курлаев лекции

3. Стыковая сварка.

а) оплавлением Подводим детали близко, но не соприкасаем. Включаем ток. Торцы деталей

плавятся. Происходит осадка силами Р.

iст = 2,5 ...15 А/мм2; iАl = 80 ... 130 А/мм2;

Pст = 2 ... 12 кгс/мм2;

PAl = 12 ... 20 кгc/мм2; Pзаж = 6 ... 10 тс;

Sсеч = (10 ... 40) х 103 мм2;

Припуск 6 ... 20 мм на каждую деталь.

Область применения: цилиндры, профили, трубы, листы. Материал: стали, Al-сплавы, Cu-сплавы.

Оборудование: машины, автоматы стыковой сварки.

+1) отсутствие присадочного материала,

2)высокая прочность, равная 0.9 прочности основного материала,

3)возможность сварки сечений сложной формы,

4)отсутствие обработки кромок.

-потеря материала из-за припуска.

б) сопротивлением

Тщательно подогнанные торцы сближаются, дают давление Р = 1 ... 2 кг/мм2, включают ток, после прогревания и достижения нужной температуры дают осадочное давление Р = 1,5 ... 3 кгс/мм2.

i = 40 ... 50 А/мм2;

Sсеч = 0,03 ... 200.

Область применения: листы, проволока. Материалы - те же, только простого сечения. Оборудование: машины, автоматы. Преимущества те же.

Недостатки: 1) необходимость точной подгонки торцов,

2)деформирование в месте стыка.

II.Сварка взрывом.

Образование соединения за счет сил молекулярного сцепления в результате метания одной детали к другой посредством взрывной волны.

Область применения: листы, трубы, профиль с листом, сотовые блоки.

Материал: стали, сплавы Al, Ni, Cu, Ti, пластмассы, разнородные материалы, =

0,2 ... 25 мм, d = 6мм.

Параметры: P = 10 ... 3000 кгс/мм2, t = 900 С (в контакте), зазор 0,1 ... 0,4 мм,

Vсв = (2,5 ... 5) х 103 см/мин.

Выгорающие ВВ: черный и бездымный порох. Детонирующие ВВ: динамит, тетрил, тринитротолуол.

+1) высокая производительность,

2)отсутствие спец. оборудования,

3)возможность сварки тугоплавких и разнородных материалов,

4)возможность сварки листов больших габаритов,

5)высокая прочность соединения, равная прочности основного материала,

6)малая ширина литой зоны: 5...100 мкм.

- строгая Техника Безопасности.

III. Сварка трением.

Pнагр = 1 ... 20 кгс/мм2;

Pсв = 20 ... 40 кгс/мм2; n = 300 ... 3000 об/мин; tнагр = 100 с, tсв = 10 с.

Область прим.: трубы, прутки, фланцы. dсплош = 5 ... 100 мм, dтруб. < 400 мм. Материал: стали, сплавы, чугун и разнородные.

Оборудование: машины МСТ и ее модификации.

+1) возможность сварки тугоплавких и разнородных материалов,

2)высокая прочность, иногда равна 1,1 прочности основного материала,

3)отсутствие термообработки,

4)малое потребление энергии.

-1) ограниченность форм сечений,

2) точная подгонка торцов.

IV. Диффузионная сварка.

tо = 0,8 tпл;

P = 0,5 ... 2,5 кгс/мм2;

Pвак = 10-3 ... 10-6 мм рт. ст.; tсв = 50 ... 120 мин.

Область прим.: узлы стыка, сотовые блоки, листы.

Материал: стали, сплавы Al, Cu, Ni, керамика, разнородные материалы.

Способы нагрева: индукционный, контактный, радиационный, электроннолучевой, лучом лазера.

Оборудование: машины СДВУ-50 и их модификации.

+1) сварка тугоплавких и разнородных материалов,

2)получение деталей сложной конфигурации,

3)высокая прочность,

4)стабильность качества, что позволяет осуществить выборочный контроль,

5)не нужна термообработка.

-1) низкая производительность,

2) точная подгонка по стыку.

V. Ультразвуковая сварка.

fузг = 17 ... 45 кГц; P = 20	... 200 кгс; tо = 200 ... 800 С; tсв = 0,1 ... 5 с.
Материалы: сплавы Al, Cu,	Ti, Ni, Mo, некоторые нержавеющие стали,

полимерные пленки, пластмассы, разнородные материалы, = 0,1 ... 2 мм. Оборудование: МТУ-, МШУ-, УЗПС – пистолет.

+1) сварка тугоплавких и разнородных материалов,

2)сварка разнотолщинных материалов,

3)прочность соединения равна прочности основного материала,

4)локальный характер нагрева.

2.4. Технология выполнения паяных соединений

Пайка - процесс соединения материалов в твердом состоянии с помощью припоев, которые расплавляются, смачивают соединяемые поверхности, затекают в зазор между ними и при кристаллизации образуют паяный шов.

