Сухе зварювання металу: інструкція із застосування, характеристики, плюси і мінуси

Активний розвиток високотехнологічних способів термічного зварювання металів затьмарює альтернативні методи обробки. При цьому існують цілком гідні техніки найдавнішої холодної деформації пластичних виробів. До таких способів відноситься суха зварювання. Для металу, зокрема, застосовується спрямована деформація зі зростаючою внутрішньою напругою. У цьому процесі можуть самі різні активні засоби, інструменти і витратні матеріали.

Загальні відомості про технології

Суха зварювання є одним з видів холодних зварювальних робіт в твердій фазі, при якій відбуваються суттєві деформаційні процеси з незначним ступенем локалізації робочої структури. Важливою відмінністю цієї методики можна назвати високий тиск, що прикладається для проведення деформуючих процесів. Порівняно з базовими способи термічної гарячої зварювання, дана технологія дає можливість виконання операції при нормальній або навіть негативною температурі. Представлене вище фото сухий для зварювання металу під тиском показує результат такої роботи в умовах температурного режиму нижче ступеня рекристалізації. Основним напрямком даної технології є механічний вплив на матеріал, в результаті чого формується з'єднання між двома або кількома заготовками.

Поетапний процес зварювання

Стандартна технологія сухої зварювання виконується по наступній інструкції:

Проводиться пластичне видавлювання металу з затрагиванием глибинної структури. У даній операції застосовують спеціальні агрегати, що забезпечують деформаційний процес.

Після закінчення деформуючого впливу утворюється контакт глибинних шарів металу.

Формується єдина кристалічна структура. Час виконання сухий для зварювання металу до цього моменту може обчислюватися долями секунд, що обумовлює відсутність об'ємного взаємодії між заготовками.

Проводиться спеціальна зовнішня обробка поверхонь захисними та укріплювальними складами – в тому числі з антикорозійним впливом ефектом і зняття внутрішнього напруження.

Основні характеристики процесу

Параметри виконання операції з одного боку відображають величини фізичного впливу на заготовку, а з іншого – якість з'єднання. До першорядним характеристиками обох спектрів можна віднести наступні:

Глибина вдавлювання. Зазвичай для деформації використовують пуансон – пресовий інструмент, за рахунок якого змінюється форма деталі. Також дану характеристику сухий для зварювання металу можна приставити як ступінь пластичності, яка в залежності від матеріалу може допускати коефіцієнт входження в структуру від 10-15% (індій) до 85-90% (мідь, нікель).

Дія стиснення. Виражається показниками стискального зусилля і зсуву, який розраховується за тангенціального зусилля. Це не прямий показник зміни структури, а характеристика, яка зумовлює потенційну зміщення поверхонь, що з'єднуються.

Здатність до зварювання. Залежить від комплексної опірності структури металу по відношенню до механічного впливу сухий зварювання. Найбільш доступними для таких операцій вважаються вироби з міді, алюмінію, срібла, кадмію і т. д. По мірі підвищення твердості здатність до зварювання знижується.

Види сухої зварювання

В основному методи розрізняють по типу формується з'єднання, як і при термічному впливі. Це може бути стикове, точкове і шовна зварювання. Рідше використовуються техніки з'єднання зі зрушенням і під високим тиском. При виконанні точкової зварювання в якості інструменту застосовуються циліндричні пуансони, а при шовного методикою – роликові елементи. Обидва цих способу характеризуються високою продуктивністю, але в результаті дають досить грубі і зовні непривабливі шви. Стикова суха зварювання металу передбачає використання спеціальних натисків, а також виконання насічок з метою запобігання прослизання заготовки. До переваг способу відносять можливість роботи з твердотільними деталями і в принципі застосування високого тиску, що підвищує потужність деформаційного зусилля. З іншого боку, за необхідності нанесення насічок може псуватися зовнішній вигляд виробу навіть в місцях за межами робочої зони.

Підготовка заготовки до роботи

Головна проблема підготовки матеріалів до сухої зварюванні обумовлюється необхідністю ретельного видалення адсорбованих органічних плівок. Це можуть бути масляні і жирові сліди, а також кислотні і парафінові покриття, які часто наносяться для консервації і підтримки інших технологічних процесів в заводських умовах. Для видалення таких шарів застосовуються спиртовмісні і бензинові засоби, розчинники і спеціальна хімія для обробки металів. Крім цього, інструкція сухий для зварювання металу передбачає виконання наступних підготовчих операцій:

Зачищення поверхонь сталевими абразивними щітками.

