Metālu termiskās metināšanas augsto tehnoloģiju metožu aktīva attīstība aizēno alternatīvas apstrādes metodes. Tajā pašā laikā ir diezgan cienīgas plastmasas izstrādājumu senākās aukstās deformācijas metodes. Sausā metināšana ir viena no šīm metodēm. Jo īpaši metālam tiek piemērota virziena deformācija ar pieaugošu iekšējo spriegumu. Šajā procesā var izmantot dažādas aktīvās vielas, instrumentus un palīgmateriālus.
Tehnoloģiju pārskats
Sausā metināšana ir viens no aukstās metināšanas veidiem cietā fāzē, kurā notiek būtiski deformācijas procesi ar nelielu darba struktūras lokalizācijas pakāpi. Būtiska šīs tehnikas atšķirība ir augstais spiediens, kas tiek pielietots deformācijas procesu veikšanai. Salīdzinot artermiskās karstās metināšanas pamatmetodes, šī tehnoloģija ļauj veikt operāciju normālā vai pat negatīvā temperatūrā. Iepriekš redzamais fotoattēls ar metāla sauso metināšanu zem spiediena parāda šāda darba rezultātu temperatūras apstākļos, kas ir zemāki par pārkristalizācijas pakāpi. Šīs tehnoloģijas galvenais virziens ir mehāniska ietekme uz materiālu, kā rezultātā veidojas savienojums starp divām vai vairākām sagatavēm.
Soli pa solim metināšanas process
Standarta sausās metināšanas tehnoloģija tiek veikta saskaņā ar šādiem norādījumiem:
- Tiek veikta metāla plastmasas ekstrūzija, ietekmējot dziļo struktūru. Šajā darbībā tiek izmantotas īpašas vienības, lai nodrošinātu deformācijas procesu.
- Pēc deformācijas darbības beigām veidojas metāla dziļo slāņu kontakts.
- Veidojas viena kristāliska struktūra. Metāla sausās metināšanas izpildes laiku šajā brīdī var aprēķināt sekundes daļās, kā rezultātā starp sagatavēm nav tilpuma mijiedarbības.
- Īpaša ārējās virsmas apstrāde tiek veikta ar aizsargājošiem un pastiprinošiem savienojumiem, tostarp tiem, kam ir pretkorozijas efekts un iekšējās spriedzes mazināšanas efekts.
Procesa galvenās īpašības
Darbības parametri, no vienas puses, atspoguļo fiziskās ietekmes lielumu uz sagatavi un, no otras puses, savienojuma kvalitāti. Uz abu spektru primārajiem raksturlielumiemiekļaujiet šo:
- Ievilkuma dziļums. Parasti deformācijai tiek izmantots perforators - presēšanas instruments, kura dēļ mainās detaļas forma. Arī šo metāla sausās metināšanas īpašību var attiecināt uz plastiskuma pakāpi, kas atkarībā no materiāla var pieļaut iekļūšanas koeficientu konstrukcijā no 10-15% (indijs) līdz 85-90% (varš, niķelis).
- Saspiešanas darbība. To izsaka spiedes spēka un bīdes izteiksmē, ko aprēķina no tangenciālā spēka. Tas nav tiešs strukturālo izmaiņu rādītājs, bet gan raksturlielums, kas nosaka savienojamo virsmu iespējamo nobīdi.
- Spēja metināt. Atkarīgs no metāla konstrukcijas kompleksās pretestības saistībā ar sausās metināšanas mehānisko iedarbību. Vispieejamākie šādām darbībām ir izstrādājumi, kas izgatavoti no vara, alumīnija, sudraba, kadmija utt. Palielinoties cietībai, samazinās metināšanas spēja.
Sausās metināšanas veidi
Pamatā metodes atšķiras pēc izveidotā savienojuma veida, kā arī termiskās iedarbības laikā. Tā var būt sadurmetināšana, punktmetināšana un šuvju metināšana. Mazāk izplatītas ir bīdes un augsta spiediena savienošanas metodes. Veicot punktmetināšanu, kā instrumentu izmanto cilindriskos perforatorus, bet ar šuvju tehniku izmanto rullīšu elementus. Abām šīm metodēm ir raksturīga augsta produktivitāte, taču rezultātā tiek iegūtas diezgan raupjas un ārēji nepievilcīgas šuves. Metāla sadursauss metināšana ietverīpašu spiedienu izmantošana, kā arī iegriezumu ierīkošana, lai novērstu sagataves slīdēšanu. Metodes priekšrocības ietver spēju strādāt ar cietām detaļām un principā augsta spiediena izmantošanu, kas palielina deformācijas spēka jaudu. Savukārt, ņemot vērā nepieciešamību pēc iecirtumiem, produkta izskats var pasliktināties pat vietās ārpus darba zonas.
Sagataves sagatavošana darbam
Galvenā problēma, sagatavojot materiālus sausai metināšanai, ir saistīta ar nepieciešamību rūpīgi noņemt adsorbētās un organiskās plēves. Tās var būt eļļas un smērvielu pēdas, kā arī skābes un parafīna pārklājumi, ko nereti uzklāj, lai rūpnīcā saglabātu un atbalstītu citus tehnoloģiskos procesus. Lai noņemtu šādus slāņus, tiek izmantoti spirtu saturoši un benzīna produkti, šķīdinātāji un īpašas metālapstrādes ķimikālijas. Turklāt norādījumi par metāla sauso metināšanu ietver šādas sagatavošanas darbības:
- Virsmu tīrīšana ar tērauda abrazīvām sukām.
- Alumīnija sagatavju gadījumā kalcinēšanu izmanto temperatūrā no 300 līdz 400 °C.
- Izstrādājuma pārklāšana ar plānu hroma vai galvanizēta niķeļa slāni.
