Aktiven razvoj visokotehnoloških metod toplotnega varjenja kovin zasenči alternativne metode obdelave. Hkrati pa obstajajo precej vredne tehnike najstarejše hladne deformacije plastičnih izdelkov. Ena od teh metod je suho varjenje. Zlasti za kovino se uporablja usmerjena deformacija z naraščajočo notranjo napetostjo. V tem procesu se lahko uporabijo različna aktivna sredstva, orodja in potrošni material.
Pregled tehnologije
Suho varjenje je ena od vrst hladnega varjenja v trdni fazi, pri kateri se pojavijo pomembni deformacijski procesi z rahlo stopnjo lokalizacije delovne konstrukcije. Pomembna razlika te tehnike je visok tlak, ki se uporablja za izvajanje procesov deformiranja. V primerjavi sosnovne metode toplotnega vročega varjenja, ta tehnologija omogoča izvedbo operacije pri normalnih ali celo negativnih temperaturah. Zgornja fotografija suhega varjenja kovine pod tlakom prikazuje rezultat takšnega dela v pogojih temperaturnih razmer pod stopnjo prekristalizacije. Glavna smer te tehnologije je mehanski vpliv na material, zaradi katerega nastane povezava med dvema ali več obdelovanci.
Postopek varjenja po korakih
Standardna tehnologija suhega varjenja se izvaja v skladu z naslednjimi navodili:
- Izvaja se plastično ekstrudiranje kovine, ki vpliva na globinsko strukturo. Pri tej operaciji se za zagotovitev procesa deformacije uporabljajo posebne enote.
- Po koncu deformiranja nastane stik globokih plasti kovine.
- Nastaja ena kristalna struktura. Čas izvedbe suhega varjenja za kovino na tej točki je mogoče izračunati v delcih sekunde, kar vodi v odsotnost volumetrične interakcije med obdelovanci.
- Posebna zunanja površinska obdelava se izvaja z zaščitnimi in ojačitvenimi spojinami, vključno s tistimi z antikorozijskim učinkom in učinkom razbremenitve notranje napetosti.
Glavne značilnosti postopka
Parametri operacije po eni strani odražajo obseg fizičnega vpliva na obdelovanec, na drugi strani pa kakovost povezave. K primarnim značilnostim obeh spektrovvključujejo naslednje:
- Globina vdolbine. Običajno se za deformacijo uporablja udarec - stiskalno orodje, zaradi katerega se spremeni oblika dela. Tudi to lastnost suhega varjenja za kovino lahko določimo kot stopnjo plastičnosti, ki lahko glede na material omogoča koeficient vstopa v strukturo od 10-15% (indij) do 85-90% (baker, nikelj).
- Dejanje stiskanja. Izražena je v obliki tlačne sile in strižne sile, ki se izračuna iz tangencialne sile. To ni neposreden pokazatelj strukturne spremembe, ampak je značilnost, ki določa potencialni premik površin, ki jih je treba spojiti.
- Zmožnost varjenja. Odvisno od kompleksne odpornosti kovinske konstrukcije na mehanske učinke suhega varjenja. Najbolj dostopni za takšne operacije so izdelki iz bakra, aluminija, srebra, kadmija itd. Z večanjem trdote se sposobnost varjenja zmanjša.
Vrste suhega varjenja
V bistvu se metode razlikujejo glede na vrsto nastale spojine, pa tudi med toplotno izpostavljenostjo. Lahko je čelno, točkovno in šivno varjenje. Manj pogoste so tehnike strižnega in visokotlačnega spajanja. Pri točkovnem varjenju se kot orodje uporabljajo cilindrični udarci, pri tehniki šiva pa se uporabljajo valjčni elementi. Za obe metodi je značilna visoka produktivnost, vendar posledično dajeta precej grobe in navzven neprivlačne šive. Čelno suho varjenje za kovino vključujeuporaba posebnih pritiskov, pa tudi izvedba zarez, da se prepreči zdrs obdelovanca. Prednosti metode vključujejo zmožnost dela s trdnimi deli in načeloma uporabo visokega tlaka, ki poveča moč deformacijske sile. Po drugi strani pa se lahko zaradi potrebe po zarezovanju videz izdelka poslabša tudi na mestih izven delovnega območja.
Priprava obdelovanca za delo
Glavni problem pri pripravi materialov za suho varjenje je posledica potrebe po skrbnem odstranjevanju adsorbiranih in organskih filmov. To so lahko sledi olja in masti ter kislinskih in parafinskih premazov, ki se pogosto uporabljajo za ohranjanje in podporo drugih tehnoloških procesov v tovarni. Za odstranjevanje takšnih plasti se uporabljajo izdelki, ki vsebujejo alkohol in bencin, topila in posebne kemikalije za obdelavo kovin. Poleg tega navodilo za suho varjenje kovin vključuje naslednje pripravljalne postopke:
- Čiščenje površin z jeklenimi abrazivnimi ščetkami.
- V primeru aluminijastih surovcev se kalcinacija uporablja pri temperaturah od 300 do 400 °C.
