Метод газопрессовой сварки металла в пластическом состоянии заключается в соединении свариваемых частей, нагретых в месте их стыкования до 1150. 1200"С (для стали) при постоянном сдавливании.
Подготовленные к сварке два стержня зажимают в захватах станка, центрируют и усилием, передаваемым подвижным захватом, сжимают друг с другом. После этого место стыка нагревается пламенем газокислородной многопламенной горелки, в патрубки которой подают кислород и горючий газ. Для равномерного нагрева свариваемых частей и предотвращения оплавления поверхности металла горелка приводится в колебательное движение. Для предотвращения перегрева горелки через патрубки подводится и отводится охлаждающая вода.
При нагревании металла до пластического состояния концы свариваемых частей под действием сил осаживаются, вследствие чего в месте сварного стыка появляется утолщение. Процесс продолжается до тех пор, пока осадка под действием силы сжатия не достигнет заданной величины.
Для экономии дорогостоящих легированных сталей большое значение может иметь применение газопрессовой сварки не только при восстановлении изношенных деталей, но и при изготовлении новых деталей из разнородных сталей. Например, шлицевые валы гидропередач изготовляют из сталей 38ХС и 45ХН для того, чтобы обеспечить более высокую долговечность быстроизнашиваемой шлйцевой части вала. В то же время остальная часть вала, как правило, работает в менее напряженных условиях и может быть выполнена из простой углеродистой стали.
Для обеспечения высококачественного соединения свариваемых частей при газопрессовой сварке необходимо строгое соблюдение режима сварки, который характеризуется мощностью пламени и амплитудой колебания горелки, усилием прессования и величиной осадки. Температура нагрева при газопрессовой сварке является одним из важнейших факторов, влияющих на механические свойства металла и его пластичность. В зависимости от температуры нагрева свариваемого металла идут процессы диффузии, аллотропические превращения, изменения величины зерна, окислительно-восстановительные и другие процессы и явления, влияющие на качество сварки. Температура нагрева зависит от мощности пламени горелки, которая подбирается таким образом, чтобы процесс сварки шел быстро, но без перегрева поверхностных слоев металла, с обеспечением равномерного нагрева металла по всему сечению свариваемого изделия.
Важную роль в обеспечении качества сварного соединения играет давление прессования. Оно обеспечивает плотное прилегание стыкуемых поверхностей, разрушает пленки окислов и загрязнений, а также вызывает пластическую деформацию, в процессе которой происходит рекристаллизация в зоне сварки. Рекристаллизация ведет к образованию новых кристаллов, что является основой механизма этого метода сварки.
Давление прессования существенно влияет на процессы адгезии (схватывания) и диффузии, имеющие место при газопрессовой сварке в пластическом состоянии. Обеспечивая плотное прилегание стыкуемых поверхностей, оно препятствует образованию и росту микропор, создает лучшие условия для роста зерна и улучшает процесс схватывания.
Однако повышение давления прессования вызывает увеличение деформации кристаллической решетки стыкуемых участков металла, и тем самым препятствует процессам диффузии, замедляет их. Чрезмерный рост давления вызывает ускоренную деформацию, из-за которой сварка завершается в момент, когда металл еще не нагрет до нужной температуры, что ведет к низкому качеству сварного соединения.
Механические свойства прокатанных и кованых сталей поперек волокон значительно ниже, нежели вдоль волокон. Поэтому деформация металла свариваемых изделий в зоне осадки должна быть такой, чтобы не допустить резкого поворота (искривления) волокон прокатки по отношению к продольной оси изделия. Это обстоятельство должно учитываться при выборе величины осадки свариваемого изделия и амплитуды колебания горелки.
⇐ | Восстановление деталей полимерными материалами | | Устройство и ремонт тепловозов | | Методы повышения износостойкости и усталостной прочности деталей | ⇒