6.1. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ

При УЗС сварное соединение образуется без расплавления при температуре в зоне сварки на уровне 0,4ГПЛ. Наиболее харак­терные типы соединений: внахлестку, кромка на кромку, сварка по рельефам (рис. 6.1). Возможно получение кольцевых швов. Хорошо свариваются разнородные и разнотолщинные материалы, металлы с крайне малым электрическим сопротивлением (серебро, медь, чистый алюминий и т. п.). Возможна сварка без снятия поверхностных пленок металлов с металлизированным стеклом и керамикой; сварка многослойных материалов.

Г Основными параметрами режима УЗС металлов являются амплитуда колебаний сварочного наконечника, сварочное усилие и время сварки. Для управления процессом сварки существуют /разные приемы варьирования амплитуды колебаний сварочного наконечника и сварочного усилия. Типовые циклограммы изме­нения амплитуд колебаний приведены на рис. 6.2.

Рис. в.2. Циклограммы изменения амплитуды колебаний сварочного на­конечника в процессе сварки: а — 1СВ снижается плавно; б — режим сварки задан экспериментом; в — снижение ступенчатое; г — крите — рий * = (2-2,5) imax/6mln; а — программирование |св

Рис. 6.3. Циклограммы изменения сварочного усилия в процессе сварки: а — ступенчатое снижение; б — сту­пенчатое увеличение; в — плавное изменение; г — частотное нагруже­ние; д — программирование с ча­стотой наполнения

Разработан новый способ УЗС металлов, сущность которого заключается в том, что амплитуда колебаний сварочного наконеч­ника должна быть ограничена. Ее величина не должна вызывать относительного проскальзывания свариваемых деталей, а свароч­ное давление может достигать предела текучести свариваемого материала.

При сварке пластмасс и металлов сварочное усилие обычно постоянно. Известны модификации циклограмм изменения усилий сжатия (рис. 6.3), т. е. ступенчатого снижения усилия, частотного изменения и т. п. Например, при сварке металлов разработан способ, при котором цикл сварочного усилия меняется в зависи­мости от износа поверхностных пленок.

Процесс УЗС характеризуется малой энергоемкостью и легко поддается автоматизации. Типовая схема технологического про­цесса при УЗС металлов аналогична схеме, принятой в технологии контактной сварки. Она включает следующие основные операции: подготовку свариваемых поверхностей с учетом возможностей УЗС, сборку узлов, прихватку, сварку и правку. Каждая из этих операций уточняется при разработке конкретной технологии сварки на изделие. Например, подготовка свариваемых поверх­ностей может быть ограничена входным визуальным контролем; прихватка при ограниченном числе сварных точек может не произ­водиться и т. п. Конечная цель технологического процесса: полу­чение прочного, надежного сварного соединения—может быть

достигнута только соблюдением комплекса мер, предусмотренных результатами научных исследований.

Рассмотрим кратко конкретные результаты по технологии сварки ряда материалов.

Известно, что пайка изделий из алюминия и его сплавов мяг­кими припоями вызывает определенные трудности. Образующаяся на поверхности металла тонкая пленка оксида алюминия плохо смачивается припоями, паяное соединение весьма чувствительно к нагрузкам, склонно к межкристаллитной коррозии. Все это в ряде случаев ограничивается применением алюминия и его сплавов в изделиях радиотехнической промышленности.

В настоящее время при изготовлении, например, заземляющих устройств с целью обеспечения малых переходных сопротивлений на изделия из алюминиевых сплавов рекомендуется наносить хромфторидную пленку, никель, серебро или же применять ле­пестки из биметалла типа АМП по ТУ 99-73 (алюминий, плаки­рованный медью прокатом). Практика показала, что химическое и гальваническое покрытие алюминиевых сплавов не обеспечивает надежного электрического контакта с малым и постоянным пере­ходным сопротивлением для радиотехнической низкочастотной радиоаппаратуры. Применение конструктивных элементов из алю­миния, плакированного медью, ограничивается дефицитностью и малым ассортиментом по толщине биметалла типа АМП. На ряде предприятий существует клепка.

Нами разработана технология армирования алюминиевых сплавов медью. Сущность такого армирования заключается в том, что предварительно на алюминиевый сплав ультразвуковой свар­кой наносится слой меди толщиной 0,02—0,2 мм. Сварка металлов производится на машине для точечной ультразвуковой сварки.

