Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование

• Знак «—» — метаемый элемент выступает за конец индуктора.

Каждому значению энергии магнитного импульса соответ­ ствует определенная максимальная возможная скорость пере­ мещения детали, связанная с определенным перемещением б, выше которого увеличение скорости не наблюдается (рис. 17.3).

При нормальном соударении давление Рк определяется ско­ ростью соударения и сжимаемостью соударяющихся материалов

Зависимость относительной прочности на срез т сварных соединений от значений б при различных W и s при сварке по схеме рис. 17.1 приведена на рис. 17.5. В табл. 17.1 приведены

с фланцами и трубными досками, а также труб типов 15 и 16 с тягами и заглушками применяют схемы в и г . Схему ж при­ меняют для сварки труб типов 1, 5, 9 и 13.

Требования к конструкции соединений — равнопрочность сварного соединения менее прочному из соединяемых матери­ алов, при сохранении вакуумной плотности швов после много­ кратных термоциклических и вибрационных нагрузок.

17.2.2. Подготовка поверхности

Очистка соединяемых поверхностей включает следующие опе­ рации: удаление внешних загрязнений, масла, краски, пыли и др.; обезжиривание в бензине, ацетоне свариваемых поверх­ ностей и инструмента; механическая зачистка специальным ре­ заком, шабером; обезвоживание спиртом.

17.2.3. Выбор параметров режима

Сварное соединение при МИС образуется при 0=1504-300 м/с и 1»к= 15004-2400 м/с независимо от начальных параметров процесса при Рк= 4004-5000 МПа. При сварке материалов по схеме рис. 17.2, а при 6=0,5 мм в сочетаниях АД1+АД1 и АД1 (метаемый) 4-АМгЗМ к началу образования сварного соедине­ ния v„, vK и а равны соответственно 240—280, 1900—2200 м/с, 5—6,8° и 240—300, 2000—2400 м/с, 4—6°.

ральные, с концентраторами магнитного поля, одновитковые, одновитковые с согласующими устройствами, коаксиальные, петлевые. Спирали витого индуктора и корпуса индукторов с концентраторами магнитного поля выполняются из следую­

вольфрам, молибден. Конструктивные элементы индуктора и их изоляция изготавливаются из малоуглеродистой стали, текстолита, дельта-древесины, стеклоэпоксидных композиций, слюды, фторопластовых и полиамидных пленок.

17.3.3. Оснастка

Качественное сварное соединение при МИС достигается при использовании специальной оснастки, обеспечивающей точную центровку свариваемых деталей относительно индуктора, сво­ бодное перемещение метаемой детали к неподвижной, предо­ твращение деформации неподвижной детали и возможность извлечения изготовленных элементов (см. рис. 17.1).

17.4.Контроль качества соединений

Для контроля сварных соединений при МИС могут успешно применяться разработанные методы неразрушающего и разру­ шающего контроля соединений, изготовленных холодной [5] и

зов

контактной [6] сваркой. К новым относят способы контроля соединений при МИС, основанные на применении магнитных полей высокой напряженности и ударных волн [1].

Глава 18. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ СВАРКА

18.1. Общие сведения

Под высокочастотной сваркой понимается любой метод сварки металлов, использующий для нагрева свариваемых поверхностей токи высокой частоты. Эта формулировка объединяет ряд способов сварки, существенно различаю­ щихся механизмом образования сварного соединения, методами подвода энергии и характером прохождения тока по нагреваемым поверхностям (табл 18.1).

При высокочастотной сварке энергия к свариваемым поверхностям по­ дается за счет теплоты, выделяющейся в результате протекания в сваривае­ мых деталях токов высокой частоты.

Этот ток может подводиться к свариваемым деталям двумя способами:

Применение токов высокой частоты, по сравнению с другими методами передачи энергии, обеспечивает: строгую локализацию энергии в заданном объеме, в частности в зоне*сварки; высокую интенсивность и эффективность передачи энергии с повышением частоты тока, что упрощает устройства для передачи энергии, в частности позволяет обеспечить бесконтактную ее пе­ редачу.

Нагрев свариваемых поверхностей при высокочастотной сварке обеспе­ чивается за счет использования основных эффектов, связанных с прохожде­ нием тока высокой частоты по металлическим проводникам. К этим основ­ ным эффектам относятся: поверхностный эффект и эффект близости.

