66. Высокочастотная сварка.

Токи высокой частоты нашли промышленное применение в 30-40-х гг. прошлого века в основном в области электротермии. В это же время были предприняты попытки их применения для сварки металлов.

Использование токов высокой частоты (ТВЧ) для сварки основано на проявлении двух эффектов: поверхностного и близости. Проявление поверхностного эффекта заключается в том, что плотность переменного тока, протекающего по металлическому телу, распределена неравномерно по его сечению.

Она максимальна на поверхности проводника и резко уменьшается по мере удаления от поверхности в глубь тела. Толщина этого поверхностного слоя, называемая «глубиной проникновения тока», тем меньше, чем выше, в частности, частота тока. Поэтому при высокой частоте ток проходит лишь по тонкому поверхностному слою проводника.

Поверхностный эффект существенно увеличивает активное сопротивление проводников и позволяет сконцентрировать выделение энергии в поверхностных слоях нагреваемых изделий.

Эффект близости заключается в том, что токи высокой частоты, протекающие в двух параллельных проводниках и имеющие противоположные фазы, стремятся пройти по путям, находящимся в максимальной близости один от другого. Это явление позволяет управлять распределением тока высокой частоты по поверхности металла и локализовать нагрев в строго ограниченной зоне.

Работы по сварке металлов ТВЧ были начаты в 1944 г. в лаборатории профессора В.П. Вологдина применительно к стыковой сварке труб.

Развитие этого направления позволило в середине 50-х гг. ХХ в. разработать промышленную технологию высокочастотной сварки котельных труб.

Рис. 14. Схемы поперечной (а) и продольной (б) стыковой сварки ТВЧ:

1 – свариваемые трубы; 2 – индуктор;

3 – магнитопровод; 4 – устройство для

создания сварочного давления

Следующим шагом в развитии этого вида сварки было ее применение для выполнения продольных швов при производстве электросварных труб.

Были разработаны различные методы реализации этого направления развития сварочного производства.

К 1965 г. практически все трубоэлектросварочные станы для производства стальных труб малого и среднего диаметров были оборудованы устройствами для высокочастотной сварки (рис. 14).

Также были пущены в эксплуатацию станы для сварки алюминиевых и латунных труб, оболочек кабелей.

Аналогичные работы проводились в ряде зарубежных стран: США, Франции, ФРГ. Были разработаны и существуют до настоящего времени два метода подвода тока – контактный и индукционный.

При контактном методе ток подводится с помощью электродов (кондукторов), подключающих свариваемые детали к источнику ТВЧ.

Этот метод подвода тока прост и эффективен, но имеет один недостаток – наличие подвижного контакта между заготовкой и электродами.

67. Диффузионная сварка в вакууме

Диффузионная сварка - способ сварки без расплавления основного металла за счёт нагрева и сдавливания соединяемых деталей. В месте сварки деталей происходит диффузия одного металла в другой.

Отличительной особенностью диффузионной сварки от других способов сварки давлением является применение относительно высоких температур нагрева (0,5-0,7 Тпл) и сравнительно низких удельных сжимающих давлений (0,5-0 МПа) при изотермической выдержке от нескольких минут до нескольких часов. Среда в которой происходит диффузионная сварка, в значительной мере влияет на сварное соединение, поэтому она чаще всего осуществляется в вакууме, имеющем хорошие защитные свойства: не только исключается окисление и взаимодействие с азотом при сварке, но и удаляются оксидные пленки

С помощью диффузионной сварки в вакууме получают высококачественные соединения керамики с коваром, медью, титаном, жаропрочных и тугоплавких металлов и сплавов, электровакуумных стёкол, оптической керамики, сапфира, графита с металлами, композиционных и порошковых материалов и др. Преимущества диффузионной сварки определяются отсутствием плавления металла при сварке, незначительными изменениями свойств основного металла, минимальными остаточными напряжениями и деформациями, большой точностью изготовления узлов, чем при сварке плавлением, малой вероятностью образования трещин, возможностью сварки разнородных металлов. Диффузионная сварка широко применяется в машиностроении