Top 5 kietojo kūno suvirinimo procesai

Šiame straipsnyje apžvelgiami penki kietojo suvirinimo procesai. Tai yra: 1. Suvirinimas kalimo būdu 2. Trinties suvirinimas 3. Sprogusis suvirinimas 4. Terminio suspaudimo klijavimas 5. Difuzinis rišimas.

Suvirinimo kietojo kūno procesas # 1. Forge Welding:

Kalimo suvirinimas arba kalimo suvirinimas yra seniausias žinomas suvirinimo procesas, apie kurį pranešta nuo 1400 m. Pr. Kr. Šiuo būdu suvirinamieji gabaliukai šildomi iki 1000 ° C, o po to sudedami ir sujungiant smūgį. Naujausioje didelio suvirinimo formoje spaudimas taikomas valcuojant, traukiant ir suspaudžiant, kad būtų pasiektas kalimo veiksmas.

Oksidai yra išskiriami dėl ruošinių konstrukcijos ir (arba) naudojant atitinkamą temperatūrą ir srautus. Mažo anglies plieno plieno suvirinimui naudojami dažnių srautai yra smėlis, fluoras ir boraksas. Jie padeda ištirpinti oksidus, jei jie susidaro.

Tinkamas ruošinių ruošimas yra pagrindinis suvirinimo kintamasis, valdantis bendrą kokybę. Nepakankamas šildymas gali neturėti įtakos sąnariui, o perkaitimas sukelia trapią mažo stiprumo jungtį. Be to, perkaitinti gabaliukai linkę būti oksiduoti, o tai rodo, kad ji yra nudegusi.

Dažniausiai naudojamos jungtys yra skara, užpakalis, griovelis ir juosmens tipai, kaip parodyta 2.32 pav.

Puikus gyvas senųjų dienų kalimo suvirintų komponentų pavyzdys yra Deli geležies ramstis, kurio ilgis yra 7–6 m, vidutinis skersmuo 350 mm ir sveria 5, 4 tonų. Šiais laikais šis procesas daugiausia naudojamas mažo anglies dioksido kiekio plieno dalims, paprastai žemės ūkio reikmėms, suvirinimui trečiųjų pasaulio šalių kaimo vietovėse.

Suvirinimo kietojo kūno procesas # 2. Trinties suvirinimas:

Trinties suvirinimo metu vienas gabalas laikomas stacionariu, o kitas sukamas trinties suvirinimo aparato griebtuvu. Kadangi jie patenka į kitą vietą, jie yra pašildyti dėl trinties. Kai pageidaujamą kalimo temperatūrą pasiekiama per visą ruošinių trinties skerspjūvį, sukimas staigiai sustabdomas, o ašinis slėgis padidėja, kad sukeltų kalimo veiksmą ir taip suvirinimą. Šis metodas naudojamas termoplastikams suvirinti nuo 1945 m., Tačiau metalai pirmą kartą sėkmingai suvirinti 1956 m.

Trinties suvirinimo mašina panaši į virpą, bet yra tvirtesnė. Pagrindiniai mašinos bruožai yra tai, kad jis turėtų išlaikyti aukštą 50 000 N / cm ^{2 dydžio} ašinį slėgį ir užtikrinti aukštą sukimo greitį iki 12 000 aps./min., Nors įprastas diapazonas gali retai viršyti 5000 aps./min.

Mažiau populiarus šio proceso variantas vadinamas INERTIA WELDING, kuriame suvirinimas pasiekiamas pasukant važiuoklę, kuris yra nuimamas norimu momentu ir sustoja per nustatytą laiką, taip pašalinant stabdymo įtaisą. 2.33 pav. Parodyti nepertraukiamo pavaros ir inercijos tipo trinties suvirinimo procesų principai.

Frikcinis suvirinimas yra didelės spartos procesas, tinkamas gamybos suvirinimui. Tačiau norint standartizuoti konkretaus darbo proceso parametrus, reikia atlikti pradinius bandymus. Dviejų dalių trinties suvirinimas retai trunka daugiau nei 100 sekundžių, nors mažiems komponentams tai gali būti tik apie 20 sekundžių.

Vienas iš trinties suvirintų dalių turi būti apvalus, o tai labai apriboja šio proceso naudojimą. Tačiau jis vis labiau populiarėja ir gali suvirinti daugumą metalų ir jų skirtingų derinių, pvz., Vario ir plieno, aliuminio ir plieno, aliuminio ir titano ir kt. nukreipia į stiebus, automobilio galinės ašies stebulės iki ašies korpuso.

