Магнитно-импульсная сварка, согласно ГОСТ 2601-84. Сварка металлов. Термины и определения основных понятий, сварка с применением давления, при которой соединение осуществляется в результате соударения свариваемых частей, вызнанного воздействием импульсного магнитного поля.
Применение этого способа целесообразно для получения всевозможных соединений трубчатых деталей между собой и с другими деталями, а также плоских деталей по наружному и внутреннему контуру. Магнитно-импульсным способом можно сваривать практически любые материалы в однородном и разнородном сочетаниях. Диапазон толщин метаемых деталей составляет 0,5-2,5 мм.
Магнитно-импульсная сварка позволяет получать качественные соединения разнородных металлов. Она высокопроизводительна, проста в управлении, легко автоматизируется. Это делает магнитно-импульсную сварку перспективным способом соединения деталей.
Магнитно-импульсная сварка металлов использует силы электромеханического взаимодействия между вихревыми токами, наведенными в стенках обрабатываемой детали при пересечении их силовыми магнитными линиями импульсного магнитного поля и самим магнитным потоком. При этом электрическая энергия преобразуется в механическую, и импульс давления магнитного поля действует на заготовку без участия какой-либо передающей среды.
В установку для магнитно-импульсной сварки (рис. 1) входят:
- Зарядное устройство 1. Состоит из высоковольтного трансформатора и выпрямителя.
- Коммутирующее устройство 3. Включается при подаче поджигающего импульса на вспомогательный электрод и вызывает разряд батареи высоковольтных конденсаторов 2 на индуктор 4.
- Свариваемые детали 5 и 6 устанавливают внахлестку под углом, а одну к другой — с зазором δ между ними.
- Индуктор 4 устанавливают на поверхности, противоположной свариваемой. Чтобы избежать перемещения при сварке, деталь 6 жестко закрепляют в опоре 7. Закрепление детали 5 обеспечивает перемещение ее свариваемого конца в направлении детали 6.
Рис. 1. Принципиальная схема магнитно-импульсной сварки
При разрядке батареи конденсаторов в зазоре между индуктором и заготовкой возникает сильное магнитное поле, индуктирующее в этой заготовке ток. Взаимодействие тока индуктора с индуктированным током в заготовке приводит к возникновению сил отталкивания между индуктором 4 и деталью 5. В результате деталь 5 с большой скоростью перемещается от индуктора в направлении неподвижной детали 6. При соударении в зоне контакта развиваются высокие давления и образуется сварное соединение.
Магнитно-импульсная сварка позволила получать соединения деталей в однородном и разнородном сочетании материалов (Х18Н10Т+AMг6, Cu+Al и др.), примеры таких деталей показаны на рис. 2.
Рис. 2. Сваренные детали двигателей и холодильных агрегатов из однородных и разнородных материалов
На рис. 3 показан электронный прибор – тиристор таблеточного типа и микрошлиф зоны сварки. Манжеты тиристора, изготовленные из меди толщиной 0,5 мм и покрытые никелем, сварены по схеме встречного метания. На микрошлифе видно, что в сварном шве остался слой никеля. Поэтому соединение обладает высокой коррозионной стойкостью.
Герметизация тиристора и конденсатора является заключительной операцией при изготовлении данных приборов.
Рис. 3. Тиристор таблеточного типа, полученный с помощью магнитно-импульсной сварки
На рис. 4 показан конденсатор, герметизированный магнитно-импульсной сваркой.
Рис. 4. Конденсатор электротехнического производства
Проводимые испытания экспериментального участка трубопровода, изготовленного с применением магнитно-импульсной технологии, подтвердили высокое качество антикоррозионной защиты зоны труб, прилегающей к сварному стыку.
При изготовлении деталей и узлов различного назначения используется совмещение магнитно-импульсных технологий, например, резки и калибровки, резки и формовки, резки и сборки и других. Результат совмещения операций формовки и сварки могут служить полученные с их помощью корпуса электросоединителей бортовых кабелей ракетно-космической техники (рис. 5).
Рис. 5. Корпуса электросоединителей бортовых кабелей ракетно-космической техники
Корпуса, изображенные на рис. 5. изготавливали из алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм. Такая продукция используется в бортовых системах 10 типов ракетной техники.
Только для ракеты одного типа достигнуто снижение веса не менее чем в 17 раз, уменьшение габаритных размеров в 1,5–2 раза.
Магнитно-импульсная сборка и сварка
К основным сборочным операциям, выполняемым магнитно- импульсным методом, относят:
- соединение трубчатых заготовок;
- запрессовку труб в трубные решетки;
- опрессовку кабельных наконечников;
- опрессовку штуцеров в шлангах высокого давления;
- опрессовку наконечников на канаты;
- соединение проводов трубкой.
Наиболее распространенной сборочной операцией, выполняемой магнитно-импульсным методом, является соединение трубчатой детали со стержнем или с другой трубчатой деталью посредством обжима наружной трубы по внутренней. Так можно соединять детали из разнородных металлов, сварка которых затруднена или невозможна. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому - один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов. Устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твердого тела называется теплообменным аппаратом или теплообменником. Одним из наиболее распространенных типов теплообменников являются кожухотрубные теплообменники, широко применяемые в химических производствах и нефтепереработке. Кожухотрубные теплообменники состоят из пучка труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, электросварки, пайки, а иногда на сальниках.
Импульсные методы крепления труб, к которым относится и магнитно- импульсный метод, позволяют крепить трубы из любых высокопрочных материалов в отверстиях трубных досок практически сколь угодно большой толщины. На рис. 6 показана схема магнитно-импульсного закрепления латунных труб в стальных трубных решетках теплообменников.
Рис. 6. Схема магнитно-импульсной запрессовки трубы в трубную решетку теплообменника
В отверстие трубной решетки 3 вставляется труба 2 (рис. 6). Внутрь конца трубы 2 вставляется цилиндрический индуктор 1. При разряде происходит раздача трубы 2, которая запрессовывается в трубную решетку 3.
Магнитно-импульсная сборка может успешно применяться при изготовлении узлов автомобилей, в авиакосмической технике - при сборке рам, ферм, тяг управления, при запрессовке рубашки охлаждения в корпус камеры сгорания жидкостного реактивного двигателя, в нефтяной промышленности - при производстве коррозионно-стойких трубопроводов и др., при изготовлении товаров широкого потребления и производстве медицинской техники.
Особенности и преимущества магнитно-импульсной сборки:
- импульсный характер нагружения и строгая дозировка энергии, что позволяет выполнять сборку хрупких неметаллических оснований (керамика, стекло, углепластик) с металлическими элементами. В ряде случаев магнитно-импульсная обработка является едва ли не единственно возможной при осуществлении операций сборки пластическим деформированием;
- отсутствие промежуточных сред, бесконтактное воздействие давления магнитного поля на деталь, возможность осуществления операций сборки через стенки неэлектропроводных защитных оболочек в стерильных условиях, вакууме, среде инертных газов;
- высокая производительность процесса сборки.
Понравилась статья? Всё ли вам понятно? Хотел вам порекомендовать заглянуть на наш YouTube канал. Так же посмотреть уже готовые проекты на скачивание, среди которых чертежи, схемы и 3D-модели.