Поређење уобичајених процеса заваривања

5. Остале методе заваривања

Ове методе заваривања припадају различитим степенима специјализованих метода заваривања, а њихов опсег примене је релативно узак. Укључује углавном заваривање електрослагом и високофреквентно заваривање отпорном топлотом као енергијом; гасно заваривање, заваривање под притиском гаса и експлозивно заваривање са хемијском енергијом као енергијом заваривања; заваривање трењем, заваривање хладним притиском, ултразвучно заваривање и дифузијско заваривање са механичком енергијом као енергијом заваривања.

(1) Заваривање електрослагом

Као што је раније поменуто, заваривање електро-шљаком је метода заваривања која користи отпорну топлоту растопљене шљаке као извор енергије. Поступак заваривања изводи се у вертикалном положају заваривања у зазору за састављање који чине крајње површине два обратка и клизачи од бакра, хлађени водом, са обе стране. Током заваривања, крај радног предмета се топи топлотом електричног отпора коју ствара шљака. Према облику електроде која се користи у заваривању, заваривање електрослагом дели се на заваривање електродокласним жицама, заваривање плочастих електрода и заваривање млазницама. Предности заваривања електрослагом су: дебљина заварљивог обратка је велика (од 30 мм до више од 1000 мм), а продуктивност је велика. Углавном се користи за заваривање спојева и Т-спојева на сломљеној површини. Електро заварно заваривање може се користити за заваривање различитих челичних конструкција, као и за групно заваривање одливака. Заварени спојеви са електрослагом имају полагано загревање и хлађење, широку зону утицаја топлоте, грубу микроструктуру и жилавост, па је нормализација обраде обично потребна након заваривања.

(2) Високофреквентно заваривање

Заваривање исте фреквенције користи топлину чврстог отпора као извор енергије. Током заваривања, отпорна топлота генерисана у радном предмету високофреквентном струјом користи се за загревање површине подручја заваривања обратка до растопљеног или блиског пластичног стања, а затим се примењује (или не примењује) сила затезања да би се реализовало метално лепљење. Стога је то метода заваривања отпором у чврстој фази. Високофреквентно заваривање можемо поделити на контактно високофреквентно заваривање и индукционо високофреквентно заваривање према начину на који високофреквентна струја генерише топлоту у радном предмету. При контакту са високофреквентним заваривањем, струја високе фреквенције улива се у обрадак кроз механички контакт са обратком. У индукционом високофреквентном заваривању, високофреквентна струја генерише индуковану струју у радном предмету спајањем спољашњег индукционог калема радног предмета. Високофреквентно заваривање је високо специјализована метода заваривања, а посебна опрема треба да буде опремљена у складу са производом. Велика продуктивност, брзина заваривања до 30м / мин. Углавном се користи за заваривање уздужних шавова или спиралних шавова при производњи цеви.

(3) Заваривање гасом

Плинско заваривање је метода заваривања која користи плински пламен као извор топлоте. Најраспрострањенији је пламен кисеоник-ацетилен са гасом ацетилен као горивом. Будући да је опрема једноставна и лака за руковање, али су брзина загревања и продуктивност загревања гасним заваривањем ниске, зона под утицајем топлоте је велика и лако је проузроковати велике деформације. Плинско заваривање се може користити за заваривање многих црних метала, обојених метала и легура. Генерално погодан за одржавање и заваривање једноделних танких плоча.

(4) Заваривање ваздушним притиском

Као и заваривање гасом, заваривање под притиском гаса такође користи плински пламен као извор топлоте. Током заваривања крајеви два радна предмета за парење загревају се на одређену температуру, а затим се врши довољан притисак да се добије чврст спој. То је чврсто фазно заваривање. Током заваривања под притиском гаса не додаје се додатни метал, а често се користи за заваривање шина и заваривање челичних шипки.

(5) Експлозивно заваривање

Експлозивно заваривање је друга метода заваривања у чврстој фази која користи топлоту хемијске реакције као извор енергије. Али користи енергију генерисану експлозивном експлозијом да оствари металну везу. Под дејством експлозивног таласа, два комада метала могу се убрзати и на њих се може утицати да би се створила метална веза за мање од једне секунде. Међу различитим методама заваривања, најшири је спектар комбинација различитих метала који се могу заварити експлозивним заваривањем. Експлозивно заваривање може се користити за заваривање металуршки некомпатибилних два метала у различите прелазне спојеве. Експлозивно заваривање се углавном користи за облагање равних плоча са релативно великом површином и ефикасна је метода за производњу композитних плоча.

