Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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].

Источник: https://studfile.net/preview/19992768/