Соединение
Процессы соединения делают из нескольких деталей одну неразъёмную, так что шов несёт нагрузку, как цельный металл или пластик. Все они основаны на одном принципе: сблизить чистые атомы двух деталей настолько, чтобы они связались. Плавление, давление, трение или расплавленный присадочный металл — лишь разные способы этого добиться.
Главная идея
Каждая металлическая поверхность покрыта оксидами и грязью, которые мешают атомам соединяться. Процесс соединения должен преодолеть этот барьер. Сварка плавлением расплавляет кромки обеих деталей, так что они сливаются в одну ванну и застывают вместе: дуговая, контактная точечная, лазерная и электронно-лучевая сварка. Сварка в твёрдом состоянии никогда не плавит детали; она притирает и прижимает чистые поверхности, пока они не соединятся, с помощью трения, вибрации или взрыва: сварка трением с перемешиванием, ультразвуковая и сварка взрывом. Пайка твёрдым и мягким припоем тоже оставляет детали твёрдыми, но плавит отдельный присадочный металл, который затекает в зазор, как металлический клей. Представьте, что вы соединяете два кусочка шоколада: можно расплавить оба края вместе (плавление), крепко прижать до слипания (твёрдое состояние) или склеить расплавленной карамелью (пайка твёрдым припоем). Болты, заклёпки и клеи тоже соединяют детали, но они вне рамок этого курса.
Процессов в этой главе: 8
7.1ShortДуговая сварка (MIG/MAG, TIG, ручная дуговая)Плавление: электрическая дуга плавит кромки и, как правило, присадкуОткрыть урок
7.2Контактная точечная сваркаПлавление: импульс тока расплавляет ядро между зажатыми листамиОткрыть урок
7.3Пайка твёрдыми и мягкими припоямиТолько присадка: более легкоплавкий припой затекает в узкий зазорОткрыть урок
7.4Лазерная сваркаСплавление: сфокусированный лазер пробивает канал для узких глубоких швовОткрыть урок
7.5Электронно-лучевая сваркаПлавление: электронный луч в вакууме сваривает очень толстый металлОткрыть урок
7.6Сварка трением с перемешиваниемВ твёрдом состоянии: вращающийся инструмент перемешивает размягчённые кромкиОткрыть урок
7.7Ультразвуковая сваркаТвёрдое состояние: быстрая вибрация соединяет небольшие швы менее чем за секундуОткрыть урок
7.8Сварка взрывом (плакирование)В твёрдом состоянии: взрыв бросает одну плиту на другуюОткрыть урокСравнение
| Процесс | Одной строкой | Лучше всего для | Размер партии | Точность |
|---|---|---|---|---|
| 7.1Дуговая сварка (MIG/MAG, TIG, ручная дуговая) | Плавление: электрическая дуга плавит кромки и, как правило, присадку | Стальные каркасы, трубы, корабли, ремонт | От единичных изделий до массового производства | Около ±1 мм, предел задаёт деформация |
| 7.2Контактная точечная сварка | Плавление: импульс тока расплавляет ядро между зажатыми листами | Кузова автомобилей и другой тонкий лист | Массовое производство | Точка в пределах около ±1 мм |
| 7.3Пайка твёрдыми и мягкими припоями | Только присадка: более легкоплавкий припой затекает в узкий зазор | Трубы, электроника, разнородные металлы | От единичных изделий до миллионов соединений | Хорошая, детали не плавятся |
| 7.4Лазерная сварка | Сплавление: сфокусированный лазер пробивает канал для узких глубоких швов | Кузова автомобилей, аккумуляторы, медицинские детали | Большие серии | Около ±0,1 мм |
| 7.5Электронно-лучевая сварка | Плавление: электронный луч в вакууме сваривает очень толстый металл | Авиационные и дорогостоящие детали | От малых до средних | Около ±0,1 мм |
| 7.6Сварка трением с перемешиванием | В твёрдом состоянии: вращающийся инструмент перемешивает размягчённые кромки | Длинные алюминиевые швы | От средних до больших | Доля миллиметра, малая деформация |
| 7.7Ультразвуковая сварка | Твёрдое состояние: быстрая вибрация соединяет небольшие швы менее чем за секунду | Пластиковые корпуса, провода, выводы аккумуляторов | Большие серии | Около ±0,1 мм |
| 7.8Сварка взрывом (плакирование) | В твёрдом состоянии: взрыв бросает одну плиту на другую | Плакированные плиты из разнородных металлов | Единичные плиты | Низкая, затем обработка |
Как выбирать внутри этого семейства
- Толстые стальные конструкции, ремонт или работы на открытом воздухе: начните с дуговой сварки; она дешёвая, переносная и гибкая.
- Тонкий листовой металл внахлёст в больших объёмах: контактная точечная сварка; переходите на лазерную для непрерывных швов и меньшей деформации.
- Металлы, которые трудно сваривать плавлением или которые не должны деформироваться: сварка трением с перемешиванием для алюминиевых швов, ультразвуковая сварка для тонкой фольги и пластиков, сварка взрывом для больших плакированных плит.
- Очень глубокие, очень чистые швы в дорогостоящих деталях: электронно-лучевая сварка, если деталь помещается в вакуумную камеру.
- Разнородные или хрупкие детали, которые не должны плавиться: пайка твёрдым припоем или пайка мягким припоем для электроники и малых нагрузок.
Ключевые слова
- Сварка плавлением
- соединение расплавлением кромок обеих деталей, так что они застывают как одно целое.
- Сварка в твёрдом состоянии
- соединение без плавления, давлением, трением или вибрацией на чистых поверхностях.
- Присадочный металл
- дополнительный металл, добавляемый для заполнения шва, в виде проволоки, прутка или пасты.
- Сварочная ванна
- небольшая лужица расплавленного металла под источником тепла.
- Зона термического влияния
- металл рядом со швом, который нагрелся достаточно, чтобы измениться, но не расплавился.
- Парогазовый канал (кейхол)
- узкий канал металлического пара, позволяющий лазерному или электронному лучу проваривать на большую глубину.
- Защита
- газ, флюс или вакуум, не подпускающие воздух к горячему металлу.
- Капиллярное действие
- сила, затягивающая жидкость в узкий зазор, используется при пайке.
Попробуйте
Пусть ИИ работает в вашей САПР.
Моделируйте детали, создавайте чертежи и автоматизируйте рутину в вашей CAD-системе.