(6) Заваривање трењем

Заваривање трењем је заваривање у чврстој фази са механичком енергијом као извором енергије. Користи топлоту генерисану механичким трењем између две површине за остваривање металне везе. Топлота заваривања трењем концентрисана је на површини споја, па је зона утицаја топлоте уска. Мора се применити притисак између две површине. У већини случајева притисак се повећава на крају грејања, тако да се врући метал везује прекидом. Генерално, површина везивања се не топи. Заваривање трењем има високу продуктивност. У принципу, готово сви метали који се могу вруће ковати могу бити заварени трењем. Заваривање трењем такође се може користити за заваривање различитих метала. Погодан је за радне предмете кружног пресека и максималног пречника 100 мм.

(7) Ултразвучно заваривање

Ултразвучно заваривање је такође метода заваривања у чврстој фази која користи механичку енергију као извор енергије. Када се изводи ултразвучно заваривање, обрадак за заваривање је под ниским статичким притиском, а високофреквентне вибрације које емитује сонотрода могу проузроковати да површина споја произведе јако трење пукотина и да се загреје на температуру заваривања да створи везу. Ултразвучно заваривање се може користити за заваривање између већине металних материјала и може остварити заваривање између метала, различитих метала и између метала и неметала. Може се применити на поновљену производњу спојева од металне жице, фолије или лима од 2 до 3 мм или мање. (8) Дифузијско заваривање Дифузијско заваривање је углавном метода фазног заваривања са индиректном топлотном енергијом као извором енергије. Обично се изводи у вакууму или заштитној атмосфери. Током заваривања, површине два предмета за заваривање доводе се у контакт једна са другом под високом температуром и високим притиском и држе се одређено време да достигну растојање између атома, а комбинују се једноставном дифузијом атома. Пре заваривања није потребно само очистити оксиде и друге нечистоће на површини радног предмета, већ и храпавост површине мора бити нижа од одређене вредности како би се осигурао квалитет заваривања. Дифузијско заваривање готово да нема штетног утицаја на својства материјала који се заварује. Може заварити многе исте и различите метале и неке неметалне материјале, попут керамике. Дифузијским заваривањем могу се заварити сложене конструкције и изратци врло различитих дебљина.

Параметри процеса ласерског заваривања.

1. Густина снаге. Густина снаге је један од најкритичнијих параметара у ласерској обради. Са већом густином снаге, површински слој се може загрејати до тачке кључања у временском распону од микросекунди да би се произвела велика количина испаравања. Стога је велика густина снаге корисна за обраду уклањања материјала, као што је пробијање, сечење и гравирање. За мању густину снаге потребно је неколико милисекунди да температура површине достигне тачку кључања. Пре него што површински слој испари, доњи слој достигне тачку топљења, што је лако за формирање доброг фузијског завара. Због тога је код проводљивог ласерског заваривања густина снаге у опсегу 104 ~ 106В / ЦМ2.

2. Ласерски импулсни таласни облик. Таласни облик ласерског импулса важан је проблем ласерског заваривања, посебно за заваривање лимова. Када ласерски зрак високог интензитета погоди површину материјала, 60 ~ 98% ласерске енергије ће се одразити и изгубити на металној површини, а рефлективност се мења у зависности од температуре површине. Током ласерског импулса, рефлективност метала се веома мења.

3. Ширина ласерског импулса. Ширина импулса је један од важних параметара пулсног ласерског заваривања. То није само важан параметар који се разликује од уклањања материјала и топљења материјала, већ је и кључни параметар који одређује трошкове и обим опреме за обраду.

4. Ефекат количине фокусирања на квалитет заваривања. Ласерско заваривање обично захтева одређени степен раздвајања, јер је густина снаге у центру тачке у фокусној тачки ласера ​​превисока и лако се може испарити у рупу. На свакој равни удаљеној од ласерског фокуса, расподела густине снаге је релативно уједначена.

Постоје две методе фокусирања: позитивна и негативна. Ако је фокусна раван изнад обратка, то је позитивни дефокус, иначе је негативни дефокус. Према теорији геометријске оптике, када је растојање између позитивне и негативне равни дефокусирања и равни заваривања једнако, густина снаге на одговарајућим равнинама је приближно иста, али стварни облик добијеног растопљеног базена је различит. Када је дефокус фокус негативан, може се добити већа дубина продирања, што је повезано са процесом формирања растопљеног базена. Експерименти су показали да ласерско загревање материјала од 50 ~ 200ус почиње да се топи, формира течни метал и испарава, формира пару под притиском града и прска врло великом брзином, емитујући заслепљујућу белу светлост. Истовремено, висока концентрација паре чини да се течни метал помера на ивицу растопљеног базена, формирајући удубљење у центру растопљеног базена. Када је дефокус фокус негативан, унутрашња густина снаге материјала већа је од густине површине, што лако формира јаче топљење и испаравање, тако да се светлосна енергија може пренијети у дубљи део материјала. Стога се у практичним применама, када је дубина продирања потребна велика, користи негативно дефокусирање; при заваривању танких материјала прикладно је позитивно дефокусирање.