Содержание
- 2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ №19 Тема 19. Особенности процессов сварки с импульсным деформированием. Технология сварки взрывом. Особенности технологии
- 3. Особенности процесса К способам сварки с применением импульсного деформирования относят такие, при которых на свариваемые металлы
- 4. Методы разгона метаемой детали в разных видах сварки с импульсным деформированием различны; общим для них является
- 5. Считают, что наличие микронеровностей порождает колебания обратной струи, которая, в свою очередь, инициирует колебательный процесс в
- 7. Сварка взрывом Сварка взрывом – это сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате
- 8. Параллельная схема сварки взрывом а – конфигурация до начала детонации; б – конфигурации во время детонации
- 9. а – конфигурация до начала детонации; б – конфигурации во время детонации Угловая схема сварки взрывом
- 10. Идеализированная схема процесса детонации при сварке взрывом Детонация протекает с постоянной скоростьюVД. Непрореагировавшее ВВ имеет плотность
- 11. где Sвв – толщина слоя ВВ; Sпл, γпл – толщина и плотность материала метаемой пластины соответственно;
- 12. Перед сваркой взрывом поверхности зачищают и обезжиривают, для титана и аустенитных сталей допускается травление поверхностей. При
- 13. Сварку взрывом применяют для плакирования стержней и труб под последующее волочение и прокатку, а также для
- 14. Перспективным является применение сварки взрывом для соединения труб из материалов, образующих интерметаллиды (сталь–титан, сталь–цирконий, сталь–алюминий и
- 15. Для сварки труб из одинаковых материалов разработано много разнообразных схем: схема сварки с двойным нахлесточным швом
- 16. В радиоэлектронике сварка взрывом используется для выполнения миниатюрных соединений. Небольшого количества ВВ (менее 0,1 г) достаточно
- 17. Магнитно-импульсная сварка Магнитно-импульсная сварка (МИС) – это сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в
- 18. Процесс магнитно-импульсной сварки осуществляется по 2 основным схемам: 1) индуктор охватывается свариваемой деталью 1 и она
- 19. Начальными параметрами режима магнитно-импульсной сварки являются: 1) длина и число витков индуктора; 2) напряжение Uс: 3)
- 20. Перед сваркой соединяемые поверхности деталей зачищают и обезжиривают. Необходимо стремиться к тому, чтобы материал метаемой заготовки
- 21. МИС соединяются внахлестку трубы круглого, эллиптического и прямоугольного сечения с изделиями аналогичного профиля (полыми или сплошными),
- 23. Скачать презентацию
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ №19
Тема 19. Особенности процессов сварки с импульсным деформированием.
Технология
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ №19
Тема 19. Особенности процессов сварки с импульсным деформированием.
Технология
Особенности технологии магнитно-импульсной сварки.
Свойства сварных соединений. Области применения
Особенности процесса
К способам сварки с применением импульсного деформирования относят такие, при
Особенности процесса
К способам сварки с применением импульсного деформирования относят такие, при
Явление образования прочного соединения металлических тел при высокоскоростном соударении стало известным с середины ХХ века, однако его систематические исследования как в СССР, так и в США начались в начале 60-х годов ХХ века.
Для импульсного соединения можно использовать взрывчатые вещества, импульсные магнитные поля, взрыв электрического проводника, электрогидравлический эффект. Однако все перечисленные методы разгона металлических тел, кроме получения соединений с использованием взрывчатых веществ, ограничены энергетически, поэтому могут применяться только для сварки деталей малых размеров.
Так как разгон метаемой детали с помощью взрывчатых веществ практически не имеет энергетических ограничений и достаточно прост технологически, использование его для сварки металлов получило наибольшее распространение.
Методы разгона метаемой детали в разных видах сварки с импульсным деформированием
Методы разгона метаемой детали в разных видах сварки с импульсным деформированием
При всех способах сварки с импульсным деформированием величина усилия сжатия и степень пластической деформации определяются не только необходимостью обеспечения физического контакта поверхностей, но и их активации. Препятствуют образованию соединения оксидные пленки, адсорбированные газы, влага, органические соединения, а также микронеровности свариваемых поверхностей.
В процессе соударения свариваемых заготовок происходят следующие явления:
– воздух, находящийся в зазоре между заготовками, в момент их сближения превращается в раскаленную плазму;
– разбрызгивание поверхностных слоев металла в зоне контактирования;
– частичная очистка контактных поверхностей;
– кинетическая энергия при соударении превращается в тепловую;
– в поверхностных слоях при определенных условиях образуются завихрения и расплавленные зоны;
– образуется физический контакт;
– в зоне соединения протекает объемное взаимодействие.
Считают, что наличие микронеровностей порождает колебания обратной струи, которая, в свою
Считают, что наличие микронеровностей порождает колебания обратной струи, которая, в свою
Несимметричные волны 1 и безволновое течение 2 на границе раздела материалов
В зоне соединения наблюдаются включения литого металла, количество и размеры которых определяются параметрами режима сварки. Наличие таких включений говорит о том, что в процессе сварки металл в зоне соединения нагревается до температур, превышающих температуру плавления соединяемых металлов.
