Зависимость прочности точечных соединений от величины деформаций для различных металлов представлена на рис. 4. Снижение прочности точки после достижения определенного максимума объясняется уменьшением толщины металла в месте сварки, вследствие чего происходит разрушение с вырывом точки, а не срез, как это происходило до максимума.
Степень необходимой деформации при сварке разнородных металлов определяется свойствами того из свариваемых металлов, при сварке которого требуется меньшая деформация.
Этим пользуются при сварке малопластичных металлов, применяя прокладки из пластичных металлов.
Рис.3. Схемы холодной сварки внахлестку:а—вдавливанием одного пуансона; б—вдавливанием двух пуансонов;в — вдавливанием пуансонов с заплечиками; г—вдавливанием пуансонов с предварительным зажатием изделия
Рис.4. Зависимость прочности точечных соединений от величины деформации:1 — наклепанный алюминий;2 — медь электролитическая;3—тантал;4—мягкий алюминий;5 — олово
Герметичное шовное соединение может быть достигнуто вдавливанием пуансона по всей длине шва или путем прокатывания ролика (рис. 5). Для шовной сварки алюминия рекомендуется применять ролики следующих размеров: диаметр d=50б, ширина рабочего выступа а = (1÷5) б, высота рабочего выступа h = (0,8÷0,9) б, ширина опорной части s = (2÷4,5) б, где б — толщина свариваемого материала.
В конце деформирования давление пуансона должно составлять для отожженного алюминия 30—60 кгс/мм2 (290—588 МН/м2), для меди 200 кгс/мм2 (1960 МН/м2).
Стержни, полосы, профили и провода соединяют встык путем сдавливания свариваемых элементов друг с другом. Встык можно сваривать пластичные металлы: медь, алюминий, свинец, олово, кадмий, никель, титан, алюминиевые сплавы.
Прочность соединения зависит от величины пластической деформации в месте его образования. Величина пластической деформации зависит от длины выпущенного из зажимов конца свариваемого стержня, который затем полностью выдавливается из зоны стыка в процессе сварки.
Схема холодной шовной сварки с односторонним (а) и двусторонним деформированием (б)
Длина вылета стержня при сварке составляет для алюминия (1÷1,2) d, для меди (1,25÷1,5) d, где d — диаметр стержня. При сварке алюминия с медью вылет медного стержня должен быть на 30—40% больше, чем алюминиевого. Давление при холодной сварке встык составляет для алюминия 70—80 кгс/мм2 (686—784 МН/м2), меди 200—250 кгс/мм2 (1960—2450 МН/м2), меди с алюминием 150—200 кгс/мм2 (1470—1960 МН/м2). Усилие зажатия образцов в зажимах с насечкой должно превышать усилие осадки при сварке алюминия более чем на 50%, а при сварке меди — более чем на 80%,
Соединения, полученные путем одностороннего и двустороннего деформирования пуансонами постоянного сечения, как показывают эксперименты, обладают относительно низкой прочностью и при испытании на растяжение-срез разрушаются на границе вмятины с вырывом сварной точки. Соединения, полученные путем вдавливания пуансонами с заплечиками или с предварительным зажатием детали, обладают большей прочностью (табл. 4). Более высокая прочность объясняется тем, что соединение в этом случае образуется не только под поверхностью пуансонов, но и в прилегающей кольцевой зоне.
С увеличением площади соединения разрушающая нагрузка растет, однако прочность при этом уменьшается. Прочность многорядного соединения обычно составляет до 80% суммарной прочности отдельных точек.
Таблица 4. Зависимость прочности соединений из алюминия от схемы сварки
Схема сварки | Разрушающее усилие при срезе в кгс (кН) | ||
наименьшее | наибольшее | среднее | |
Сварка пуансонами с заплечиками (рис. 3, в) | 550 (5,4) | 730(7,1) | 635 (6,2) |
Сварка с предварительным зажатием детали (рис. 3, г) | 800 (7,8) | 895 (8,7) | 855(8,3) |
Примечание. Толщина образцов 2 мм; диаметр рабочего выступа пуансона 7 мм; высота выступа пуансона I,8мм; соединения двухточечные. |