При пропускании тока высокой частоты по проводнику вокруг и внутри

нитной индукции, вызывает в проводнике э. д. с. самоиндукции, которая будет направлена противоположно э. д. с. источника питания. При этом э. д. с. самоиндукции, воздействующая на внутренние линии тока, будет больше, чем э. д. с. самоиндукции воздействующая на поверхностные линии тока. Это приводит к тому, что плотность тока на поверхности будет больше, чем во внутренней области проводника. Такая неравномерность будет уве­ личиваться по мере повышения частоты тока, т. е. величина э. д. с. самоин­ дукции пропорциональна частоте тока. Таким образом, с повышением час­ тоты тока концентрация тока на поверхности проводника будет увеличи­ ваться. Этот эффект называется поверхностным эффектом.

При сильном проявлении поверхностного эффекта уменьшение плотно­ сти по мере удаления от поверхности к центру проводника происходит по закону

расстояние от поверхности проводника в направлении к центру, на котором

тока (табл. 18.2). Глубина проникновения тока (в метрах) определяется выражением

сильное проявление поверхностного эффекта. При сильном проявлении поверх­ ностного эффекта ток по центральной части проводника практически не течет, что, естественно, приводит к увеличению активного сопротивления и усилению нагрева проводника.

Таким образом, с повышением частоты тока увеличивается интенсив­ ность нагрева проводников при одном и том же значении тока. Этот факт

Эффект близости заключается в перераспределении линий тока4 проте­ кающих в соседних проводниках, вследствие их взаимного влияния. Это яв­ ление имеет место только в случае достаточно сильного проявления поверх­ ностного эффекта, т. е. при условии, что глубина проникновения тока достаточно мала по сравнению с поперечными размерами проводника и по­ перечное сечение проводника лишь частично занято током.

Если проводник с током высокой частоты, который мы будем Называть индуктором, расположить над проводящей пластиной, то максимальная плотность тока в пластине будет под индуктором. Ток на поверхности плас­ тины будет как бы следовать за индуктором. Это явление позволяет управ­ лять распределением тока в свариваемых телах и играет большую роль при высокочастотной сварке.

Следует выделить два механизма нагрева свариваемых поверхностей: автоконцентрацию тока и принудительную концентрацию тока.

В табл. 18.3 представлены основные конструктивные схемы деталей, сва­ риваемых за счет нагрева методом автоконцентрации тока. Суть способа нагрева за счет автоконцентрации тока заключается в том, что по каждой из свариваемых поверхностей пропускают токи, направление которых в каж­ дый момент времени противоположны один другому. В этом случае за счет эффекта близости происходит самоконцентрация тока на свариваемых по­ верхностях, причем эта самоконцентрация проявляется тем сильнее, чем ближе между собой свариваемые поверхности и чем выше частота тока.

Этот способ наиболее просто реализуется при непрерывном движении сва­ риваемых кромок, сходящихся иод некоторым углом.

При пропускании тока высокой частоты по V-образному контуру, обра­

стигается в зоне соприкосновения кромок между собой, после чего прикла­ дывается давление и формируется сварное соединение.

При одновременной высокочастотной сварке сразу по всему контуру сва­

При йропускании через индуктирующий провод тока высокой частоты в нагреваемых изделиях возникает ток, противоположный по фазе току ин­ дуктора. Вследствие эффекта близости индуктированный ток будет проте­ кать по зоне, определяемой конструкцией и расположением индуктора. Сва­

Наибольшее распространение этот метод нашел при производ­ стве электросварных труб.

Принципиальная схема высокочастотной сварки труб при кондуктнвноМ подводе тока показана на рис. 1, а. В специальном формовочном стане из непрерывной полосы формуется трубная заготовка /, которая поступает в сварочные валки 3, обеспечивающие сжатие кромок. При этом кромки образуют щель V-образной формы. К кромкам трубной заготовки на некото­ ром расстоянии от оси сварочных валков подводятся контакты 2, которые при движении трубной заготовки скользят по ее поверхности. Контактное устройство (кондуктор) подключается к генератору высокой частоты, и по сварочному контуру, образованному кромками трубной заготовки, кон­ тактами и вторичной обмоткой сварочного трансформатора 4, начинает