Специальные сварочные наконечники машины при одноточеч­ном армировании обеспечивают приварку медной фольги с диа­метром наружной поверхности сварной точки 5—9 мм и одно­временной вырубкой меди по контуру точки. На армированном участке подрубается лепесток и отгибается для последующего лужения либо лепесток вырубается, облуживается и затем при­варивается контактной сваркой к основному изделию. Монтажный провод припаивается к армированному лепестку припоем ПОС-61 с флюсом К9.

Возможно двустороннее армирование алюминиевого сплава медью как одновременное, так и последовательное, т. е. сначала армируется одна сторона, затем другая. В ряде случаев целесо­образно применение армирования алюминиевых сплавов медью ^ля пайки проходных изоляторов.

Механическая прочность сварных соединений алюминиевых сплавов с медью проверялась на П-образных образцах — скобах. Для этого два образца соединялись между собой по медной арми­рованной поверхности с диаметром 8 мм пайкой и испытывались на разрывной машине типа МР.0.05 (табл. 6.1).

Для испытаний на вибропрочность, ударную прочность, проч­ность при падении были изготовлены платы из АМц размером 150x50x 1,5 мм. К армированным медью Ml заземляющим лепе­сткам без предварительного механического крепления припаива­лись полуфабрикаты (сопротивления, конденсаторы и т. п.). Испытания проводились по следующей программе. Вибропроч­ность соединений проверялась на частоте 50 Гц на стенде при ускорении 4g в течение 1 ч. Затем испытания были продолжены по специальной программе в диапазоне частот от 10 до 70 Гц. Режимы испытаний на вибропрочность сварных образцов по этой программе приведены в табл. 6.2. Ударная прочность проверялась на стенде при следующем режиме: число ударов 2000, частота 30 удар/мин. Прочность при падении проверялась сбрасыванием

Таблица 6.2

Режимы испытаний сварных соединений на вибропрочность

Частота,

Амплитуда,

Гц

мм

10—20

2,20

20—30

0,85

30—40

0,50

40—50

0,20

50—70

0,10

При м е ч а н и е. Ускорение не кон­

тролировалось. Вре­мя испытаний —

36 мин.

Для определения надежности соединения алюминий—медь в зависимости от температурных условий полоски из AM, арми­рованные медью, выдерживались в термостате от 20 до 300 °С. Критерием качества служила стабильность величины переходного электрического сопротивления неразъемного соединения, которое измерялось прибором М246 по шкале 0—100 мкм с точностью

3,5 %. Результаты этих испытаний даны в табл. 6.3. Другая партия образцов в течение трех месяцев испытывалась в 98 %-ной камере влажности при температуре 40 °С (табл. 6.4).

Следует отметить, что соединения, облуженные по меди при­поем ПОС-61, не имели изменений в переходных электрических сопротивлениях. На необлуженных образцах это сопротивление несколько увеличилось. Таким образом, комплекс испытаний показал, что УЗС — надежная сварка алюминия и его сплавов с медью. Разработанная технология местного армирования поз­волила повысить надежность паяных соединений, исключив не­посредственный контакт припоя с алюминием при мягкой пайке.

Большое значение, очевидно, УЗС приобретает при изготовле­нии щелочных аккумуляторов. Например, для приварки токо — отводов к сеткам из различных сочетаний (никель—никель, никель—сталь, сталь—сталь) в настоящее время применяется контактная сварка. При этом на наружных поверхностях сварных точек остаются микровключения меди от электродов. Эти микро­включения вредно влияют на работу аккумуляторов, вызывая прорастание между пластинами, саморазряд и преждевременный выход их из строя.

Необходимость применения ультразвуковой сварки обуслов­лена тем, что сварные наконечники не оставляют следов меди в зоне их контактирования с материалом сетки или токоотвода, так как наконечники изготовлены из стали.

Нами сварены следующие материалы: 1) стальная сетка тол­щиной 0,13—0,15 мм с никелевой лентой толщиной 0,05 мм (мате­риалы: Ст08кп — ГОСТ 1050—74*; НП-1 — 2179—75*; 2) нике­лированная стальная сетка толщиной 0,1 мм с никелевой прово­локой диаметром 0,4 мм (материал никеля НП-1, НП-2, НП-3 — ГОСТ 2179—75*).

Металлографический анализ соединения показал, что при сварке разнородных металлов между ними видна граница раздела. Образование однородной структуры происходит, как правило, при сварке одинаковых металлов (медь—медь, никель—никель, алюминий—алюминий). Граница раздела наблюдается только на отдельных участках. Произведенные механические испытания — срез и отрыв — показали, что разрушение происходит с вырывом сварной точки. Как показали всесторонние испытания опытной партии, применение ультразвуковой сварки для приварки токо — отводов к сеткам позволило исключить отравление аккумуляторов медью и повысить их надежность в эксплуатации.

