Електроконтактним зварюванням

називають спосіб утворення нерозбірного з'єднан­ня двох виробів, місця з'єднання яких нагрівають теплотою, що виділяється під час проходження електричного струму через зону зварювання та механічного стискання розігрітих виробів. Згідно із законом Джоуля-Ленца в зоні зварювання виділяється певна кількість теплоти:

де І - сила зварювального струму; R - опір; t - час проходження струму через місце контакту зварюваних виробів.

Сила струму досягає десятків і навіть сотень тисяч ампер. Такі сили струму отримують за допомогою знижувальних однофазних трансформа­торів, які мають у вторинній обмотці найчастіше лише один виток.

Місце контакту (від лат. «сопtасtиs - дотик) зварюваних виробів має найбільший опір. Тут виділяється найбільша кількість теплоти. Опір залежить від стану зварюваних поверхонь, опору матеріалів, тиску, який прикладають до зварюваних виробів та інших чинників. Час зварювання залежить від товщини виробів і матеріалу, з якого вони виготовлені, та змінюється від сотих і навіть тисячних часток секунди до кількох хвилин.

З усіх видів електроконтактного зварювання найширше викорис­товують точкове, стикове та шовне.

І. Точкове зварювання. У процесі точкового зварювання (рис. 88,а) вироби 2 затискають між електродами 1 і 3, до яких надходять струм великої сили. Джерелом струму є зварювальний трансформатор 4, вторинна обмотка якого відімкнена до електродів. Електричний струм подають короткочасними імпульсами, які називають тривалістю зварювання (0,01-0,5 с). У місцях дотику виробів один до одного метал виробів набуває пластичності або розплавляється. Після вимкнення струму і припинення дії сили утворюється «зварна точка» О (рис. 88,а).

Електроди виготовляють із сплавів на основі міді та з чистої міді, їх охолоджують водою.

Точкове зварювання виконують на стаціонарних і переносних машинах. Стаціонарні машини бувають одно- та багатоточковими. Багатоточкові машини мають близько 50 електродів. Ці машини досить продуктивні, роблять до 10000 точок за годину. Продуктив­ність одноточкових машин - 250-2000 точок за годину.

Точкове зварювання легко автомати­зувати. Його використовують у масово­му та великосерійному виробництві для з'єднання виробів з вуглецевих І ле­гованих конструкційних сталей, алюмі­нієвих, мідних, титанових сплавів тощо. Товщина зварюваних виробів може дорівнювати 0,001-30 мм.

2. Стикове зварювання. У процесі стикового зварювання (рис. 88,6) вироби закріплюють у мідних затискачах 3 і 5 зварювальної машини. Один із затискачів рухомий 3, другий нерухомий 5. Переміщують рухомий затискач і стиска­ють вироби 1 і 2 із силою Р за допомо­гою спеціального механізму стискання.

Стикове зварювання проводять двома способами: 1) опором і 2) оплавленням.

У процесі зварювання опором поверхні виробів ретельно очищають і прикладають одну до одної. Після цього вмикають джерело струму 4. Як тільки вироби нагріються до пластичності, одночасно з вимкненням струму вироби стискають, унаслідок чого утворюється зварне з'єднання.

Зварювання опором використовують для з'єднання виробів, ви­готовлених із маловуглецевих сталей і кольорових металів.

3. Шовне зварювання. Шовне, або роликове, зварювання застосо­вують для утворення міцних і щільних швів у процесі виготовлення тонкостінних посудин, призначених для зберігання та транспортування рідин, газів та інших речовин, а також у виробництві тонкостінних труб. Таким зварюванням з'єднують листи товщиною 0,3-3 мм із нержавіючої хромонікелеві сталі, латуні, бронзи та алюмінієвих сплавів. Підготовлені до зварювання вироби 2 складають внапуск і пропускають між обертовими роликами-електродами 1 і 3 шовної машини зварювання (рис. 89). Через електроди проходить електричний струм. У

місці дотику зварюваних виробів виділяється теплота. Спеціальний привід (на рис. 89 не показано) одному чи обом роликам надає обер­тання. У разі ввімкнення струму й одночасного обертання роликів від­буваються переміщення роликів та нагрівання до розплавлення контак­туючих поверхонь виробів. Під дією прикладеного зусилля Р вироби стискаються та зварюються. Зусилля, прикладене до роликів, досягає 10 кН. Швидкість зварювання виробів із сталі

становить 0,009-0,1 м-с-¹. Роликове зварювання проводять на стаціонарних І переносних машинах.