У випадку з алюмінієвими заготовками застосовується прожарювання при температурних режимах від 300 до 400 °С.

Покриття виробу тонким шаром хрому або гальванічного нікелю.

Якщо мова йде про провідниках з ізоляцією, то всі зовнішні захисні шари видаляються з невеликим захопленням неробочої зони.

Параметри режимів зварювання

Серед основних параметрів даного виду зварювання можна назвати виліт деталі з затиску, питомий тиск, товщину пуансона і т. д. Наприклад, показник тиску підбирається виходячи з фізико-механічних характеристик цільової заготовки. Так, алюміній зварюється при 800 МН/м 2 , а мідні деталі – при 2500 МН/м 2 . Що стосується вильоту заготовки з затискного механізму, то і в цьому випадку все індивідуально. Наприклад, для алюмінієвих стрижнів довжиною d величина вильоту складе 12 d, а для міді – 15 d. Коефіцієнти можуть розрізнятися в залежності від форми деталі. Особливу увагу при оцінці відповідних параметрів приділяється розмірам пуансонів, які безпосередньо реалізують суху зварювання. Для металів на зразок тієї ж міді і алюмінію характеристики прессовочного механізму розраховуються виходячи з того, що надана навантаження повинна становити від 600 МПа до 2000 МПа. Розмірні параметри підганяються під масу конструкції, а форма і конструкція – під параметри виробу.

Виконання сухий зварювання

За допомогою спеціального прессовочного обладнання операція проводиться в наступному порядку:

Фіксуються затискачі, що відповідають розміру зварюваних заготовок.

В машину для забезпечення потрібного тиску через компресор подається стиснене повітря.

Приводиться в активний стан функціональний агрегат, зусиллям якого виконується деформація.

Безпосередньо перед виробництвом сухої зварювання для металу інструкція по застосуванню технології вказує на необхідність обробки деталей ацетоном або спиртом.

Виконується зварювання стрижнів заготовок і обрізанні облоя (надмірна метал у місцях стику, зраділий при видавлюванні).

Зварені елементи звільняються від затискачів.

Рухливий механізм повертається в початкове положення, фіксатори послаблюються.

На протязі всього робочого процесу оператор взаємодіє з функціоналом машини через рукоятки, важелі управління і пристосування для подачі заготовок. У сучасних моделях обладнання для сухої зварювання передбачаються і електронні засоби контролю операції, з допомогою яких організується поточний режим обробки деталей.

Переваги сухий зварювання

Позбавлення від необхідності високотемпературного нагріву заготовок є головним плюсом даної технології у порівнянні з електрохімічними видами зварювання. Це виключає застосування потужних джерел енергії, знімаючи вагому статтю витрат. У цій же групі переваг можна відзначити зниження ймовірності електрохімічних засмічень, від яких при термічних методи доводиться захищати заготовки газовими середовищами та флюсом. Також в залежності від складності задачі та умов роботи мають місце й інші плюси сухий для зварювання металу:

Висока продуктивність при невеликих тимчасових витратах.

Мінімальний набір допоміжних і витратних матеріалів.

Можливість автоматизації процесу.

Оператор не обов'язково повинен мати високу кваліфікацію зварювальника.

Вимоги до постобробці деталей мінімальні.

Недоліки сухий зварювання

При всіх перевагах дана технологія не так поширена порівняно з гарячою зварюванням, що пояснюється жорсткими обмеженнями в плані допустимості методу до металів і сплавів з низькою пластичністю. Переважно обробці піддаються кольорові і чисті метали. Але і в цьому випадку не завжди можна розраховувати на високу якість результату. Більш того, основні технологічні мінуси сухий для зварювання металів високої пластичності пов'язані з деформацією внутрішньої структури, яка може негативно відбитися на майбутній експлуатації виробу. В цілому можна сказати, що технологія зручна і вигідна, але не універсальна і швидше вузькоспеціалізована.

Висновок

Методи холодної зварювання мають принципові відмінності з термічною технологією з'єднання металевих заготовок. Вони пов'язані з характером впливу на структуру матеріалу і умовами технічної організації процесу. Як показують відгуки про сухий зварюванні металу, даний спосіб добре себе проявляється в роботі з електромонтажними расходниками, дрібними заготовками електротехнічної промисловості і т. д. Переважно мова йде про провідниках і невеликих штампованих елементів. Якщо ж справа стосується металевих конструкцій, великогабаритних труб і листів нержавіючої сталі, то робочий процес повинен довірятися високотемпературної зварюванні. Зміна структури за рахунок деформації в таких випадках буде неефективно.