Сварка ультразвуком

Для этой сварки используют ультразвуковые механические колебания и небольшие сжимающие усилия. Колебания получают с помощью магни-тострикционного эффекта, заключающегося в способности некоторых металлов и их сплавов преобразовывать электромагнитные колебания ультразвуковой частоты (15—100 кГц) в механические колебания той же частоты. Магнитострикцибнным эффектом обладают сплавы никеля с железом (пермалой), кобальта с железом (пермендюр) и др. Из них изго­товляют магнитострикционные преобразователи. Высокочастные механи­ческие колебания и статические усилия сжатия вызывают в месте контак­та разрушение оксидных пленок и появление в поверхностных слоях больших пластических деформаций. В результате между свариваемыми поверхностями достигается прочное соединение. Процесс сопровождается повышением температуры в месте соединения. В зависимости от того, ка­кой металл сваривается и какой используют режим, температура нагре­ва составляет 200—1200 °С.

На ультразвуковых сварочных установках внахлестку выполняют точечные и шовные соединения из различных однородных и разнород­ных металлов и их сплавов толщиной 0,001-—1 мм. На этих установках мож­но также приваривать тонкие листы и фольгу к заготовкам неограничен­ной толщины. Хорошо свариваются этим методом медь, алюминий и его сплавы, титан, цирконий, тантал, ни­кель и много других высокопластич­ных металлов и их сплавов; хуже сва­риваются малоуглеродистые, жаропрочные и инструментальные стали, а также магниевые сплавы.

Ультразвуком успешно сваривают не только металлы, но и различные неметаллические материалы, например хлорвинил, полиэтилен, капрон, нейлон, органическое стекло ч т. п.

Схема установки, используемой для точечной сварки ультразвуком, представлена на рис. У.29. При включении обмотки 2 к источнику тока высокой частоты в магнитострикционном преобразователе 1 образуются упругие механические колебания, которые по волноводу 3 передаются через нижний электрод 7 к свариваемым изделиям 6. Усилие, сдавли­вающее детали, передается "на верхний электрод 5 механизмом сжатия 4. Обмотка 2, нагревающаяся токами высокой частоты, охлаждается проточной водой, которая подается в кожух преобразователя.

При точечной сварке ультразвуком потребляется примерно в 10— 15 раз меньше энергии, чем при точечной контактной сварке.

§ 25. Сварка электронным лучом в вакууме

При электронно-лучевой сварке металл нагревают сфокусирован­ным пучком электронов, ускоряемых электрическим полем высокого на­пряжения. При падении этого пучка на изделие около 99 % кинетической энергии электронов превращается в тепловую. Температура металла в в месте нагрева фокусным пятном превышает 6000 °С.

Сварку выполняют в герметических камерах / (рис. У.ЗО), в которых поддерживают высокий вакуум - порядка 133 • Ю^-4—133 • Ю^-6 Па или создают в них среду проточного инертного газа. Источником излу­чения электронов служит накаливаемый катод в виде вольфрамовой спи­рали 2, питаемый от низковольтного трансформатора 3. Для ускорения движения электронов к накаливаемо­му катоду, а также к аноду, которым является свариваемое изделие 7, под­водится высокое напряжение (10— 35 кВ), получаемое в специальных трансформаторах с выпрямительным устройством. При нагреве катода до

п./ч,-. ог^ Рис. У.ЗО. Схема сварки электронным лу-

температуры порядка 2400 С и под _ЧОм.

действием ускоряющего электрического поля с поверхности горячего катода излучается мощный поток электронов 4. На пути к аноду он про­ходит через фокусирующую электронную линзу, представляющую собой электромагнитную катушку 5. Фокусировкой и изменением силы тока электронный луч может быть сфокусирован на площади 0,1—20 мм². Отклоняющей системой, представляющей собой несколько электромаг­нитных катушек 6, фокусное пятно можно перемещать по поверхности в различных направлениях. Ему можно придавать также колебательные движения вдоль или поперек оси шва. Для перемещения луча по линии сварки передвигают свариваемое изделие внутри камеры с помощью электропривода 8, расположенного вне камеры. Наблюдают за сваркой через смотровое окно 9. Электронным лучом успешно сваривают низко-и высоколегированные стали, тугоплавкие (вольфрам, молибден, тантал и др.), активные (уран, цирконий, бериллий) и разнородные (алюминий с медью и пр.) металлы, а также различные сплавы. За один проход мож­но сваривать металл толщиной от 0,01 до 100 мм и более. Сварные соеди­нения получаются высокого качества с зеркально гладкой поверхностью.