 

Дифузійне зварювання

Дифузійним зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з'єднання двох виробів, який грунтується на взаємній дифузії атомів зварюваних поверхонь цих виробів.

Щоб прискорити дифузійні процеси, з'єднувані вироби нагрівають до температури рекристалізації найлегкоплавкішого матеріалу і стискають. Дифузійне зварювання у більшості випадків проводять у вакуумі (10-⁴-10-⁷кПа). Висока температура та вакуум сприяють руйнуванню оксидних плівок на поверхні зварюваних виробів, які перешкоджають дифузії атомів матеріалів контактуючих виробів. Дифузійне зварювання можна проводити також у середовищі Інертних захисних газів, наприклад в аргоні.

У процесі дифузійного зварювання вироби 3 {рис. 90) вставляють в охолоджувану водою камеру 2, в якій створено вакуум 5 і нагрівають до певної температури за допомогою вольфрамового чи молібденового нагрівника або індуктора 4, по якому протікає великочастотний струм 6, Для нагрівання трудно-плавких металів і сплавів використовують електронні промені. Після досягнення відповідної температури до заготовок прикладають зусилля, яке становить 1-20 МПа. Зусилля прикладають за допомогою механічного 1, гідравлічного чи пневматичного пристрою протягом 5-20 хв. Такий тривалий час витримування збільшує площу контакту зварюваних виробів і товщину дифузійного з'єднання.

З'єднання, утворені дифузійним зварюванням, є міцними, корозіє­стійкими, щільними. Саме тому ди­фузійне зварювання у вакуумі за­стосовують для виготовлення дуже відповідальних конструкцій. Цим способом зварюють однакові та різні конструкційні матеріали неза­лежно від їх твердості. Дифузійне зварювання не потребує електро­дів, флюсів, присадного дроту тощо. Маса звареної конструкції не збільшується. Після зварювання не потрібно очищати шви від шлаку чи окалини.

Дифузійне зварювання застосовують для з'єднання виробів з тих конструкційних матеріалів, які важко або неможливо зварити іншими способами (наприклад, сталь з чавуном, титаном, ніобієм, вольфрамом, металокерамікою; метали із склом, графітом, кварцом), для жароміцних сплавів, трудно-плавких і хімічно активних металів, а також для отримання багатошарових виробів, наприклад біметалевих.

Дифузійне зварювання застосовують у космічній техніці та радіо­електроніці, літако-, приладобудуванні тощо. Цей спосіб зварювання вико­ристовують для з'єднання деталей і вузлів вакуумних приладів, у процесі виробництва інструментів, високо-температурних нагрівників тощо.

Газопресове зварювання

Газопресовим зварюванням називають спосіб утворення нерозбірного з'єднання двох виробів, місця з'єднання яких нагрівають газовим полум’ям для збільшення пластичності або для оплавлення з подальшим стисканням.

Зварювання за підвищеної пластичності проводять або за постійного тиску, або за визначеною температурою. У першому випадку перед стисканням зварювані поверхні ретельно очищають. Потім прикладають зусилля 15-25 МП/м² і ззовні по всьому периметру стискання виріб нагрівають теплотою, яка виділяється при горінні газу. Після досягнення потрібної осадки нагрівання та стискання припиняють.

Якщо задано температуру зварювання, то стискання збільшують із підвищенням температури. Коли температура виробів досягне 1150-1250°С, а тиск збільшиться до 25-35 МПа - процес зварювання закінчується.

У процесі зварювання з оплавленням місце з’єднання виробів нагрівають до температури початку плавлення, потім прикладають зусилля 30-50 МПа.

Газопресове зварювання – це дуже продуктивний спосіб утворення нерозбірних з’єднань – це дуже продуктивний спосіб утворення нерозбірних з’єднань. Найчастіше цей спосіб зварювання застосовують під час спорудження трубових нафто- та газогонів, у процесі з’єднання рейок тощо.