«Контактная сварка»

При контактной сварке для нагрева свариваемых частей используется тепло, выделяемое при прохождении тока через место сварки. В месте контакта частей наблюдается увеличенное электрическое сопротивление по сравнению с другими участками цепи. После достижения в зоне сварки необходимой температуры свариваемые части для их соединения сдавливают.

Контактная сварка легко автоматизируется и применяется в мас­совом производстве. Существуют три вида контактной сварки: стыковая, точечная и роликовая.

Рисунок 48 Стыковая сварка

Для стыковой сварки соединяемые части 1 (рис. 48) зажимают в контактных колодках (губках) 2 сварочной машины и пропускают через них ток большой силы, индуктирующийся во вторичной об­мотке 5 трансформатора. При этом в зоне сварки выделяется большое количество тепла и части по стыку разогреваются до пластического состояния. Нагретые части сдавливают и они свариваются.

Стыковая сварка возможна при сечениях до 50 000 мм и более, причем форма на стыке может быть самой разнообразной: круглой, квадратной, фасонной (рельсы, уголки, трубы). Стыковую сварку применяют также для соединения штампованных листов. Прочность шва стыковой сварки не уступает прочности основного металла, поэтому стыковую сварку можно применять для ответственных соединений.

Рисунок 49 Точечная сварка

При точечной сварке свариваемые части 1 (рис. 49, а) зажимают между электродами 2, по которым пропускается ток большой силы от вторичной обмотки трансформатора. Вследствие большого сопротивления место контакта 3 свариваемых частей нагревается до термопластического состояния и под действием давления электрода происходит сварка (рис. 49, б). Внутри полых электродов циркулирует вода для их охлаждения.

Рисунок 50 Роликовая сварка

Роликовой {шовной) сваркой соединяют листы толщиной 0,3-3 мм из низкоуглеродистой стали и листы толщиной до 1,5 мм из коррозионно-стойкой хромоникелевой стали, латуни, бронзы, алюминиевых сплавов. Свариваемые части 1 (рис. 50) пропускают между вращающимися роликами-электродами 2 шовной машины, через которые проходит ток, выделяющий тепло в месте соприкосновения свариваемых ча­стей, в результате чего об­разуется сплошной шов 3.

Роликовой сваркой получают всевозможные баки (например, а автотракторостроении), тару, трубы, сосуды, работающие под давлением, а также другие герметичные изделия из тонких металлических листов. Мощность машин для различных работ по контактной сварке колеблется от 0,1 до 600 кВА.

«Прочие виды сварки»

Газовая сварка и резка. В качестве горючих газов при сварке используют ацетилен, пропан, бутан, пары бензина, водород и другие газы. Чаще других применяют ацетилен (С2 Н2), дающий наибольшую (до 3200 °С) температуру пламени. Газовую сварку при­меняют главным образом для соединения тонкостенных стальных заготовок, а также заготовок из чугуна, цветных металлов и сплавов. Газовым пламенем пользуются также для резки металлов, для наплавки твердых сплавов и при ремонтных работах.

Ацетилен получают из карбида кальция (СаС2) в ацетиленовых генераторах, где карбид кальция взаимодействует с водой по реакции

СаС2 + 2Н20 → С2Н2 + Са (ОН)2.

Ацетилен может использоваться для сварки непосредственно от генераторов либо поставляться к месту сварки в баллонах.

Газовые горелки служат для дозировки и смешивания кислорода и горючего газа, а также для получения устойчивого и концентри­чного газового пламени. Они бывают инжекторные (всасывающие) — низкого давления и безынжекторные — высокого и сред­него давления.

Рисунок 51 Газовые горелки

Инжекторные горелки (рис. 51, а) применяют при использова­нии ацетилена непосредственно от генератора низкого давления (1-2 кПа);кислород к горелке подается под давлением 200— 300 кПа. Безынжекторные горелки (рис. 51, б) могут работать под давлением горючего газа 100—150 кПа при питании от баллонов.

Нормальное восстановительное пламя применяют для сварки стали и цветных металлов.

Пламя с избытку ацетилена является науглероживающим. Он применяется при сварке чугуна, когда за счет пламени восполняется массовое содержание углерода в чугуне, выгорающего в процессе сварки. Пламя с избытком кислорода применяют при сварке латуни, чтобы получить оксидную пленку, задерживающую испарение цинка. Присадочный металл в виде прутков или проволоки вводят в пламя горелки, он расплавляется и стекает в ванночку, где смешивается с расплавленным основным металлом.

