Раздел 2. Методы сварки термомеханического класса

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 12Следующая ⇒

В разделе методов термомеханического класса рассматриваются методы, где основными силовыми факторами сварочного процесса являются Р – внешнее усилие сжатия и Т – температура подогрева кромок или плоскостей соединяемых изделий (заготовок). В данном случае, в отличие от механического класса нагрев изделия или его части производится с помощью какого-либо внешнего источника тепла, чаще высокочастотного. Температура подогрева и усилие прижатия свариваемых деталей осуществляется в зависимости от применяемого метода сварки и материала изделий. По тематике раздела предусмотрена лабораторная работа. Для контроля восприятия учебного материала предусмотрены вопросы для самопроверки и блок текущего контроля, расположенные в конце раздела (темы) и в конце опорного конспекта соответственно.

Тема 2.1. Диффузионная сварка

Диффузионная сварка осуществляется в твердом состоянии металла при повышенных температурах с приложением сдавливающего усилия к месту сварки. Необходимо обратить внимание, что процесс диффузионной сварки относится к прецизионным процессам. В результате создания неразъёмного соединения из различных блоков не нарушаются отдельные и общие размеры спроектированной конструкции.

Такое существенное положение обеспечивается тем, что сварка происходит в твёрдой фазе и подогрев изделий осуществляется до температуры ≈ 0,4 Т_пл.изделия, обладающего наиболее низкой температурой плавления. По тематике данного раздела предусмотрено проведение лабораторной работы №2, выполнение которой способствует наглядному представлению технических и технологических возможностей процесса диффузионной сварки. Для закрепления теоретического материала в конце темы 2.2. предлагаются общие по диффузионным процессам вопросы для самопроверки. Контроль освоения дисциплины производится самостоятельно с помощью теста №5 блока текущего контроля, расположенного в конце опорного конспекта.

Процесс сварки металла в твердом состоянии при повышенных температурах принципиально протекает так же, как и при холодной сварке. В начальной стадии процесса на линии раздела двух деталей создаются условия для образования металлических связей.

Использование повышенных температур при диффузионной сварке приводит к уменьшению сопротивления металла пластическим деформациям. Вследствие этого имеющиеся в зоне действительного контакта выступы на металле деформируются при значительно меньших нагрузках, что облегчает сближение атомов металла на всей площади свариваемой поверхности.

Таким образом, первая стадия процесса диффузионной сварки, так же как и холодной сварки, основана на образовании металлических связей на свариваемых поверхностях металлов при нагревании их в вакууме с применением сдавливающего усилия. На второй стадии процесса диффузионной сварки происходят процессы взаимной диффузии атомов свариваемых металлов.

Схема процесса диффузионной сварки в вакууме представлена на рис. 19.

В вакуумной охлаждаемой камере размещают свариваемое изделие 2 и нагреватель 3. Для сдавливания деталей в процессе сварки используют механизм сжатия, состоящий из штока 5 и механизма нагружения 6, шток проходит через вакуумное уплотнение или сильфон 4. Сварка происходит в вакууме 10^-3…10^{-5 мм} рт. ст. (133· 10^-3…133· 10^-5).

После откачки из камеры воздуха изделие нагревают обычно ТВЧ до температуры сварки. Для получения качественного соединения необходимо обеспечить равномерный нагрев свариваемого изделия по всему сечению.

Усилие сжатия прикладывают после выравнивания температуры и поддерживают постоянным в течение всего процесса. Известны также технологические приемы с меняющимся давлением в процессе сварки. Продолжительность выдержки под нагрузкой зависит от свойств свариваемого металла, величины давления и других факторов и может достигать десятков минут.

Давление, в свою очередь, зависит от свойств металла, температуры сварки и др. и изменяется от 0,3 до 10 кгс/мм² (2,9 - 98 МН/м²).

Рис. 19. Cхема установки для диффузионной сварки в вакууме

Обычно при охлаждении деталей сжимающее усилие снимают при достижении температуры 100 - 400 ^оС (373 - 673 К). Преждевременное снятие сжимающего усилия при охлаждении деталей в некоторых случаях приводит к разрушению сварного соединения.

Влияние температуры в диапазоне 800 - 1100 °С (1073 - 1373 К) на прочность соединения из стали 50 при различных давлениях: 0,5; 1,2 и 5 кгс/мм² приведено на рис. 20.

Рис. 20. Зависимость прочности сварного соединения (сталь 50)

от температуры сварки (время сварки 5 мин.) и давления в процессе сварки

1 – 0,5 кгс/мм², 2 - 1 кгс/мм², 3 – 2 кгс/мм², 4 – 5 кгс/мм²

При увеличении давления (рис. 21) от 0,5 до 2 кгс/мм²(от 4,9 до 19,6 МН/м²) прочность соединения значительно растет для 800, 900, 1000, 1100 °С (1073, 1173, 1273, 1373 К). Дальнейшее увеличение давления от 2 до 5 кгс/мм²(от 19,6 до 49,0 МН/м²) сказывается незначительно на прочности соединения. Изменение прочности соединения при увеличении давления до 2 кгс/мм² (19,6 МН/м²) и выше можно объяснить главным образом увеличением площади фактического контакта между соединяемыми поверхностями.

Рис. 21. Зависимость прочности сварного соединения (сталь 50)

от давления и температуры (время сварки 5 мин);

I - Т = 800 °С; 2 - Т = 900° С; 3 - Т = 1000 °С; 4 – T= 1100 ^oС

Повышение температуры при постоянной продолжительности сварки и прочих равных условиях увеличивает прочность соединения. Продолжительность сварки аналогично влияет на все прочностные характеристики (рис. 22). Зависимость прочности получаемого соединения из стали 45 от температуры и давления изображена на рис. 14 поверхностью, которая при пересечении с горизонтальной плоскостью р—Т образует границу свариваемости.

Рис. 22. Зависимость прочности сварного соединения

от продолжительности сварки:

1 - титановый сплав ВТ1; 2 - сталь 45; 3 - ковар Н29К18; 4 - медь Ml

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 234; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!