Сварка взрывом
Сварка взрывом – это сварка с применением давления, при
Сварка взрывом
Сварка взрывом – это сварка с применением давления, при
Параллельная схема сварки взрывом
а – конфигурация до начала детонации;
б – конфигурации
Параллельная схема сварки взрывом
а – конфигурация до начала детонации; б – конфигурации
а) б)
а – конфигурация до начала детонации;
б – конфигурации во время детонации
Угловая
а – конфигурация до начала детонации;
б – конфигурации во время детонации
Угловая
а) б)
Идеализированная схема процесса детонации при сварке взрывом
Детонация протекает с
Идеализированная схема процесса детонации при сварке взрывом
Детонация протекает с
Идеализированная схема процесса детонации: 1 – непрореагировавшее ВВ (ВВ в исходном состоянии); 2 – фронт детонации; 3 – зона реакции; 4 – продукты взрыва
В приведенной схеме допускается, что непосредственно за фронтом детонации 2 взрывчатое вещество полностью прореагировало и его объем замещен газом при температуре tГ и давлении рГ, сжимающем газ до плотности γГ.
где Sвв – толщина слоя ВВ; Sпл, γпл – толщина и
где Sвв – толщина слоя ВВ; Sпл, γпл – толщина и
3) расстояние h и угол α ;
4) микрорельеф свариваемых поверхностей ( шероховатость Rz);
5) температура поверхностей деталей, подлежащих сварке;
6) физико-механические характеристики свариваемых металлов.
2) параметр r – отношение массы заряда ВВ к массе метаемой пластины:
Зависимость давления газов рГ от VД, γВВ, γГ следующая:
Параметры сварки взрывом классифицируют на кинематические (скорость движения точки контакта VК, угол соударения, скорость метания пластины VР) и физические (давление, длительность соударения, температура в зоне соударения).
К начальным параметрам процесса относятся:
скорость детонации VД, зависящая от природы ВВ:
VД = А·γВВ
где А – коэффициент пропорциональности; γВВ – плотность ВВ.
Основные параметры сварки взрывом
Перед сваркой взрывом поверхности зачищают и обезжиривают, для титана и аустенитных
Перед сваркой взрывом поверхности зачищают и обезжиривают, для титана и аустенитных
Сварка взрывом используется в различных областях техники. Самая распространенная область ее применения – плакирование металлов с целью получения биметаллических заготовок и деталей, работающих в условиях агрессивных сред и повышенного износа. Из плакированных листов можно изготовлять химические реакторы, емкости, теплообменники, подшипники качения и др. Существенно повысить несущую способность и коррозионную стойкость швов, выполненных дуговой сваркой, можно путем их локального плакирования при помощи сварки взрывом.
Сварка взрывом используется для получения многослойных композиций. За время одного взрыва можно получить свыше 100 слоев. Иногда для нанесения покрытия из олова вместо лужения используют взрыв. В США сварка взрывом применяется при изготовлении монет, которые штампуются из трехслойной ленты, полученной из плакированной взрывом заготовки.
Сварку взрывом применяют для плакирования стержней и труб под последующее волочение
Сварку взрывом применяют для плакирования стержней и труб под последующее волочение
Схема плакирования внутренней поверхности: плакируемая труба 3 размещена внутри массивной матрицы 2. Внутрь трубы 3 с зазором устанавливается плакирующая (метаемая) труба 1 с зарядом ВВ 4 и детонатором 5. Сварное соединение обладает высокой прочностью и позволяет подвергать плакированные трубы механической обработке, гибке, прокатке и др. без нарушения целостности соединения.
Схема плакирования взрывом стержня
Схема плакирования внутренней поверхности трубы
Перспективным является применение сварки взрывом для соединения труб из материалов, образующих
Перспективным является применение сварки взрывом для соединения труб из материалов, образующих
Схемы сварки переходных трубных элементов: нахлесточное соединение наиболее просто осуществимо, но трубы 2 должны быть разного диаметра, по крайней мере, в зоне соединения. Сварка переходных элементов по схеме б позволяет соединять трубы 2 одинакового диаметра, однако требует предварительной механической обработки свариваемых поверхностей. Возможна сварка встык , когда соединение образуется при прохождении ударной волны, создаваемой зарядом 3 по толщине стенок труб 2 в радиальном направлении. Такая схема возможна только при сварке труб из высокопластичных материалов. Во всех трех схемах внутри труб находится оправка 1.
Схемы сварки переходных трубных элементов
Для сварки труб из одинаковых материалов разработано много разнообразных схем: схема
Для сварки труб из одинаковых материалов разработано много разнообразных схем: схема
Сварка с двойным нахлесточным швом и наружным расположением зарядов:
1 – заряд ВВ; 2 – привариваемая накладка; 3 – свариваемые трубы; 4 – оправка
Схемы сварки труб с внутренним расположением зарядов
В радиоэлектронике сварка взрывом используется для выполнения миниатюрных соединений. Небольшого количества
В радиоэлектронике сварка взрывом используется для выполнения миниатюрных соединений. Небольшого количества
Сваркой взрывом можно получить точечные соединения. Для таких соединений применяются небольшие цилиндрические заряды высокоскоростного ВВ. При шовной сварке взрывом фольги внахлестку заряд укладывают в выемку специального блока, прижимающего свариваемые детали.