Газовой сваркой выполняют стыковые и портовые соединения. Угловые, тавровые, нахлесточные соединения избегают выполнять газовой сваркой по причине возникновения деформаций и термических напряжений в изделиях.

Газопрессовая сварка применяется для стыковых соединений труб. Стыки нагревают кольцевой многопламенной горелкой и сдавливают свариваемые части. Этим способом пользуются также для сварки рельсов, бурильного оборудования и инстру­ментов.

Газовую резку в струе кислорода используют для стали с массовым содержанием углерода до 0,7 % и некоторых сортов низколегированной стали. Чугун, алюминий, медь и ее сплавы, а также высоколегированные стали непосредственно струей кислорода не режутся, для газовой резки этих металлов применяют порошковые флюсы, состоящие в основном из железного порошка и кварцевого песка. Флюс сгорает в струе кислорода и повышает температуру в месте резки настолько, что образующиеся тугоплавкие оксиды шлакуются с оксидами железа и жидкий шлак выдувается струей газа.

Резка стали производится специальными режущими горелками — резаками, которые отличаются от сварочных горелок наличием ка­нала для подачи кислорода.

Рисунок 52 Газовая резка

По кольцеобразному каналу 1 мундштука (рис. 52) поступает горючая смесь, которая сгорает и образует пламя 4, необ­ходимое для подогрева металла до температуры горения. Когда металл разогреется, через канал 2 пускают струю кислорода 3, сжигающую железо и выдувающую оксиды (шлак). При перемещении резака в струе кислорода сгорают новые частицы металла, образуя рез по ходу движения резака.

Газовой резке поддаются заготовки большой толщины (до 300 мм). Помимо разделки заготовок, струей кислорода прожигают отверстия, исполь­зуя обычный резак или кислородное копье.

Сварка лазером. Сварку лазером можно производить в любой среде, проводящей свет, — на воздухе, в других газах, вакууме. Источником теплоты для сварки является концентрированный моно­хроматический световой луч, получаемый в установке, называемой лазером (оптический квантовый генератор). По возможности концентрации тепловой энергии лазерная сварка превосходит все другие способы сварки.

Сварка лазером применяется для малогабаритных изделий в приборостроении (например, при производстве микропечатных схем в радиоэлектронной промышленности). Лазером можно прошивать отверстия весьма малого диаметра в любых материалах, в том числе в алмазах, рубинах, твердых сплавах.

Холодная сварка. Холодная сварка применяется для пластичных металлов; хорошо свариваются металлы с гранецентрированной кубической решеткой: алюминий, медь, никель, свинец, серебро, золото, платина. При больших давлениях (150—1000 МПа) в зоне контакта свариваемых частей возникает деформация, приводящая к разрушению поверхностных пленок, дроблению кристаллов, сближению материала частей до размеров атомных радиусов и образованию металлических связей. Около швов отсутствуют зоны термического влияния (как при сварке плавлением), поэтому холодную сварку применяют при изготовлении радио- и электротехнических -деталей. Соединения могут быть стыковыми и внахлестку (с непре­рывными и прерывистыми швами).

Сварка взрывом. Взрывом успешно свариваются углеродистые и легированные конструкционные стали, медь, алюминий, титан, их сплавы и другие металлы и сплавы. Операция может выполняться на воздухе, в воде, в вакууме. Можно сваривать как однородные, так и разнородные материалы, получать компактные изделия из металлических порошков.

Сварку взрывом применяют для получения листового биметалла, при облицовке и армировании заготовок, прокладке трубопроводов под водой, вварке заглушек в трубы.

Соединение частей происходит при направленном взрыве заряда взрывчатого вещества, вызывающем соударение этих частей, в результате чего в поверхностных слоях этих частей металл течет по­добно жидкости, диффундирует и сваривается. Таким образом сварка взрывом в принципе аналогична холодной сварке; необходимое для сварки давление здесь обеспечивается за счет взрывной волны.

Ультразвуковая сварка. Ультразвуковой сваркой соединяют тонкие пленки с проводниками, присоединяют листы фольги к за­готовкам неограниченной толщины, соединяют пластмассы с металлами.

При ультразвуковой сварке неразъемное соединение образуется при совместном воздействии на заготовки упругих колебаний ультра­звуковой частоты и небольшого сдавливающего усилия от сварочного штифта.

Ультразвуковой сваркой пользуются в микроэлектронике и приборостроении при монтаже транзисторов, интегральных схем, гер­метизации приборов и т. д.