- Prevleka izdelka s tanko plastjo kroma ali galvaniziranega niklja.
- Če govorimo o vodnikih z izolacijo, potem se vse zunanje zaščitne plasti odstranijo z majhnim zajemom nedelovnega območja.
Parametri načinov varjenja
Med glavnimi parametri te vrste varjenja so previsdelov iz objemke, specifičnega tlaka, debeline udarca itd. Na primer, indikator tlaka je izbran glede na fizikalne in mehanske značilnosti ciljnega obdelovanca. Tako je aluminij varjen pri 800 MN/m2, bakreni deli pa pri 2500 MN/m2. Kar zadeva odmik obdelovanca iz vpenjalnega mehanizma, je v tem primeru vse individualno. Na primer, za aluminijaste palice dolžine d bo previs 1,2d, za bakrene pa 1,5d. Koeficienti se lahko razlikujejo glede na obliko dela. Posebna pozornost pri ocenjevanju ustreznih parametrov je namenjena dimenzijam udarcev, ki neposredno izvajajo suho varjenje. Za kovine, kot sta enak baker in aluminij, se značilnosti stiskalnega mehanizma izračunajo na podlagi dejstva, da mora biti uporabljena obremenitev od 600 MPa do 2000 MPa. Dimenzionalni parametri so prilagojeni masi konstrukcije, oblika in dizajn pa parametrom izdelka.
Izvedite suho varjenje
S pomočjo posebne stiskalnice se operacija izvede v naslednjem vrstnem redu:
- Objemke so pritrjene glede na velikost obdelovancev, ki jih je treba variti.
- Stisnjen zrak se dovaja v stroj, da zagotovi želeni tlak skozi kompresor.
- Funkcionalna enota se spravi v aktivno stanje, katere sila se uporablja za izvedbo deformacije.
- Takoj pred proizvodnjo suhega varjenja za kovino navodilo za uporabo tehnologije navaja, da je treba dele obdelati z acetonom ali alkoholom.
- Varjenje praznih palic in obrezovanje bliskavice (odvečna kovina na stičišču, vesela pri ekstrudiranju) je v teku.
- Zvarjeni elementi se sprostijo iz sponk.
- Premični mehanizem se vrne v prvotni položaj, zapahi se sprostijo.
Skozi celoten potek dela upravljavec sodeluje s funkcionalnostjo stroja prek ročajev, krmilnih ročic in podajalnikov. V sodobnih modelih opreme za suho varjenje so predvidena tudi elektronska sredstva za nadzor delovanja, s pomočjo katerih je organiziran in-line način obdelave delov.
Prednosti suhega varjenja
Znebite se potrebe po visokotemperaturnem segrevanju obdelovancev je glavna prednost te tehnologije v primerjavi z elektrokemičnimi vrstami varjenja. To odpravlja uporabo močnih virov energije in odpravlja pomembno postavko stroškov. V isti skupini prednosti je mogoče opaziti zmanjšanje verjetnosti elektrokemične zamašitve, pred katero je treba s toplotnimi metodami zaščititi obdelovance s plinastimi mediji in fluksom. Odvisno od zahtevnosti naloge in delovnih pogojev obstajajo tudi druge prednosti suhega varjenja za kovino:
- Visoka zmogljivost z nizkimi naložbami.
- Minimalni nabor dodatkov in potrošnega materiala.
- Možnost avtomatizacije procesa.
- Ni nujno, da je operater visokokvalificiran varilec.
- Zahteve za dele za naknadno obdelavo so minimalne.
Slabosti suhega varjenja
Ob vseh prednostih ta tehnologija v primerjavi z vročim varjenjem ni tako razširjena, kar je razloženo s hudimi omejitvami glede sprejemljivosti metode za kovine in zlitine z nizko duktilnostjo. Večinoma se lahko obdelujejo neželezne in čiste kovine. Toda tudi v tem primeru ni vedno mogoče računati na visokokakovosten rezultat. Poleg tega so glavne tehnološke pomanjkljivosti suhega varjenja za visoko duktilne kovine povezane z deformacijo notranje strukture, kar lahko negativno vpliva na prihodnje delovanje izdelka. Na splošno lahko rečemo, da je tehnologija priročna in poceni, vendar ni univerzalna in precej visoko specializirana.
Sklep
Metode hladnega varjenja se bistveno razlikujejo od termične tehnologije spajanja kovinskih surovcev. Povezani so z naravo vpliva na strukturo materiala in pogoji tehnične organizacije procesa. Kot kažejo ocene suhega varjenja za kovine, se ta metoda dobro obnese pri delu z električnim potrošnim materialom, majhnimi obdelovanci v elektroindustriji itd. Govorimo predvsem o vodnikih in majhnih žigosanih elementih. Ko gre za kovinske konstrukcije, velike cevi in pločevino iz nerjavnega jekla, je treba potek dela zaupati pri visokotemperaturnem varjenju. Sprememba strukture zaradi deformacije v takih primerih ne bo učinkovita.
