Aktywny rozwój zaawansowanych technologicznie metod termicznego zgrzewania metali przyćmiewa alternatywne metody obróbki. Jednocześnie istnieją całkiem godne techniki najstarszej deformacji na zimno wyrobów z tworzyw sztucznych. Jedną z tych metod jest spawanie na sucho. W szczególności w przypadku metalu stosuje się odkształcenie kierunkowe ze wzrostem naprężeń wewnętrznych. W tym procesie można użyć różnych środków aktywnych, narzędzi i materiałów eksploatacyjnych.
Przegląd technologii
Spawanie na sucho jest jednym z rodzajów zgrzewania na zimno w fazie stałej, w którym zachodzą znaczne procesy deformacyjne przy niewielkim stopniu umiejscowienia struktury roboczej. Istotną różnicą w tej technice jest wysokie ciśnienie stosowane do przeprowadzenia procesów odkształcania. W porównaniu zpodstawowe metody zgrzewania termicznego na gorąco, technologia ta umożliwia wykonywanie operacji w temperaturach normalnych lub nawet ujemnych. Powyższe zdjęcie spawania na sucho metalu pod ciśnieniem pokazuje wynik takiej pracy w warunkach temperaturowych poniżej stopnia rekrystalizacji. Głównym kierunkiem tej technologii jest mechaniczne oddziaływanie na materiał, w wyniku którego powstaje połączenie pomiędzy dwoma lub więcej detalami.
Proces spawania krok po kroku
Standardowa technologia zgrzewania na sucho jest wykonywana zgodnie z następującymi instrukcjami:
- Wykonywane jest plastikowe wytłaczanie metalu, co wpływa na głęboką strukturę. W tej operacji używane są specjalne jednostki, aby zapewnić proces deformacji.
- Po zakończeniu operacji odkształcania powstaje kontakt głębokich warstw metalu.
- Tworzy się pojedyncza struktura krystaliczna. Czas wykonania spawania na sucho metalu w tym momencie można obliczyć w ułamkach sekundy, co prowadzi do braku interakcji objętościowych między przedmiotami.
- Specjalną obróbkę powierzchni zewnętrznych przeprowadza się za pomocą związków ochronnych i wzmacniających, w tym o działaniu antykorozyjnym i łagodzącym naprężenia wewnętrzne.
Główne cechy procesu
Parametry operacji z jednej strony odzwierciedlają wielkość fizycznego oddziaływania na obrabiany przedmiot, az drugiej jakość połączenia. Do podstawowych cech obu widmzawierać następujące elementy:
- Głębokość wcięcia. Zwykle do odkształcenia używa się stempla - narzędzia do prasowania, dzięki któremu zmienia się kształt części. Również tę cechę spawania na sucho metalu można przypisać jako stopień plastyczności, który w zależności od materiału może pozwolić na współczynnik wnikania w strukturę od 10-15% (ind) do 85-90% (miedź, nikiel).
- Działanie ściskania. Wyrażana jest w postaci siły ściskającej i ścinającej, która jest obliczana na podstawie siły stycznej. Nie jest to bezpośredni wskaźnik zmiany strukturalnej, ale cecha określająca potencjalne przemieszczenie łączonych powierzchni.
- Możliwość spawania. Zależy od złożonej odporności konstrukcji metalowej na mechaniczne skutki spawania na sucho. Najbardziej dostępne do takich operacji są wyroby z miedzi, aluminium, srebra, kadmu itp. Wraz ze wzrostem twardości spada zdolność spawania.
Rodzaje spawania na sucho
Zasadniczo metody różnią się rodzajem powstającego związku, a także podczas ekspozycji termicznej. Może to być zgrzewanie doczołowe, punktowe i szwowe. Mniej powszechne są techniki łączenia na ścinanie i pod wysokim ciśnieniem. Przy wykonywaniu zgrzewania punktowego jako narzędzie stosuje się stemple cylindryczne, a przy technice rąbkowej elementy rolkowe. Obie te metody charakteryzują się wysoką wydajnością, ale w rezultacie dają raczej szorstkie i nieatrakcyjne na zewnątrz szwy. Spawanie doczołowe na sucho metalu obejmuje:zastosowanie specjalnych docisków, a także wykonanie nacięć w celu zapobieżenia poślizgowi obrabianego przedmiotu. Do zalet metody można zaliczyć możliwość pracy z częściami stałymi oraz w zasadzie zastosowanie wysokiego ciśnienia, które zwiększa siłę siły odkształcenia. Z drugiej strony, ze względu na konieczność nacinania, wygląd produktu może ulec pogorszeniu nawet w miejscach poza obszarem roboczym.
Przygotowanie przedmiotu do pracy
Główny problem w przygotowaniu materiałów do zgrzewania na sucho wynika z konieczności starannego usuwania zaadsorbowanych i organicznych folii. Mogą to być ślady olejów i smarów, a także powłoki kwasowe i parafinowe, które często stosuje się w celu utrwalenia i wspomagania innych procesów technologicznych w fabryce. Do usuwania takich warstw stosuje się produkty zawierające alkohol i benzynę, rozpuszczalniki i specjalne chemikalia do obróbki metali. Ponadto instrukcja spawania na sucho metalu obejmuje następujące czynności przygotowawcze:
- Czyszczenie powierzchni stalowymi szczotkami ściernymi.
- W przypadku wykrojek aluminiowych kalcynację stosuje się w temperaturach od 300 do 400 °C.
