Линейная сварка

Этот метод отличается от остальных тем, что вращение не используется. Свариваемые детали трутся друг о друга, пока их поверхности не обретут необходимую пластичность и не соединятся. Одна из деталей совершает возвратно-поступательные движения, при этом давление соединяет ее со второй деталью. После достижения достаточной температуры движения прекращаются, а давление усиливается. Пластичный металл вытекает из зоны стыка, формируется ровная плоскость.

3. Подготовка к сварке трением. Состояние контактных поверхностей свариваемых заготовок при сварке трением влияет на качество сварных соединений в значительно меньшей степени, чем при других способах сварки давлением. Поверхности могут быть получены резкой ножницами, дисковой пилой и даже газопламенной резкой. Влияние неровностей можно уменьшить притиркой или дополнительным временем нагрева. Не параллельность контактных поверхностей может достигать 5...7° без заметного влияния на качество. Небольшие очаги коррозии, грязь, масло, краска и другие загрязнения на контактных поверхностях в процессе сварки трением удаляются на стадии нагрева. Исключение составляют ржавчина, а также окалина, образованная при прокатке, ковке или горячей объемной штамповке.

При сварке трением разнородных металлов необходима более тщательная подготовка контактных поверхностей, в частности, при сварке трением алюминия со сталью торцевое биение стальной заготовки должно быть < 0, 2 мм. На рисунке 7.11 представлены примеры подготовки контактных поверхностей к сварке заготовок из разнородных металлов.

Рис. 7.11. Подготовка контактных поверхностей заготовок из разнородных металлов к сварке: а — быстрорежущая сталь; б — конструкционная сталь; в — коррозионностойкая сталь-цинк; d₂=(1, 15-1, 25)d₁3 Выбор параметров режима сварки трением с непрерывным приводом

· Частота вращения является одним из главных регулируемых параметров. При увеличении п толщина пластифицированного слоя уменьшается, слой становится более однородным, динамические прочностные характеристики соединения повышаются. Частота вращения подсчитывается по оптимальной v, м/с: для черных металлов 2, 6...3, для алюминия и меди ~ 2, для титана 4...5.

· Удельное давление притирки назначается для улучшения условий работы машины сварки трением. Обычно P_п = (0, 15-0, 20)Р_н. Для углеродистых сталей Р_п = 10 МПа. Время притирки t_п = (1-3) с.

· Удельное давление нагрева Р_н при сварке трением углеродистой и низколегированной сталей выбирают в пределах 30...60 МПа, жаропрочных и инструментальных 60... 120, алюминиевых сплавов 7...23, алюминия с медью 40...60, алюминия с коррозионностойкой сталью 6, 4...12, 2 и титановых сплавов < = 18 МПа. Как показывает практика, при сварке металлов в однородном сочетании Р_н можно изменять в очень широких пределах, получая при этом достаточно высокое качество сварного соединения. При сварке трением разнородных металлов оптимальное значение Р_н следует выбирать из условия получения скорости деформации и, обеспечивающей одинаковую степень деформации обеих заготовок. Удельное давление проковки назначают с учетом пластических свойств свариваемых материалов. Обычно Р_пр = (1—3)Р_н. При сварке трением алюминия с коррозионностойкой сталью Р = (8, 0-10 0)Р_н (МПа), t= (1, 5-3, 0) с. Следует отметить, что на прочностные свойства соединения наибольшее влияние оказывает момент приложения Р_пр, а не его абсолютная величина: Р_пр должно быть приложено в тот момент, когда w снизилась и составляет 1/3 первоначальной, но не позже чем через 0, 05 с после остановки шпинделя. Систематизированные значения Р_н, Р_пр, n, t_н и t_пр для конкретных марок материалов приведены во многих работах.

· Время нагрева оказывает решающее влияние на циклическую прочность и ударную вязкость сварного соединения, особенно при сварке трением разнородных материалов. Время нагрева следует определять экспериментальным путем для конкретной пары заготовок по кривой М_тр(t) при ранее выбранных значениях v и Р_н. Оптимальным следует считать t_н, равное интервалу от начала сварки (окончания стадии притирки) до начала пятой фазы. Увеличение tH приводит к росту зерна и образованию в зоне соединения видманштеттовой структуры.

· Время торможения должно быть достаточно коротким, чтобы пластическое течение металла из зоны соединения не успело приобрести устойчивый характер. Интенсивное течение металла и быстрое охлаждение делают невозможным релаксацию напряжений в зоне соединения, что приводит к уменьшению прочности или разрушению соединения сразу же после завершения процесса сварки. Время торможения следует назначать из условия, чтобы E_т > = 2500 рад/с².