Suvirinimo procesas kietojo kūno režimu # 3. Sprogusis suvirinimas:

Sprogstamojo ar sprogimo suvirinimo procese suvirinimas pasiekiamas, kai viena dalis atsitrenkia į kitą, kai greitis yra labai aukštas, tačiau žemesnis. Tai pasiekiama naudojant amonio nitrato pagrindo sprogmenis. Procesas baigiamas mikrosekundėmis.

Sprogstamojo suvirinimo įrenginys, iš esmės naudojamas, pavaizduotas 2.34 pav. Tai rodo, kad dvi plokštės, kurias reikia suvirinti, dedamos į viena kitos linkę. Įtrauktas kampas svyruoja nuo 1 ° iki 10 °. Storesnė plokštelė, vadinama tiksline plokštele, dedama ant priekabos, o plonesnė plokštė, vadinama skrajutės plokšte, turi buferinę plokštę iš PVC arba gumos, tarp jos ir sprogstamojo įkrovimo, apsaugančią nuo paviršiaus pažeidimų.

Įkrovą sprogsta detonatorius, esantis viename skrajutės plokštės gale. Kai įkrovimas įkraunamas, skrajutės plokštelė juda link tikslinės plokštelės, kai greitis 150–550 m / s, o slėgis, susidarantis susidūrimo plokščių sąsajoje tokiu dideliu greičiu, yra nuo 70 000 iki 700 000 N / cm ² .

Tokiu dideliu greičiu ir slėgiu metalas teka prieš jungiamąjį priekį, veikiantį kaip skysčio purkštuvas, dėl kurio susidaro blokavimo tipo jungtis, kaip parodyta 2.35 pav. Šis blokavimas yra esminis sprogimo suvirinimo aspektas ir yra jo stiprumo priežastis. Galima pasiekti suvirinimo stiprumą, kuris yra lygus silpnesniam dviejų komponentų (metalų) stiprumui.

Sprogstamojo suvirinimo procesas paprastai yra lauko procesas ir jam reikalingas didelis plotas, kad būtų galima atleisti nuo sprogimo vietos artimiausius asmenis, ypač kai gali prireikti sprogti didelį stiprumą.

Sprogstamąjį suvirinimą galima naudoti suvirinant skirtingus metalų derinius, tokius kaip varis ir plienas, aliuminis ir švelnus plienas, aliuminis ir Inconel (76% Ni + 15% Cr + Fe), aliuminio ir nerūdijančio plieno ir tt Jis taip pat gali būti naudojamas tantalo suvirinimui, titano ir nikelio komponentai.

Tipiški sprogstamojo suvirinimo būdai yra storų plokščių dengimas plonu lakštu, net folija. Šį procesą galima sėkmingai pasiekti vamzdžių su vamzdžių lakštais šilumokaičiuose, vožtuvų ir vamzdžių sujungimu, taip pat nuotėkio vamzdžių blokavimu katiluose.

Suvirinimo kietojo kūno procesas # 4. Termo-suspaudimo klijavimas :

Tai slėgio suvirinimo procesas, naudojamas temperatūroje, viršijančioje 200 ° C. Proceso metu daugiausia dėmesio skiriama mažoms elektrinių ir elektroninių pramonės šakų dalims, skirtoms 0, 25 mm skersmens smulkiesiems laidams suvirinti į metalines plėveles ant stiklo ar keramikos.

Yra daug proceso variantų, iš kurių trys yra pavaizduotos 2.41 pav., Ir yra vadinamos kalimo arba pleišto jungtimi, rutuliniu ryšiu ir lygiagrečiosios spragos ryšiu. Pjovimo ar pleišto jungtyje viela deformuojama, spaudžiama ir suvirinama prie plėvelės, naudojant pleišto formos jutiklį. Rutulinio ryšio metu viela yra kaitinama mikro-vandenilio liepsna, kad suformuotų rutulį ant vielos antgalio, kaip parodyta Fig. B, kuris vėliau suvirinamas prie šildomos plėvelės ant pagrindo per perkeliamą įtempiklį.

Lygiagrečioje tarpoje viela ar juostelė yra prispausta prie plėvelės, naudojant dvigubą elektrodą, pagamintą iš aukštos atsparumo medžiagos, tokios kaip volframas. Srovės srautas per vielą ar juostą įkaista vietiniu būdu, todėl šiluma apsiriboja maža zona aplink ją.

Visiems šiems proceso variantams aplink jungtį sujungiama vietinė inertinė atmosfera. Ultragarsinės vibracijos kai kuriuose šių procesų režimuose pakeičia šildymą.

Proceso komercinis panaudojimas apima tauriųjų metalų, aliuminio ir vario suvirinimą į stiklo arba keramikos pagrindus.

