Ударная сварка в вакууме (УСВ) разработана ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР. Этот способ позволяет свести время совместного деформирования металлов при высоких температурах до долей секунды. При этом осуществляют локальный нагрев зоны соединения, а импульсную нагрузку прикладывают однократно (См.: Игнатенко A.M., Харченко Г.К. Новый способ сварки давлением. Достижения и перспективы развития диффузионной сварки. — М.: Общество «Знание» РСФСР, 1987. С. 97-100; Гуревич СМ. и др. Металлургия и технология сварки тугоплавких металлов и сплавов на их основе. — Киев: Наук, думка, 1982. С. 304.). Локальный нагрев только узкой приконтактной зоны металла осуществляют, например, электронно-лучевым нагревателем. К предварительно нагретым свариваемым поверхностям прикладывают однократную импульсную нагрузку ударником, движущимся со скоростью 1-30 м/с. Ударник представляет собой груз, который находится вне сварочной камеры и падает свободно или с необходимым ускорением. Нагрузка на детали передается через ходовой шток, фиксирующий положение состыкованных деталей (рис. 1.18).
Рис. 1.18. Схема установки для ударной сварки в вакууме:
1 — ударник; 2 — ходовой шток; 3 — свариваемые образцы; 4 — нагреватель; 5 — камера вакуумная; 6 — опора
Масса ударника и скорость перемещения обеспечивают необходимую энергию, идущую на образование качественного сварного соединения. В состыкованных деталях при однократном приложении динамической нагрузки происходит локализация пластической деформации в зоне контакта, мгновенное снятие микронеровностей и образование качественного сварного соединения за доли секунды. При этом общая деформация сварного соединения не превышает 10—15%.
Циклсварки ударом (рис. 1.19):
Рис. 1.19. Цикл процесса при сварке ударом (схема)
где t1 — время нагрева до температуры сварки;
t2 — время изотермической выдержки (очистка в вакууме свариваемых металлов от загрязнений и окислов);
t3 — время приложения импульсной нагрузки, время образования сварного соединения 10-2-10-3 с;
t4 — время охлаждения.
Следует отметить, что время образования сварного соединения t3 при УСВ на несколько порядков ниже, чем при известном способе диффузионной сварки в вакууме.
Параметрами УСВ являются: температура нагрева, энергия удара и скорость приложения нагрузки. Если ударник представляет собой свободно падающее тело, то с учетом трения скорость ударника определяется как
Энергия падающего груза определяется весом падающего груза P и высотой падения H: W = РН.
Ударная сварка в вакууме успешно применяется для изготовления трубчатых переходников из разнородных материалов. Работоспособность трубчатого титано-стального переходника может обеспечить соединение двух труб при создании местного вакуума в стыке за счет специальной муфты. При этом муфта проковывается вместе со свариваемыми кромками труб из титана и стали. Для получения готового трубчатого переходника необходима механическая обработка для удаления стальной муфты после прокатки.
Аналогом рассмотренного способа может служить кузнечная сварка с той разницей, что в случае ударной сварки предварительно нагревают металл до Тсв только в зоне контакта. Кузнечная сварка имеет два существенных недостатка: значительная ширина слоя интерметаллидов приводит к формированию дефектов в стыке.
Источник: Конюшков Г.В., Мусин Р.А. Специальные методы сварки давлением. Ай Пи Эр Медиа, 2009
Twitter
Вконтакте
Livejournal
Facebook
Мой Мир
Google Buzz
Gmail