При изготовлении трансформаторов для различных радио­технических устройств, например теле — и радиоприемников, в ка­честве обмоток начинает применяться анодированная алюминиевая фольга. Электрическая контактная сварка такой фольги, на­пример, с латунью, применяемой в качестве токоотвода, без снятия электроизолирующего покрытия исключена. Применение химически активных агентов для снятия анодирования крайне нежелательно, так как при этом возникает опасность получения короткозамкнутых витков. Защитная пленка, как указывалось выше, разбивается, отдельные ее участки коагулируют, осво­бождая значительные участки для металлического соединения деталей и обеспечивают надежный электрический контакт и меха­ническую прочность точки.

Металлографический анализ образцов показал, что в резуль­тате сварки получено соединение латуни с алюминием без види­мых дефектов и без промежуточных фаз. Выдержка образцов при температурах до 300 °С не изменила качества соединений: промежуточных фаз при увеличении температуры до 1800 °С не обнаружено. Результаты испытаний этих образцов на срез даны в табл. 6.5. Из таблицы видно, что имеет место некоторый разброс в механической прочности соединений как до, так и после термической обработки. В результате проведенной термической обработки существенного снижения прочности соединений не наблюдается.

Ультразвуковая сварка возможна для соединения разнотол — щинного алюминия при намотке галет ленточных трансформа­торов. Заводские испытания машины показали возможность

Результаты испытаний сварных соединений после термообработки

образца

Термическая

обработка

Разрушающая нагрузка, Н

Характер разрушения

Темпе­

ратура,

°С

Время, с

1

Непосредственно

49

По основному металлу

после сварки

2

То

же

45,08

По периферии точки

3

49

По основному металлу

34

400

60

50,96

То же

35

400

60

47,04

Трещина по точке

36

400

60

35,28

По основному металлу

Примечание. Промежуточные значения испытанных образцов по условиям термической обработки сварных соединений, например при 100, 200, 200 °С, про­пущены, поскольку разницы в РСрез не отмечено.

применения ультразвуковой сварки в автоматическом режиме (сварочная машина типа МТУ-0,4) Применение ультразвуковой сварки весьма рационально при производстве алюминиевых элек­тролитических конденсаторов на операции присоединения токо- отводов. Известно, что при их изготовлении оксидная пленка наносится на алюминий электрохимическим способом. В резуль­тате электрохимических процессов на поверхности алюминия откладывается плотный диэлектрический слой, толщина которого определяет емкость конденсатора. Толщина слоя не зависит от температуры и природы электролита и определяется величиной формовочного напряжения. Кроме того, при формовке фольги вместе с диэлектрическим слоем на ее поверхности в зависимости от температуры и природы электролита возникает пористый слой, который составляет 5—10 % от толщины плотного оксидного слоя. Наличие этих поверхностных слоев в максимальной степени затрудняет применение контактной электрической сварки. Проч­ность полученных сварных соединений невелика и нестабильна.

Необходимость частой зачистки электродов от налипаний свариваемого металла снижает производительность труда и исклю­чает потенциальную возможность автоматизации процесса.

Соединение оксидированной фольги с алюминиевыми выводами и корпусом конденсатора, который, в свою очередь, также имеет естественную оксидную пленку, посредством холодной сварки ненадежно. При этом наружная деформация сварочной точки составляет 70—90 % от толщины металла. Последнее особенно существенно, так как при производстве конденсаторов наиболее широкое применение имеет фольга толщиной 80—100 мкм.

Металлографический анализ сварных соединений подтвердил, что оксидная пленка при воздействии на нее ультразвука дробится

и не мешает контактированию чистых поверхностей металлов. Механическая прочность сварных соединений на срез несколько ниже прочности основного металла вследствие наружной де­формации, однако вполне удовлетворяет требованиям, предъявля­емым к контактным узлам конденсатора.

Промышленная эксплуатация показала, что внедрение ультра­звуковой сварки позволяет увеличить выход годных изделий на 7—10 %ji повысить производительность труда более чем в пол­тора раза.

В новой серии предохранителей ПП-31 медные плавкие вставки и контактные ножи заменены на алюминиевые.