- Pokrycie produktu cienką warstwą chromu lub galwanicznego niklu.
- Jeżeli mówimy o przewodach z izolacją, to wszystkie zewnętrzne warstwy ochronne są usuwane przy niewielkim wychwycie obszaru niepracującego.
Parametry trybów spawania
Wśród głównych parametrów tego typu spawania są zwisyczęści z zacisku, określone ciśnienie, grubość stempla itp. Na przykład wskaźnik ciśnienia jest wybierany na podstawie fizycznych i mechanicznych właściwości przedmiotu obrabianego. W ten sposób aluminium jest spawane przy 800 MN/m2, a części miedziane przy 2500 MN/m2. Jeśli chodzi o odejście przedmiotu obrabianego od mechanizmu zaciskowego, to w tym przypadku wszystko jest indywidualne. Na przykład dla prętów aluminiowych o długości d zwis wyniesie 1,2d, a dla miedzi - 1,5d. Współczynniki mogą się różnić w zależności od kształtu części. Szczególną uwagę przy ocenie odpowiednich parametrów przywiązuje się do wymiarów stempli, które bezpośrednio realizują spawanie na sucho. W przypadku metali takich jak ta sama miedź i aluminium charakterystyka mechanizmu dociskowego obliczana jest przy założeniu, że przyłożone obciążenie powinno wynosić od 600 MPa do 2000 MPa. Parametry wymiarowe dostosowane są do masy konstrukcji, a kształt i konstrukcja do parametrów produktu.
Wykonaj spawanie na sucho
Za pomocą specjalnego sprzętu do prasowania, operacja jest wykonywana w następującej kolejności:
- Zaciski są mocowane zgodnie z rozmiarem spawanych elementów.
- Sprężone powietrze jest dostarczane do maszyny, aby zapewnić żądane ciśnienie przez sprężarkę.
- Jednostka funkcjonalna jest wprowadzana w stan aktywny, którego siła jest wykorzystywana do wykonania deformacji.
- Bezpośrednio przed produkcją spawania na sucho do metalu, instrukcja użycia technologii wskazuje na konieczność obróbki części acetonem lub alkoholem.
- W toku jest spawanie blanków i przycinanie błysku (nadmiar metalu na styku, zachwycony po wyciśnięciu).
- Zgrzewane elementy są zwalniane z zacisków.
- Ruchomy mechanizm powraca do swojej pierwotnej pozycji, zatrzaski są poluzowane.
Przez cały proces roboczy operator komunikuje się z funkcjonalnością maszyny za pomocą uchwytów, dźwigni sterujących i podajników. W nowoczesnych modelach urządzeń do zgrzewania na sucho przewidziano również elektroniczne środki kontroli pracy, za pomocą których zorganizowany jest tryb obróbki części w linii.
Zalety spawania na sucho
Rezygnacja z konieczności nagrzewania przedmiotów obrabianych w wysokiej temperaturze jest główną zaletą tej technologii w porównaniu z metodami spawania elektrochemicznego. Eliminuje to użycie potężnych źródeł energii, usuwając znaczną pozycję kosztową. W tej samej grupie zalet można zauważyć zmniejszenie prawdopodobieństwa zatkania elektrochemicznego, przed którym przy metodach termicznych konieczne jest zabezpieczenie obrabianych przedmiotów mediami gazowymi i topnikiem. Ponadto, w zależności od złożoności zadania i warunków pracy, istnieją inne zalety spawania metalu na sucho:
- Wysoka wydajność przy niewielkiej inwestycji czasu.
- Minimalny zestaw akcesoriów i materiałów eksploatacyjnych.
- Możliwość automatyzacji procesów.
- Operator nie musi być wysoko wykwalifikowanym spawaczem.
- Wymagania dotyczące obróbki końcowej części są minimalne.
Wady spawania na sucho
Ze wszystkimi zaletami ta technologia nie jest tak rozpowszechniona w porównaniu ze spawaniem na gorąco, co tłumaczy się poważnymi ograniczeniami w zakresie akceptowalności metody dla metali i stopów o niskiej ciągliwości. Przetwarzane mogą być głównie metale nieżelazne i czyste. Ale nawet w tym przypadku nie zawsze można liczyć na wynik wysokiej jakości. Ponadto główne wady technologiczne spawania na sucho metali o wysokiej ciągliwości są związane z deformacją struktury wewnętrznej, co może niekorzystnie wpłynąć na przyszłą eksploatację produktu. Ogólnie można powiedzieć, że technologia jest wygodna i tania, ale nie uniwersalna i raczej wysoce specjalistyczna.
Wniosek
Metody spawania na zimno różnią się zasadniczo od technologii termicznego łączenia półwyrobów metalowych. Są one związane z charakterem oddziaływania na strukturę materiału oraz warunkami organizacji technicznej procesu. Jak pokazują recenzje spawania na sucho do metalu, metoda ta sprawdza się dobrze w pracy z materiałami elektrycznymi, małymi przedmiotami w przemyśle elektrycznym itp. Mówimy głównie o przewodnikach i małych elementach tłoczonych. W przypadku konstrukcji metalowych, rur wielkogabarytowych i blach ze stali nierdzewnej należy zaufać przepływowi pracy w przypadku spawania wysokotemperaturowego. Zmiana konstrukcji spowodowana deformacją w takich przypadkach będzie nieskuteczna.
