Сравнение на обичайните заваръчни процеси

5. Други методи за заваряване

Тези методи на заваряване принадлежат към различна степен на специализирани методи на заваряване и техният обхват на приложение е относително тесен. Включва основно електрошлаково заваряване и високочестотно заваряване с устойчивост на топлина като енергия; газово заваряване, газово заваряване под налягане и експлозивно заваряване с химическа енергия като енергия на заваряване; заваряване с триене, заваряване със студено налягане, ултразвуково заваряване и дифузионно заваряване с механична енергия като заваръчна енергия.

(1) Електрошлаково заваряване

Както бе споменато по-рано, електрошлаковото заваряване е метод за заваряване, който използва устойчивата топлина на разтопена шлака като енергиен източник. Процесът на заваряване се извършва във вертикално заваръчно положение в монтажната междина, образувана от крайните повърхности на двата детайла и медно плъзгачите с водно охлаждане от двете страни. По време на заваряването краят на детайла се разтопява от топлината на електрическото съпротивление, генерирана от шлаката. Според формата на електрода, използван при заваряване, електрошлаковото заваряване се разделя на електрошлаково заваряване с теленен електрод, електрошлаково заваряване с плочи електроди и електрошлаково заваряване с топяща се дюза Предимствата на електрошлаковото заваряване са: дебелината на заваряемия детайл е голяма (от 30 mm до повече от 1000 mm), а производителността е висока. Използва се главно за заваряване на фуги и Т-съединения върху счупената повърхност. Електрошлаковото заваряване може да се използва за заваряване на различни стоманени конструкции, както и за групово заваряване на отливки. Електрошлаковите заварени съединения имат бавно нагряване и охлаждане, широка зона на топлинно въздействие, груба микроструктура и жилавост, така че обикновено е необходимо нормализиращо третиране след заваряване.

(2) Високочестотно заваряване

Заваряването със същата честота използва топлина с твърдо съпротивление като източник на енергия. По време на заваряването съпротивителната топлина, генерирана в детайла от високочестотен ток, се използва за нагряване на повърхността на заваръчната област на детайла до разтопено или близко пластмасово състояние и след това се прилага (или не се прилага) усилващата сила, за да се реализира металното свързване. Следователно това е метод за заваряване с твърдо фазово съпротивление. Високочестотното заваряване може да бъде разделено на контактно високочестотно заваряване и индукционно високочестотно заваряване според начина, по който високочестотният ток генерира топлина в детайла. При контакт с високочестотно заваряване високочестотният ток се влива в детайла чрез механичен контакт с детайла. При индукционно високочестотно заваряване високочестотният ток генерира индуциран ток в детайла чрез свързването на външната индукционна намотка на детайла. Високочестотното заваряване е високо специализиран метод на заваряване и специално оборудване трябва да бъде оборудвано според продукта. Висока производителност, скорост на заваряване до 30м / мин. Използва се главно за заваряване на надлъжни шевове или спирални шевове при производството на тръби.

(3) Газово заваряване

Газовото заваряване е метод за заваряване, който използва газов пламък като източник на топлина. Най-широко използван е кислород-ацетиленовият пламък с ацетиленов газ като гориво. Тъй като оборудването е лесно и лесно за експлоатация, но скоростта и производителността на нагряване на газовото заваряване са ниски, зоната, засегната от топлината, е голяма и е лесно да се причинят големи деформации. Газовото заваряване може да се използва за заваряване на много черни метали, цветни метали и сплави. Обикновено подходящ за поддръжка и заваряване на единични тънки плочи.

(4) Заваряване с въздушно налягане

Подобно на газовото заваряване, заваряването с газово налягане също използва газов пламък като източник на топлина. По време на заваряването краищата на двата чифтосващи детайла се загряват до определена температура и след това се прилага достатъчно налягане, за да се получи твърда фуга. Това е твърдофазно заваряване. По време на заваряване под налягане на газ не се добавя запълващ метал и често се използва за заваряване на релси и заваряване на стоманени пръти.

(5) Експлозивно заваряване

Експлозивното заваряване е друг метод на заваряване в твърда фаза, който използва топлината на химичната реакция като източник на енергия. Но той използва енергията, генерирана от експлозивна експлозия, за да реализира металната връзка. Под действието на експлозионната вълна две метални части могат да бъдат ускорени и въздействани, за да образуват метална връзка за по-малко от една секунда. Сред различните методи на заваряване, гамата от комбинации от различни метали, които могат да бъдат заварени чрез експлозивно заваряване, е най-широката. Експлозивно заваряване може да се използва за заваряване на металургично несъвместими два метала в различни преходни съединения. Експлозивното заваряване се използва най-вече за облицоване на плоски плочи с относително голяма повърхност и е ефективен метод за производство на композитни панели.

(6) Заваряване с триене

Фрикционното заваряване е твърдофазно заваряване с механична енергия като източник на енергия. Той използва топлината, генерирана от механичното триене между двете повърхности, за да реализира металната връзка. Топлината от заваряване чрез триене се концентрира върху повърхността на фугата, така че зоната, засегната от топлината, е тясна. Трябва да се прилага натиск между двете повърхности. В повечето случаи налягането се увеличава в края на нагряването, така че горещият метал се свързва чрез разстройство. Обикновено свързващата повърхност не се топи. Фрикционното заваряване има висока производителност. По принцип почти всички метали, които могат да бъдат горещо ковани, могат да бъдат заварени чрез триене. Заваряването чрез триене може да се използва и за заваряване на разнородни метали. Подходящ е за детайли с кръгло сечение и максимален диаметър 100 мм.

