Виды сварки - Магнитоимпульсная сварка

Магнитоимпульсная сварка

Магнитоимпульсная сварка (МИС) осуществляется соударением соединяемых поверхностей под действием импульсного поля индуктора и наведенного им тока в заготовках. Для соударения используются силы электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в деталях импульсным магнитным полем и самим магнитным импульсным потоком. Импульсное магнитное поле создается за счет разряда батареи конденсаторов на индуктор.

Основными технологическими параметрами процесса являются: U — напряжение заряда конденсаторной батареи; С — емкость батареи конденсаторов; L — индуктивность цепи; δ — зазор между неподвижной и метаемой деталями; l — длина индуктора и др. На образование сварного соединения влияет взаимосвязь следующих основных динамических параметров: нормальной скорости соударения метаемой детали (140...300 м/с), скорости движения точки контакта свариваемых материалов (1500...2400 м/с), нормального (радиального) давления соударения (400...5000 МПа), угла соударения (порядка 4...7°).

Обобщенных рекомендаций по выбору режима сварки нет. Параметры процесса подбирают всякий раз экспериментально.

При соударении поверхностей удаляются из зоны контакта загрязнения и оксидные пленки, формируется физический контакт, образуются металлические связи и возможно образование объемной зоны взаимодействия за счет диффузионных процессов. Магнитное поле (постоянное или импульсное) подобно упругой и пластической деформации влияет на протекание диффузионных процессов и массоперенос. Скорость соударения достигает в зоне контактирования 10²-10³ м/с, а давление в зоне контактирования 10³— 10⁴ МПа.

Подготовка заготовок под сварку может включать в себя механическую обработку щетками или шкуркой, химическую очистку свариваемых поверхностей, обезжиривание. С увеличением шероховатости поверхности прочность возрастает, при этом появляется опасность снижения герметичности. Очистке поверхностей может предшествовать развальцовка или другой метод формообразования для придания концу заготовки нужной геометрии. При сборке деталей в индукторе необходимо обеспечить постоянство зазора.

Соединение при магнитоимпульсной сварке, как и при сварке взрывом, образуется в результате косого соударения свариваемых поверхностей, приводящего к интенсивным пластическим деформациям и волнообразованию на контактных поверхностях. Однако специфика нагружения метаемого элемента давлением магнитного поля приводит к особенностям в кинематике его движения.

Угол соударения γ при магнитоимпульсной сварке изменяется от нуля до максимального значения в результате изменения кривизны образующей метаемого элемента во время его разгона и продолжения изменения ее в процессе сварки. Изменение угла соударения в процессе сварки вызывает изменение скорости движения фронта контакта. Скорость соударения в процессе сварки также не остается постоянной, а зависит от многих факторов. Поэтому очевидно, насколько сложно взаимное влияние основных параметров соударения при магнитоимпульсной сварке.

Рассмотренный способ сварки выгодно отличается от других способов сварки высокоскоростного соударения, но вместе с тем не лишен недостатков, ограничивающих области его применения.

Основным условием МИС является высокая электропроводимость соединяемых деталей, так как магнитное поле индуктора интенсивно влияет на деформируемую деталь (трубку). Малопроводящие ток материалы обрабатывают, используя покрытия с высокой электропроводностью.

Магнитоимпульсная сварка может быть совмещена с процессом формообразования и прессования, проводится на воздухе или в вакууме (МИСВ).

Источник: "Специальные способы сварки давлением". Г.В. Конюшков, Р.А. Мусин