Разработаны оригинальные технологические процессы сварки взрывом токопроводящих алюминиевых магистральных шинопроводов, технология плакирования сварных швов металлоконструкций, работающих в агрессивных средах, технология подключения отводов к действующим магистральным газопроводам под давлением без прекращения транспорта газа и др.
Сварка взрывом применяется и для соединения деталей сложных конструкций, для которых в каждом конкретном случае необходимо разрабатывать схему сварки и конкретные параметры зарядов ВВ.
Высокие технико-экономические показатели и надежность материалов и изделий, сваренных с использованием энергии ВВ, способствуют расширению объемов использования сварки взрывом.
Магнитно-импульсная сварка
Магнитно-импульсная сварка (МИС) – это сварка с применением давления, при
Магнитно-импульсная сварка
Магнитно-импульсная сварка (МИС) – это сварка с применением давления, при
Установка для сварки состоит из зарядного устройства 1, в которое входят высоковольтный трансформатор и выпрямитель, батареи конденсаторов 2, коммутирующего устройства 3 и индуктора 4. При включении коммутирующего устройства 3 происходит разряд батареи высоковольтных конденсаторов на индуктор 4. Индуктор создает сильное импульсное магнитное поле, индуктирующее вихревые токи в заготовке 5. В результате взаимодействия импульсного магнитного поля с магнитным полем, вызванным вихревыми токами, возникают пондеромоторные силы, которые возникают в результате взаимодействия направленных навстречу друг другу магнитных полей. Если внутри заготовки 5 установить неподвижную заготовку (стержень, трубу), то в результате соударения поверхностей появляются значительные пластические деформации, приводящие к образованию сварного соединения.
Процесс магнитно-импульсной сварки осуществляется по 2 основным схемам:
1) индуктор охватывается свариваемой
Процесс магнитно-импульсной сварки осуществляется по 2 основным схемам:
1) индуктор охватывается свариваемой
2) индуктор охватывает свариваемую деталь и она обжимается на неподвижную деталь под действием давления, вызванного импульсным магнитным полем.
Начальными параметрами режима магнитно-импульсной сварки являются:
1) длина и число витков индуктора;
2)
Начальными параметрами режима магнитно-импульсной сварки являются:
1) длина и число витков индуктора;
2)
3) емкость С;
4) индуктивность L;
5) начальный зазор между индуктором и заготовкой;
6) начальный угол между соударяемыми поверхностями.
К основным параметрам режима магнитно-импульсной сварки относятся:
1) скорость соударения Vр;
2) угол соударения γ;
3) скорость движения точки контакта Vк.
Для каждого сочетания материалов существуют определенные значения параметров Vр, Vк и γ, соответствующие началу образования соединения.
Скорость Vк в процессе соударения не остается постоянной, а зависит от угла γ. Скорость соударения Vр определяется давлением магнитного поля на метаемый элемент, характером его распределения и частотой изменения.
Схема соударения деталей:
1 – сваренный участок;
2 – точка контакта
Перед сваркой соединяемые поверхности деталей зачищают и обезжиривают. Необходимо стремиться к
Перед сваркой соединяемые поверхности деталей зачищают и обезжиривают. Необходимо стремиться к
Зона соединения, как и при сварке взрывом, может быть без волн или иметь волнообразную форму. Длина волн в соединениях составляет 0,1…0,2 мм. В зависимости от условий сварки и свойств свариваемых материалов волны в зоне сварки могут иметь различные конфигурации: синусоидальную и вихреобразную.
МИС можно выполнять на воздухе, в защитной среде или в вакууме. Этим способом сварки можно соединять металлы за малый промежуток времени, исчисляемый микросекундами, в течение которого происходят только процессы схватывания, а диффузионные процессы не успевают развиться.
Процессом МИС можно плавно управлять, обеспечивая высокую стабильность свойств сварного соединения за счет точного дозирования энергии разряда и постоянства заданного распределения давления. Процесс сварки легко контролируется.
МИС соединяются внахлестку трубы круглого, эллиптического и прямоугольного сечения с изделиями
МИС соединяются внахлестку трубы круглого, эллиптического и прямоугольного сечения с изделиями
Комбинации металлов, свариваемых МИС
МИС является экологически чистым процессом, имеющим следующие достоинства:
– высокая прочность соединений;
– высокая производительность (время сварки составляет менее 100 мкс);
– возможность соединения разнородных металлов;
– отсутствие зоны термического влияния;
– отсутствие потребности в присадочных материалах.
К недостаткам магнитно-импульсной сварки необходимо отнести ограничения по типу и площади соединения, ограничения величины давления на метаемую заготовку, обусловленной прочностью и долговечностью индуктора.