытия, соединять разнород ные металлы (например, алюминий с медью) без образования
в |
стыке хрупкой |
интерметаллидной прослойки, |
вести процесс |
в |
огне- и взрывоопасной средах, герметизировать емкости, на |
||
грев которых недопустим. |
энергоемкость, |
||
|
Достоинствами |
ХС являются также малая |
|
гигиеничность, высокая производительность, возможность ме ханизации и автоматизации процесса.
ХС успешно соединяются алюминий, медь, никель, серебро, титан, индий, золото и другие пластичные цветные металлы и их сплавы.
Прочность зоны ХС увеличивается вследствие наклепа ме талла при пластической деформации. Переходное электриче ское сопротивление в соединении, полученном ХС, практически отсутствует.
Недостатки ХС — ограничение в форме и размерах дета лей, небольшой диапазон свариваемых металлов, малая уни версальность оборудования. Наиболее рационально применять ХС в крупносерийном или массовом производстве однотипных изделий.
12.1.4. Области применения
Наиболее широко применяется ХС в электротехнике. С ее по мощью успешно заменяют дефицитную медь алюминием н ка честве токопроводящего материала с обеспечением надежных контактных соединений. ХС обеспечивает безотходное изготов ление обмоток электрических машин и трансформаторов. ХС можно создавать новые конструкции электротехнических изде
лий, масса которых значительно меньше аналогов |
(охладители |
|||
полупроводниковых приборов, силовые |
конденсаторы, |
распре |
||
делительные устройства). |
|
процессов |
||
Замена |
ХС существующих технологических |
|||
также дает |
значительную экономию |
металла. Так, |
замена |
|
штамповки медных коллекторных пластин электрических дви гателей на ХС позволяет сократить отходы металла в восемьдесять раз. В радиотехнике и радиоэлектронике ХС применяют
для герметизации |
корпусов |
полупроводниковых приборов; |
||
в цветной |
металлургии — для |
соединения алюминиевых |
или |
|
титановых |
катодных |
штанг с |
магистральными медными |
ши |
нами; в приборостроении — для изготовления шасси приборов из алюминия и его сплавов; в автомобильной промышленно
сти — при |
изготовлении |
радиаторных |
трубок |
из алюминиевых |
|
Сплавов; |
в машиностроении — для |
герметичного |
пережатия |
||
штенгелей |
(трубок, отводов), при изготовлении медных уплот |
||||
нительных |
колец для |
гидросистем |
машин |
и |
механизмов, |
а также переходных элементов из разнородных материалов, используемых в изделиях криогенной техники; на электрифи цированном железнодорожном, городском и промышленном транспорте—для соединения медных контактных (троллейных) проводов; в различных отраслях промышленности — при изго товлении посуды, бачков, молочных фляг и других изделий из алюминия.
12.1.5. Основные схемы
Точечная сварка (ХТС)
Это — способ соединения деталей посредством вдавливания пу ансона на глубину, при которой вследствие деформации обра зуется сварная точка. Площадь сварной точки, как правило, равна площади сечения вдавленной части пуансона, но при определенных условиях, рассматриваемых ниже, может и пре вышать ее. ХТС может выполняться без предварительного (сМ- рис. 12.1, а, б) или с предварительным (рис. 12.1, в, г) зажа тием деталей путем одностороннего (рис. 12.1, а, в) или дву стороннего (рис. 12.1, б, г) деформирования. К. ХТС с предва рительным зажатием относится и сварка в зажимных плитах 6 с кольцевыми выточками 7 (рис. 12.1, б) [1].