Рациональность применения сварки давлением

  • 25 Ноябрь
  • 76 просмотров
  • комментариев
  • 15 рейтинг
Оглавление: [скрыть]
  • Разновидности сварочного процесса
  • Преимущества использования давления
  • Контактная сварка под давлением и ее пример
  • Ток или газовая горелка?

Физики утверждают, что атомы в кристаллической решетке подвижны, соответственно, под давлением сварка возможна. Но это чисто теоретически: на практике осуществить подобный трюк без дополнительных приспособлений пока не удавалось никому. Причина проста: атомы необходимо сблизить на такое расстояние, которое сравнимо с размерами самого атома. Современные технологии не в состоянии обеспечить абсолютно гладкие поверхности для их сближения на указанное расстояние.

Схема сварки давлением

Схема сварки давлением.

При достаточно большом увеличении изображения гладкой (на ощупь и визуально) поверхности вы заметите массу неровностей. Вот они-то и мешают произвести скрепление металлов обычным сжатием. Однако сварка давлением в настоящее время существует, причем в нескольких вариантах. Существуют различные способы сварки давлением только методом активации атомов скрепляемых поверхностей. Сущность здесь такова: атомам необходимо придать дополнительную энергию, чтобы они могли свободно перемещаться относительно атомов с меньшей кинетической энергией. Это позволит частицам двигаться (под воздействием дополнительного давления) вглубь металла или за счет диффузии проникать в другую поверхность. А теперь перейдем от теоретических изложений основ сварки давлением к описанию практической части.

Разновидности сварочного процесса

Различают следующие способы сварки давлением:

Классификация методов сварки

Классификация методов сварки.

  • термокомпрессионная;
  • диффузионная;
  • ультразвуковая;
  • трением;
  • клинопрессовая;
  • индукционная;
  • магнитно-импульсная;
  • сварка взрывам.

Это далеко не полный перечень, поскольку теоретические знания по физике растут, и практическое их применение тоже не стоит на месте, в настоящее время можно ожидать появление и более технологичных способов соединения металлов. Все перечисленные методы относятся к сварке в холодной фазе.

Нельзя считать, что материалы остаются в холодном состоянии по всему объему: зона непосредственного контакта систематически активируется (прогревается) до очень высоких температур. Сама же деталь практически не меняет своей температуры.

Вернуться к оглавлению

Преимущества использования давления

Процесс сварки давлением

Сварка давлением отличается тем, что не требует расходных материалов.

Так почему мы говорим о способах сварки давлением?

Их преимущество перед традиционной сваркой огромно: не требуются расходные материалы (электроды и различные флюсы, облегчающие процесс сварки), соединить таким способом можно практически все металлы или их сплавы.

Справедливости ради необходимо отметить, что ряд пластичных материалов (алюминий) можно скрепить и без дополнительного прогрева зоны контакта.

Как показывают физические исследования, такое скрепление нельзя считать надежным: огромное количество микроскопических разрывов по всему объему просто портят материал.

Даже для алюминиевых деталей необходимо строго соблюдать весь процесс.

Вернуться к оглавлению

Контактная сварка под давлением и ее пример

Судя по строительной статистике, настоящее время наибольшее распространение получила контактная сварка давлением. На качество такой сварки влияют следующие параметры:

Контактная сварка под давлением

Контактная сварка под давлением.

  • качество подготовки поверхностей;
  • пластичность материала;
  • правильное расположение свариваемых деталей;
  • наличие вспомогательного вещества, обеспечивающего защиту металла от появления тугоплавких оксидов.

Для примера рассмотрим сварку стальных труб. Края труб предстоит подготовить. Их зачищают, обезжиривают. Самое главное здесь – поперечный срез трубы должен быть строго перпендикулярен осевой линии. Подготовленные для сварки трубы помещаются в специальную машину, обеспечивающую отцентрированную подачу навстречу друг другу. Одна из труб фиксируется неподвижно в тисках машины, вторая – в подвижном элементе. На расстоянии около 5 см от места сварки к каждой трубе прикрепляются контакты от сварочного трансформатора.

При сближении труб в зоне контакта будет проходить ток, следовательно, температура в этой зоне значительно увеличится (вплоть до температуры плавления). В этот период и происходит сжатие труб. При достаточно плотном контакте температура в зоне сварки будет увеличиваться незначительно, поэтому бояться порчи труб не стоит. Производится весь процесс сварки и ремиссии (остывания) под непрерывной подачей в зону сварки инертного газа.

Схема сварки труб под давлением

Схема сварки труб под давлением.

Как уже отмечалось ранее, газ защитит поверхность от воздействия влаги и от появления тугоплавких гидроксидов. Такой процесс не является обязательным именно для сварки. Под давлением все «вредные» частицы будут выдавлены на поверхность и не принесут вреда. А вот сам металл получит значительные химические повреждения. Изменится как структура металла, так и его физические свойства.

Весь период ремиссии трубы должны находиться в зафиксированном состоянии. Так обеспечивается надежность скрепления материалов (в этот период происходит формирование кристаллической решетки). Дожидаться полного остывания нет нужды. Достаточно подождать, чтобы место сварки получило цвет самой трубы. При сварке труб, изготовленных из различных металлов, процесс ремиссии длится значительно дольше. Спешить здесь не стоит. Лучше подождать, тем более что другого способа сварки различных материалов с такой же степенью надежности вам не найти.

Вернуться к оглавлению

Ток или газовая горелка?

Будет ошибкой думать, что для активации атомов свариваемых поверхностей подходит только электрический ток. Вдали от инфраструктуры успешно используются для этих целей газовые горелки с кольцеобразным расположением сопел, направленных к центру. Напоминает этот процесс обычную пайку металлов, за исключением того, что здесь не используется припой. Поверхности разогреваются и просто плотно прижимаются друг к другу. Взаимное проникновение атомов двух металлов будет обеспечено. Период ремиссии и здесь длительный.

Если процесс сварки давлением был проведен правильно, то в месте соединения трубы вы увидите небольшое утолщение.

Оно образуется по причине выдавливания металла, находящегося в фазе плавления. Увы, такой наплыв (грат, как его принято называть) появляется как с внешней стороны трубы, так и с внутренней. Наружный грат несложно удалить механически, чего не скажешь про внутренний. Именно по этой причине трубы приято варить иными способами. Другие (не пустотелые) элементы конструкций в производственных объединениях скрепляют именно при помощи контактной сварки. В домашних условиях под давлением сварка практически не осуществляется, так как обеспечить точную подачу скрепляемых элементов без специального оборудования практически невозможно. Часто для такой сварки не хватает усилий, которые обеспечили бы надежное скрепление всех деталей.

https://youtu.be/OyYp2eVUP-0

У экспертов возникает вопрос: а не лучше ли использовать традиционные способы сварки? И задавать этот вопрос могут люди, которые не до конца осознали суть сварки давлением и ее преимущества. При обычной электросварке производится скрепление только поверхностного слоя металла с незначительным погружением в глубину. При описываемой сварке – производится по всей поверхности контакта, что невозможно обеспечить традиционными способами. При этом осуществляется надежное скрепление на молекулярном уровне.


Responsive Menu Clicked Image