Види зварювання

1. Спеціальні способи зварювання тиском

Х олодне зварювання – це зварювання тиском при великій пластичній деформації без зовнішнього нагрівання деталей, які з’єднуються. Холодне зварювання здійснюється шляхом спільного пластичного деформування з’єднуваних металів, у результаті чого між ними встановлюється міжатомний зв’язок. Зближення поверхонь на міжатомні відстані та їх активація забезпечується значними пластичними деформаціями, що складають 55..90%. Основними типами з’єднань є з’єднання внапуск та встик. Стержні, смуги, профілі або дроти зварюють встик шляхом їх стикування один з одним, установлюючи певний виліт із затискачів і зварювальної установки. Основною перевагою холодного зварювання є відсутність зовнішнього підігріву й об’ємної взаємодії в контакті металів, що дозволяє зварювати різнорідні метали, які утворять при інших способах зварювання інтерметаліди. Холодне зварювання забезпечує високу пластичність і міцність цих з’єднань. Таку технологію використовують при виготовленні теплообмінників для холодильників.

Ультразвукове зварювання – це зварювання тиском при дії ультразвукових коливань. З’єднання утворюється в результаті спільної дії на деталі стискуючого зусилля і високочастотних механічних коливань. Під дією ультразвукових коливань у результаті фрагментації поверхневих шарів електричний опір контакту зростає, що підвищує ефективність використання енергії в зоні зварювання і дозволяє знизити потужність контактних машин. У суднобудуванні ультразвук найбільш широко застосовується для контролю якості зварних з’єднань.

Зварювання тертям – це зварювання тиском із нагріванням металу в зоні з’єднання внаслідок тертя його поверхонь під час обертання або зворотно-поступального руху однієї поверхні відносно іншої. Цей спосіб зварювання успішно застосовується для з’єднання деталей, що мають форму тіл обертання або хоча б одна з них такої форми. Цей метод широко застосовують при виготовленні інструмента (свердла, різьбових калібрів), клапанів двигунів, багатьох круглих деталей ступінчастого по довжині профілю або однакового діаметра, але з різних матеріалів, основні галузі застосування є суднобудування, авіабудування та аерокосмічна промисловість, залізничний транспорт і метро, автомобільна промисловість, будівельна індустрія тощо. Переваги: висока продуктивність та енергетичні показники процесу, якість і стабільність властивостей зварних з’єднань, простота механізації й автоматизації, відсутність шкідливих газових виділень, світлового ультрафіолетового випромінювання, розбризкування гарячого металу, незалежність якості зварних з’єднань від частоти поверхні. Недоліки: деяка громіздкість устаткування, обмежена його застосування формою і розмірами деталей.

В исокочастотне зварювання – це зварювання тиском, при якому поверхні, що підлягають з’єднанню, нагріваються до зварювальних температур за допомогою струмів високої частоти. Широко застосовується в промисловості для зварювання, паяння, термічної обробки. Переваги: можливості високої концентрації енергії та регулювання в широкому діапазоні параметрів режиму і зони виділення теплоти безпосередньо в металі, енергоємність процесу високочастотного зварювання значно нижча, ніж при контактному та електродуговому зварюванні, та не має принципіальних обмежень у швидкості зварювання. Можливість безконтактного нагрівання та нагрівання у вакуумі. Недоліки: труднощі при зварюванні виробів наприклад труб кінцевої довжини, оскільки неможливо уникнути непроварів на початку та вкінці зварного шва.

Зварювання вибухом - це зварювання тиском, при якому з’єднання поверхонь заготовок утворюються внаслідок їх високошвидкісного зіткнення, здійснюваного за допомогою енергії вибухових речовин або інших джерел енергії з великою питомою потужністю. Зварювання вибухом проводять на відкритих полігонах, якщо маса заряду складає десятки і більше кілограмів, або в спеціальних виробничих приміщеннях, коли маса заряду порівняно мала. Для зварювання вибухом розроблено та створено спеціальні вибухові камери. Для зварювання біметалічних труб та інших деталей застосовують спеціальне оснащення. В інституті Є.О. Патона розроблено способи локального і шовного зварювання еквідистантно розташованих тонкостінних деталей листів і замкнутих оболонок за допомогою подовжених зарядів вибухової речовини з великою швидкістю детонації. Застосування зарядів дозволяє звести до мінімуму крайові непровари, характерні для зварювання вибухом.

Магнітно-імпульсне зварювання - це зварювання тиском, яке здійснюється в результаті з’єднуваних поверхонь під дією імпульсного магнітного поля індуктора та наведеного ним у заготовках струму. Магнітно-імпульсне зварювання можна виконувати на повітрі, у захисному середовищі або у вакуумі. При зварюванні деформуючі зусилля створюються в самому металі, що включає необхідність оснащення для стискування. Та порівняно з вибуховим зварюванням магнітно-імпульсне легко контролювати. Це один з перспективних видів зварювання адже створюються сильні імпульсні магнітні поля при високій стійкості індуктор інтенсивно нагрівається. І саме для цього розроблено охолодження рідким азотом індуктор.

Дифузійне зварювання - це зварювання тиском здійснюване за рахунок взаємної дифузії атомів контактуючих деталей при дії підвищенні температури і незначної пластичної деформації. Основною особливістю дифузійного зварювання є можливість регулювання в широких інтервалах параметрів режим, що дозволяє з’єднувати практично будь-які матеріали без зміни їх будови та властивостей. Переваги: основні параметри легко програмуються(тиск, температура, вакуум і час зварювання), що дозволяє використовувати мінімум ручної праці, дозволило підвищити термін служби, якість і надійність ряду деталей, розробити принципово нові конструкції машин приладів, тощо. Недоліки: велика тривалість процесу. Це зварювання буде сприяти прогресу в різних галузях техніки.

Зварювання прокатуванням - це зварювання тиском, що виконується прокатними валками, які деформують попередньо нагріті від зовнішнього джерела тепла заготовки. Він використовується для отримання біметалів. Основними параметрами процесу є температура та величина деформації при прокатуванні, але важливе значення має середовище прокатування.