Разработана технология и оборудование для сварки плавких вставок (из алюминия АДО толщиной 0,2 мм) и контактных ножей из алюминия толщиной 2—5 мм без предварительной подготовки поверхностей свариваемых деталей с помощью автомата типа МТУ-0,63). Комплексным испытаниям качества сварных соеди­нений, механической прочности, электропроводности, воздействия тепловых, ударных и вибрационных нагрузок подвергались двух — и десятиточечные сварные соединения. Результаты испытаний однозначно показывают, что сварные соединения обладают ком­плексом свойств, удовлетворяющих требованиям заказчика по ТУ.*

Возможна сварка схем силовых импульсных конденсаторов. На базе новой технологии — УЗС — создан принципиально новый тип конденсатора — типа ФТМ, в котором исключено применение медных вкладышей и пайки.

Специфика соединения электрической схемы (монтаж) заклю­чается в том, что алюминиевые вкладыши толщиной 0,05 мм собираются вместе. Затем они охватываются монтажной шиной из алюминия А1 толщиной 0,5 мм. Ультразвуковой сваркой осу­ществляется соединение сочетания 0,5 + (0,6 X 0,05) + 0,05 мм. Испытания сварных соединений показали, что они полностью соответствуют требованиям заказчика.

Разработана технология сварки деталей реле из материалов ЮНДК + МНц. При использовании УЗС, по сравнению с кон­тактной сваркой, повышается надежность изделия. Разработана технология УЗС латунных луженых выводов толщиной 0,3 мм к обмоткам из медной фольги толщиной 0,1 мм при изготовлении трансформаторов напряжения. Разработана технология приварки тонколистовой алюминиевой фольги толщиной 0,5 мм (обмотки) к корпусу при изготовлении ламп бегущей волны. Технология внедрена в промышленное производство ламп. Для отрасли разработан РТМ.

В настоящее время ведутся работы по использованию УЗС в атомной энергетике, для приварки термопар и датчиков с обо­лочкой из коррозионно-стойких сталей к твэлам из циркони­евых сплавов. Их непосредственные соединения методами сварки плавлением не отвечают необходимым требованиям. Сварное соединение имеет при этом низкие прочностные и пластические

свойства. Для обеспечения необходимых свойств такие соединения выполняются через промежуточные элементы, которые удовлетво­рительно свариваются со сталью и цирконием. В качестве про­межуточных элементов могут применяться ванадий, тантал, нио­бий и др. Такие соединения в настоящее время свариваются лазером. Но основной трудностью получения таких соединений является высокая точность сборки микродеталей размером при­мерно 1,0 мм. При сварке лазером зазор в этом случае не должен превышать 0,05 мм. В монтажных условиях изготовление таких соединений вызывает большие трудности. Как показали предва­рительные результаты по УЗС ванадия, тантала, ниобия, циркония со сталью этот вид сварки имеет все основания для промышленного освоения.

В соединении никель—никель наблюдается однородная мелко­зернистая структура: происходит полное перемешивание сварива­емых металлов, в результате которого граница между двумя образцами исчезает, зона сплавления не выявляется. Такое со­единение обладает высокими свойствами и разрушается по основ­ному металлу. Аналогичные свойства имеет соединение из стали Х18Н10Т.

В соединении стали с никелем отчетливо заметна зона сплавле­ния. В этой зоне со стороны стали заметных изменений в струк­туре не произошло; металл имеет мелкозернистую структуру. Вследствие большой пластичности никеля именно в нем и произо­шла локализация пластических деформаций. Заметно ограничен­ное перемешивание и образование общих зерен в узкой зоне. Такое соединение обладает высокими механическими свойствами.

В соединении сталь—ванадий по границе сплавления наблю­дается узкая полоска, вероятно, интерметаллидов. Со стороны стали наблюдаются вытянутые деформированные зерна основного металла в направлении, параллельном зоне сплавления. Видимо, вся деформация от УЗ колебаний происходила в стали как более пластичном материале. Ванадий однороден, заметной деформации в нем не обнаружено.

В соединении цирконий—ванадий выявляется зона повышен­ной травимости, видимо, вследствие некоторого перемешивания металлов. Наблюдается значительная деформация обоих ме­таллов.

Разработана технология сварки межэлементных соединений источников тока из никеля НП2М толщиной 0,2 мм. Внедрение УЗС позволяет снизить процент брака. Разработана технология сварки алюминиевых выводов диаметром 0,4—1,0 мм при изго­товлении стабилизаторов напряжения. Внедрение УЗС позволяет снизить процент брака. Разработана технология сварки латунных выводов толщиной 0,3 мм с алюминиевыми обмотками толщиной 0,5 мм при изготовлении трансформаторов. Разработана техно­логия сварки медного провода толщиной 0,2 мм без снятия эмали с алюминиевым токосъемником толщиной 10,0 мм при изготовле-