Suvirinimo procesas kietojo kūno režimu # 5. Difuzinis rišimas:

Difuzinio suvirinimo arba difuzinio suvirinimo atveju suvirinimas pasiekiamas taikant nuo 5 iki 75 N / mm ² dydžio slėgį, o gabalai laikomi aukštoje temperatūroje, paprastai apie 70% lydymosi taško, ty absoliučiai, ty apie 1000 ° C plienui. Procesas grindžiamas kietosios fazės difuzija, kuri, žinoma, pagreitėja, didėjant temperatūrai.

Metalų difuzija vyksta dėl laisvų grotelių vietų arba išilgai grūdų ribų ir yra išreikštas tokiais matematiniais santykiais:

D = D ₀ e ^-ERT

kur,

D = difuzijos greitis.

D ₀ = konstanta, turinti tą patį matmenį kaip D,

E = aktyvinimo energija,

R = dujų konstanta,

T = absoliuti temperatūra, kurioje laikomi ruošiniai.

Priklausomai nuo difuzijos apimties, procesas gali būti baigtas per 2–3 minutes arba gali užtrukti kelias minutes ar net valandas. Suvirinamų paviršių kokybė yra svarbi. Paprastai tinkamas geros kokybės paviršius pasukamas, sumaltas arba sumaltas iki 0-4 iki 0-2 µm * CLA (vidurio linijos vidurkis). Prieš suvirinimą paviršius turi būti riebaluotas naudojant acetoną arba petroleterio tamponą.

Deguonies sluoksnių buvimas ant jungiamųjų paviršių trukdo difuzijai, bet per tam tikrą laiką išsisklaido. Taigi metalai, kurie ištirpina savo oksidus, tokius kaip geležis ir titanas, lengvai jungiasi. Priešingai, metalus, kurie sudaro sunkius ugniai atsparius oksido sluoksnius, kaip ir aliuminį, sunku difuzuoti.

Difuzijos klijavimą galima pasiekti trimis būdais:

1. Dujų slėgio rišimas,

2. Vakuuminės sintezės klijavimas;

3. Eutektinė sintezė.

Dujų slėgio jungtyje dalys laikomos kartu inertinėje atmosferoje ir šildomos iki 800 ° C temperatūros, panašios į autoklave. Šildymo metu aukštas slėgis užtikrina vienodą slėgį visiems paviršiams. Šis metodas naudojamas spalvotųjų metalų surišimui tik dėl to, kad plienams reikia aukštos temperatūros.

Vakuuminės sulydymo metu dalys laikomos intymiame kontakte vakuuminėje kameroje. Slėgis ant dalių yra taikomas mechaninėmis priemonėmis arba hidrauliniu siurbliu, o šildymas atliekamas taip pat kaip ir dujų slėgio suvirinimo atveju. 2.42 pav. Pavaizduota vakuuminės sintezės sujungimo schema.

Reikia naudoti vakuuminio siurbimo sistemą, kuri gali greitai sumažinti slėgį iki maždaug 10 ^-3 torr (gyvsidabrio mm). Didelio slėgio, susidariusio naudojant mechanines ar hidraulines priemones, dėka šiuo metodu galima difuzijos jungiamuosius plienus. Sėkmingas plieno sujungimas gali būti pasiektas maždaug 1150 ° C temperatūroje, esant beveik 70 N / mm2 slėgiui.

Eutektiniame suliejime tarp suvirinamų paviršių dedamas plonas tam tikros medžiagos gabalas. Tai lemia eutektinio junginio susidarymą difuzijos metu esant aukštai temperatūrai, o gabalas gali visiškai išnykti ir sudaryti sąsajoje eutektinį lydinį (-us). Medžiaga, naudojama įterpti tarp dviejų dalių, paprastai yra skirtinga metalo folija, kurios storis yra nuo 0-005 iki 0-025 mm.

Difuzijos klijavimas gali būti naudojamas skirtingiems metalams sujungti, pvz., Plienas gali būti suvirintas prie aliuminio, volframo, titano, molibdeno, kermetų (keramikos ir metalų junginių), vario į titaną, titaną į platiną ir pan. elektronikos, instrumentų gamybos, raketų, orlaivių, branduolinės ir kosmoso pramonės šakos.

Įprasti difuzijos klijavimo būdai yra sunkiųjų pjovimo įrankių sujungimas su karbido antgaliais arba kietaisiais lydiniais, vakuuminių vamzdžių komponentų sujungimas, aukštos temperatūros šildytuvų gamyba iš molibdeno disilicido atsparumo krosnims, kurios gali veikti oksiduojančioje atmosferoje iki 1650 ° C. Aviacijos ir kosmoso pramonėje jis naudojamas sudėtingų formų titano komponentams gaminti iš paprastų struktūrinių formų. Jis taip pat naudojamas sudedamųjų dalių dengimui, kad būtų atsparus susidėvėjimui, šilumai ar korozijai.