+1) сохранение механических свойств и химического состава основного металла;

2)малая деформация и незначительные внутренние напряжения;

3)простота процесса и возможность его механизации;

4)равномерное распределение напряжений при работе соединения;

5)хорошее качество внешних обводов.

-1) пониженная прочность соединений в сравнении с основным металлом;

2)дефицит и высокая стоимость припоя;

3)необходимость точной подгонки детали по зазору.

Припои:

низкотемпературные (до 400 С): Kd, Zn, In;

высокотемпературные (св. 400 С): Ni, Kb, Fe, Al;

легкоплавкие (до 300 С);

среднеплавкие (300 … 1000 С);

тугоплавкие (свыше 1000 С).

Для очистки поверхностей основного металла от окислых пленок и т. д. применяются флюсы, которые могут быть органическими и неорганическими. Флюс реагирует с окислами и удаляет их при пайке (механизм удаления либо пар, либо вытеснением расплавленного припоя). Флюс активен в жидком состоянии,

следовательно должен быть расплавлен tпл ниже на 150 С tпл припоя. Неорганические флюсы:

кислоты (соляная, борная, ортофосфорная), соли этих кислот. Соль в виде расплава или раствора.

Органические флюсы:

безканифольные - некоторые органические кислоты, применяются чаще канифольные. Канифоль состоит из смеси:

несколько дитерпеновых кислот и представляет собой нелетучую фракцию смолистых веществ хвойных деревьев. Флюс может быть активным, может быть припоем.

При пайке применяются защитные среды (газовые и вакуумные).

Газовые: инертные и активные газы. В инертных газах проводят пайку после механической и электрохимической очистки. Активные газы выполняют роль флюса: Н2, окись углерода с СО, угарный газ, диссоциированный аммиак, фтористый водород.

В вакууме при нагреве происходит удаление газов с поверхности.

Достоинства пайки в вакууме: экономичность, без флюса, нет необходимости удалять флюс после пайки.

Паяный шов

Конструктивными элементами являются: капиллярный участок и галтель, рациональная форма которой - вогнутый мениск (если он выпуклый - это брак пайки).

По способам нагрева пайка классифицируется:

1)нагретым инструментом;

2)газопламенная;

3)электросопротивлением;

4)индукционная;

5) в печах;

6) погружением в ванны с расплавленным флюсом, или низкотемпературным припоем;

7)электрической дугой;

8)пламенная (плазменная - дуга, струя);

9)пайка тлеющим разрядом;

10)пайка световым лучом (ИК, УФИ, лазер);

11)пайка электронным лучом;

12) экзотермическая пайка (в результате экзотермической реакции специальных смесей).

Используются порошки металлов, окислов.

Типы паяных соединений

внахлест

ступенчатая

стыковая

внахлест	гребенчатая	косостыковая
(с накладками)

тавровая

Для труб:

с развальцовкой одной, или двух труб.

с охватывающей и внутренней втулкой.

2.4.1.Изготовление сотовых панелей паяных конструкций

Обшивки изготавливаются из материала 30ХГСА, Х18Н10Т, ВНС-17, ВТ-15

толщиной = 0,3 … 1 мм.

Соты изготавливаются из того же материала толщиной = 0,05 … 0,1 мм.

шестигранник (правильный)
Припой: фольга ПСБ92,	= 0,05 мм.

Основные операции:

1. Изготовление заполнителя:

Ячейки должны быть заполнены либо металлическими опилками (если имеется магнитный стол), либо легкоплавким сплавом, либо льдом.

б) электроискровая обработка

2. Подготовка поверхностей

А - глубинный слой; Б - приповерхностный слой В - оксидная пленка; Г - адсорбированный слой газовых молекул; Д - адсорбированный слой молекул воды; Е - адсорбированный слой жировых молекул Ж - ионизированные пылевые частицы

Переходы операции подготовки поверхностей:

1)Обезжиривание блоков и обшивок в ванне с тетрахлорэтиленом при 100 С.

2)Удаление окислов - травление Н2SO4, или азотной кислотой при 20 С.

3)Промывка в горячей (60 С) и холодной (20 С) воде.

3. Сборка панелей по базе "поверхность каркаса".

Панель помещается в СП, обеспечивающая сжатие детали, подачу газов в зону пайки и применение универсальных средств нагрева:

- с вакуумным прижимом:

- с пневматическим прижимом

4. Термообработка.

Способы нагрева:

1)В газовых или электропечах;

2)Электронагревателями;

3)Лампами ИК – излучения (наиболее производительный способ, ввиду малой тепловой инерционности ламп).

5.Контроль (100 %).

Дефект пайки – поры и непропай. Виды контроля:

1) Входной контроль исходных материалов;