- Ja runājam par vadītājiem ar izolāciju, tad visi ārējie aizsargslāņi tiek noņemti ar nelielu nedarba zonas notveršanu.
Metināšanas režīmu parametri
Šī metināšanas veida galvenie parametri ir pārkaredaļas no skavas, īpatnējais spiediens, perforatora biezums utt. Piemēram, spiediena indikatoru izvēlas, pamatojoties uz mērķa sagataves fizikālajām un mehāniskajām īpašībām. Tādējādi alumīnijs tiek metināts ar ātrumu 800 MN/m2, bet vara daļas ar ātrumu 2500 MN/m2. Kas attiecas uz sagataves atkāpšanos no iespīlēšanas mehānisma, tad šajā gadījumā viss ir individuāls. Piemēram, alumīnija stieņiem ar garumu d pārkare būs 1,2d, bet vara - 1,5d. Koeficienti var atšķirties atkarībā no detaļas formas. Īpaša uzmanība piemērotu parametru novērtēšanā tiek pievērsta perforatoru izmēriem, kas tieši realizē sauso metināšanu. Tādiem metāliem kā varš un alumīnijs presēšanas mehānisma raksturlielumi tiek aprēķināti, pamatojoties uz to, ka pieliktajai slodzei jābūt no 600 MPa līdz 2000 MPa. Izmēru parametri tiek pielāgoti konstrukcijas masai, un forma un dizains tiek pielāgoti izstrādājuma parametriem.
Veikt sauso metināšanu
Ar speciālas presēšanas iekārtas palīdzību operācija tiek veikta šādā secībā:
- Skavas tiek fiksētas atbilstoši metināmo sagatavju izmēram.
- Iekārtai tiek piegādāts saspiests gaiss, lai nodrošinātu vajadzīgo spiedienu caur kompresoru.
- Funkcionālā vienība nonāk aktīvā stāvoklī, kuras spēks tiek izmantots deformācijas veikšanai.
- Tieši pirms metāla sausās metināšanas izgatavošanas tehnoloģijas lietošanas instrukcijā norādīta nepieciešamība detaļas apstrādāt ar acetonu vai spirtu.
- Notiek tukšu stieņu metināšana un zibspuldzes apgriešana (pārmērīgs metāls krustojumā, prieks, kad tas tiek izspiests).
- Metinātie elementi tiek atbrīvoti no skavām.
- Pārvietojamais mehānisms atgriežas sākotnējā pozīcijā, fiksatori tiek atbrīvoti.
Visas darbplūsmas laikā operators mijiedarbojas ar iekārtas funkcionalitāti, izmantojot rokturus, vadības sviras un padevējus. Mūsdienīgajos sausās metināšanas iekārtu modeļos tiek nodrošināti arī elektroniskie darbības vadības līdzekļi, ar kuru palīdzību tiek organizēts detaļu apstrādes in-line režīms.
Sausās metināšanas priekšrocības
Atbrīvošanās no nepieciešamības pēc apstrādājamo detaļu karsēšanas augstā temperatūrā ir šīs tehnoloģijas galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar elektroķīmiskiem metināšanas veidiem. Tas novērš jaudīgu enerģijas avotu izmantošanu, novēršot ievērojamu izmaksu pozīciju. Tajā pašā priekšrocību grupā var atzīmēt elektroķīmiskas aizsērēšanas iespējamības samazināšanos, no kuras ar termiskām metodēm ir nepieciešams aizsargāt sagataves ar gāzveida vidi un plūsmu. Turklāt atkarībā no uzdevuma sarežģītības un darba apstākļiem ir arī citas metāla sausās metināšanas priekšrocības:
- Augsta veiktspēja ar zemu laika ieguldījumu.
- Minimālais piederumu un palīgmateriālu komplekts.
- Procesu automatizācijas iespēja.
- Operatoram nav jābūt augsti kvalificētam metinātājam.
- Prasības detaļu pēcapstrādei ir minimālas.
Sausās metināšanas trūkumi
Ar visām priekšrocībām šī tehnoloģija nav tik plaši izplatīta salīdzinājumā ar karsto metināšanu, kas izskaidrojams ar nopietniem ierobežojumiem attiecībā uz metodes pieņemamību metāliem un sakausējumiem ar zemu elastību. Pārsvarā var apstrādāt krāsainos un tīros metālus. Bet pat šajā gadījumā ne vienmēr ir iespējams paļauties uz augstas kvalitātes rezultātu. Turklāt galvenie sausās metināšanas tehnoloģiskie trūkumi ļoti kaļamiem metāliem ir saistīti ar iekšējās struktūras deformāciju, kas var negatīvi ietekmēt izstrādājuma turpmāko darbību. Kopumā mēs varam teikt, ka tehnoloģija ir ērta un zemu izmaksu, bet ne universāla un diezgan specializēta.
Secinājums
Aukstās metināšanas metodēm ir būtiskas atšķirības no metāla sagatavju savienošanas termiskās tehnoloģijas. Tie ir saistīti ar ietekmes raksturu uz materiāla struktūru un procesa tehniskās organizācijas nosacījumiem. Kā liecina pārskati par metāla sauso metināšanu, šī metode labi darbojas darbā ar elektriskiem palīgmateriāliem, mazām sagatavēm elektriskajā rūpniecībā utt. Mēs galvenokārt runājam par vadītājiem un maziem apzīmogotiem elementiem. Runājot par metāla konstrukcijām, liela izmēra caurulēm un nerūsējošā tērauda loksnēm, darba plūsmai ir jāuzticas metināšanai augstā temperatūrā. Konstrukcijas maiņa deformācijas dēļ šādos gadījumos būs neefektīva.
