Механические виды сварки металла

Сваривание – широко используемый метод соединения металлических деталей, обеспечивающий прочность и герметичность. С помощью сварочных работ проводят монтаж трубопроводов, в том числе выполняют сборку ответственных узлов, используют этот метод в разных сферах промышленности – производстве автомобилей, тяжелом машиностроении, изготовлении всевозможных изделий из стали, сплавов, цветных металлов.

Сваркой называют процесс, во время которого детали из металла объединяются между собой на атомном или молекулярном уровнях. Достигается это несколькими способами. Метод проведения сварочных работ выбирают, исходя из поставленных задач, размеров деталей, требующих соединения, окружающих условий.

Механические виды сварки подразумевают исключительно физическое воздействие на материалы и их разогрев до температуры плавления за счет перехода физической энергии в кинетическую. Такие методы целесообразно использовать в условиях, когда нагревание металла до температуры плавления при помощи дуги, плазмы или газовой горелки невозможно. Кроме того, некоторые способы обеспечивают более качественный шов без дефектов, характерных для дуговой или газовой сварки.

Соединение деталей из металлов с помощью трения

Для соединения деталей используют стационарное оборудование, чаще всего этот способ применяют для соединения труб малого диаметра, а также сплошных круглых заготовок стержневого типа. Работы проводят только в специализированных цехах, в полевых условиях сварка трением невозможна из-за особенностей, веса и размеров оборудования.

Процесс полностью автоматизирован и происходит следующим образом:

• одна из заготовок остается неподвижной, ее плотно зажимают в специальный захват;
• вторую заготовку помещают в подвижный шпиндель и прижимают в первой;
• далее включают муфту вращения и детали взаимодействуют;
• при скорости движения детали 1500 оборотов в минуту начинается оплавление заготовок, происходит сварка металлоизделий;
• муфту вращения выключают, а агрегат проводит осадку изделия.

Полученный шов обладает высокой прочностью и не имеет дефектов, характерных для сварки электродугой. Другие преимущества сварки трением:

• постоянство свойств металла – в месте соединения и прилежащих областях структура одинакова;
• скорость проведения работ – детали соединяются за срок от 3-10 секунд до нескольких минут;
• не требуется подготовка поверхности металла в месте будущего стыка;
• не нужны специальные присадки и дополнительная обработка детали после сварочных работ;
• во время проведения работ нет вредных воздействий на здоровье исполнителя;
• высокая экономичность за счет коэффициента использования металла;
• возможно сваривание различных металлов, в том числе их комбинирование в одном изделии.

Из недостатков следует отметить ограничение по форме и размеру заготовок, высокую стоимость оборудования для проведения работ, невозможность использования в полевых условиях.

Сварка без нагрева

Холодный метод применяют для достаточно пластичных материалов. По сути соединение заготовок достигается за счет силового воздействия на заготовки и деформации свариваемых поверхностей.

Таким методом соединяют проволоку, пруток, шины, трубы и т. д. Для успешного проведения процесса требуется подготовка – очищение поверхностей от оксидной пленки, загрязнений, ржавчины. Заготовки должны быть идеально ровными и тщательно обработанными в месте будущего соединения, ведь связка структуры происходит на межатомном уровне.

Преимущества:

• отсутствие нагрева деталей из металлов, теряющих прочность при термическом воздействии;
• возможность сварки электрокабелей в изоляции;
• можно проводить работы в огне и взрывоопасной среде;
• с помощью этого метода можно придать герметичность всевозможным емкостям, которые запрещено или не рекомендуется нагревать.

Основной недостаток – деформационное изменение, которому подвергается деталь при использовании метода холодной сварки. Для минимизации последствий используют более тщательную обработку соединяемых поверхностей, нагрев пуансонов или самих деталей до 300-400 градусов Цельсия, проводят сварочные работы в вакуумной среде.

Сварка посредством направленного взрыва

В этом случае соединение свариваемых заготовок происходит за счет пластической деформации. В момент взрыва обе детали в месте соединения синхронно деформируются, и между ними возникает связка на молекулярном уровне. Основная причина, по которой метод получил распространение и популярность – возможность сваривания разнородных металлов и сплавов.

В качестве инициатора контролируемого направленного взрыва используют аммонит, гранулотол.

Преимущества метода:

• высокая скорость проведения работ;
• возможность создания биметаллических деталей;
• можно проводить плакирование (создавать на поверхности детали пленку из слоя другого металла или сплава);
• экономичность метода – не требуется дорогостоящее оборудование.

Но не бывает всецело идеальных методов, поэтому расскажем немного о недостатках сварочных работ по металлу этим методом. Основной из них – взрывная волна, которая становиться тем мощнее, чем большего размера заготовки нужно соединить с помощью взрыва. Волна действует на окружающие предметы, в том числе на живые объекты, поэтому персоналу потребуются средства защиты.

Сваривание ультразвуком

Соединение заготовок металлических изделий под влиянием ультразвука – прогрессивный и удобный метод сварки. Для проведения работ используют источники энергии, которые генерируют на выходе ультразвуковые колебания.

Этот механический способ сварки позволяет выполнять как шовные соединения, так и точечные или контурные. Несомненный плюс ультразвуковой обработки заготовок – отсутствие необходимости в подготовительных работах. Оксидный налет на поверхности металла разрушается под влиянием все того же ультразвука. Впоследствии сухое трение сменяется так называемым чистым и начинается процесс сварки.

Плюсы метода:

• экономия времени на подготовительных работах;
• возможна сварка разных материалов, в том числе пластмасс;
• нет перегрева, за счет чего не меняется структура материала;
• не испаряются вредные химические соединения, не выделяются газы.

Среди недостатков – ограничение заготовок по толщине и высокая стоимость оборудования для ультразвуковой сварки.