(7) Ултразвуково заваряване

Ултразвуковото заваряване също е метод на твърдофазно заваряване, който използва механична енергия като източник на енергия. Когато се извършва ултразвуково заваряване, заваряващият детайл е под ниско статично налягане и високочестотните вибрации, излъчвани от сонотродата, могат да причинят повърхността на съединението да създаде силно триене на пукнатини и да се нагрее до температурата на заваряване, за да образува връзка. Ултразвуковото заваряване може да се използва за заваряване между повечето метални материали и може да реализира заваряване между метали, различни метали и между метали и неметали. Може да се прилага за многократно производство на фуги от метална тел, фолио или ламарина от 2 до 3 мм или по-малко. (8) Дифузионно заваряване Дифузионното заваряване обикновено е метод на твърдо фазово заваряване с непряка топлинна енергия като източник на енергия. Обикновено се извършва под вакуум или защитна атмосфера. По време на заваряването повърхностите на двата заварявани детайла се довеждат в контакт помежду си при висока температура и високо налягане и се поддържат за определен период от време, за да достигнат разстоянието между атомите, и те се комбинират чрез проста дифузия на атомите. Преди заваряване е необходимо не само да се почистят оксидите и другите примеси на повърхността на детайла, но и грапавостта на повърхността трябва да бъде по-ниска от определена стойност, за да се гарантира качеството на заваряване. Дифузионното заваряване няма почти никакъв вреден ефект върху свойствата на заварявания материал. Той може да заварява много едни и същи и различни метали и някои неметални материали, като керамика. Дифузионното заваряване може да заварява сложни конструкции и детайли с много различни дебелини.

Параметри на процеса на лазерно заваряване.

1. Плътност на мощността. Плътността на мощността е един от най-критичните параметри при лазерната обработка. С по-висока плътност на мощността повърхностният слой може да се нагрее до точката на кипене в рамките на времевия интервал от микросекунди, за да се получи голямо количество изпаряване. Следователно, висока плътност на мощността е от полза за обработката на отстраняване на материали, като щанцоване, рязане и гравиране. За по-ниска плътност на мощността са необходими няколко милисекунди, докато температурата на повърхността достигне точката на кипене. Преди повърхностният слой да се изпари, долният слой достига точката на топене, което е лесно за образуване на добра заварка. Следователно при проводящо лазерно заваряване плътността на мощността е в диапазона 104 ~ 106W / CM2.

2. Лазерна импулсна форма на вълната. Лазерната импулсна форма на вълната е важен проблем при лазерното заваряване, особено при заваряване на листове. Когато лазерен лъч с висока интензивност удари повърхността на материала, 60 ~ 98% от лазерната енергия ще бъде отразена и загубена върху металната повърхност и отражателната способност се променя в зависимост от температурата на повърхността. По време на лазерен импулс отражателната способност на метала се променя значително.

3. Ширина на лазерния импулс. Ширината на импулса е един от важните параметри на импулсното лазерно заваряване. Това е не само важен параметър, различен от отстраняването на материала и топенето на материала, но и ключов параметър, който определя цената и обема на обработващото оборудване.

4. Ефектът от дефокусиращото количество върху качеството на заваряване. Лазерното заваряване обикновено изисква известна степен на разделяне, тъй като плътността на мощността в центъра на петно ​​в лазерната фокусна точка е твърде висока и е лесно да се изпари в дупка. На всяка равнина, далеч от лазерния фокус, разпределението на плътността на мощността е относително еднакво.

Има два метода за разфокусиране: положителен и отрицателен. Ако фокалната равнина е над детайла, това е положителен дефокус, в противен случай е отрицателен дефокус. Според теорията на геометричната оптика, когато разстоянието между положителната и отрицателната дефокусираща равнина и равнината на заваряване е равно, плътността на мощността на съответните равнини е приблизително еднаква, но действителната форма на получената стопена вана е различна. Когато дефокусът е отрицателен, може да се получи по-голяма дълбочина на проникване, което е свързано с процеса на образуване на разтопения басейн. Експериментите показват, че лазерното нагряване на 50 ~ 200us материал започва да се топи, образувайки течен метал и се изпарява, образувайки пара под налягане в града и пръскане с много висока скорост, излъчвайки ослепително бяла светлина. В същото време високата концентрация на пари кара течния метал да се придвижва до ръба на разтопения басейн, образувайки вдлъбнатина в центъра на разтопения басейн. Когато дефокусът е отрицателен, вътрешната плътност на мощността на материала е по-висока от тази на повърхността, което лесно може да образува по-силно топене и изпаряване, така че светлинната енергия да може да се предава в по-дълбоката част на материала. Следователно, в практически приложения, когато дълбочината на проникване се изисква да бъде голяма, се използва отрицателно разфокусиране; при заваряване на тънки материали е подходящо положително разфокусиране.