Режимы точечной ультразвуковой сварки, выполненные на машинах типов МТУ-0,1, МТУ-0,4, МТУ-1,5, МТУ-4,0

Мощность

машины,

кВт

Свариваемый металл

Толщина металла, мм

Режим

сварки

Время сварки, с

Сила

сжатия,

Н

0,1

0,03+0,03

0,5

19,6

0,4

0,1+0,1

0,8

343

0,4

Медь МО

0,2+0,2

1,44

441

1,5

0,1+0,1

1,33

833

1,5

0,2+0,2

0,8

1127

1,5

0,35+0,35

1,45

1127

1,5

0,5+0,5

2,35

1323

1,5

Медь Ml

0,1+0,1

0,5

1127

4,0

0,3+0,3

0,1

4312

4,0

Медь М3

1,0+1,0

1,2

4312

1,5

Медь — f мельхиор

0,1+0,5

0,9

1127

1,5

Медь + А1

0,2+0,2

0,4

548,8

1,5

Медь + Д16

0,2+1,0

0,5

1127

1,5

Медь АМг

0,2+0,6

0,8

1127

4,0

Медь АМг

5,0+1,0

2,3

4312

1,5

Медь + В95

0,2+9,5

0,7

1127

1,5

Медь + САП

0,2+0,6

0,9

1225

1,5

Медь + титан <

0,2+0,4

0,5

1127

1,5

Медь + Л59

0,2+0,2

0,9

833

1,5

Медь + тантал

0,2+0,14

0,1

548,8

1,5

Медь + 1Х18Н9Т

0,2+0,5

1,2

1127

1,5

Пакет из меди МО

0,2-10

4,2

343

0,4

0,2+0,2

0,5

1127

1,5

0,2+0,2

0,1

833

1,5

Алюминий

0,5+0,5

0,9

2352

1,5

1,0+1,0

3,0

2352

4,0

1,0+1,0

0,3

833

1,5

0,2+0,2

0,3

343

0,4

А1 + Л59

0,2+0,25

0,1

343

0,4

0,08+0,25

0,5

441

0,4

0,2+0,25

0,9

343

4,0

А1 + медь МО

1,0+1,0

0,3

2352

1,5

А1+ 1Х18Н9Т

0,5+0,3

1,45

343

1,5

А1 + модибден

0,2+0,3

0,4

1117,2

1,5

А1 + Ма8

0,2+1,0

0,3

833

1,5

Пакет из алюминия

0,2-10

2,0

1127

1,5

Д16АТ

0,3+0,3

0,5

1127

1,5

Д16АТ

0,4+0,4

1,5

1470

1,5

АМц

0,5+0,5

2,45

833

1,5

АМц

0,6+0,6

2,45

548,8

1,0

АМц + мельхиор

1,0+0,5

0,4

4312

1,5

В95

0,5+0,5

2,3

1127

1,5

САП

0,6+0,6

2,9

1127

1,5

Титан v

0,1+0,1

0,8

833

1,5

САП + титан

0,6+0,4

2,9

1127

1 >5

Титан + Л 59

4,0+0,2

1,4 —

833

1,5

Титан + 1Х18Н9Т

0,1+0,2

0,7

548,8

1,5

Латунь Л59

0,35+0,35

1,45

1127

Мощность

машины,

кВт

Режим

сварки

Свариваемый металл

Толщина металла, мм

Время сварки, с

Сила

сжатия,

Н

1,5

Молибден

0,3+0,3

1,2

1127

1,5

Тантал

0,2+0,2

0,8

833

1,5

Тантал

1,0+0,2

0,9

833

1,5

Тантал + никель

0,2+0,2

0,8

548,8

1,5

Никель

0,2+0,2

0,6

833

1,5

Никель + ковар

0,2+0,2

0,9

548,8

1,5

Ковар

0,2+0,2

0,8

833

0,63

Ванадий

0,1+0,1

0,4

392

0,63

Ванадий + сталь (08Х18Н10Т)

0,1+0,13

0,4

392

0,63

Ванадий + никель

0,1+0,1

0,4

392

0,63

Тантал + сталь

0,1+0,13

0,4

509,8

0,63

Никель

0,1+0,1

0,35

392

0,63

Никель + сталь

0,1+0,13

0,35

392

0,63

Сталь + сталь

0,13+0,13

0,4

441

0,63

Ниобий + сталь

0,1+0,13

0,5

392

0,63

Цирконий + сталь

0,1+0,13

0,3

392

0,63

Цирконий + никель + сталь

0,1+0,1+0,13

0,4

392

0,63

То же

0,5+0,1+0,13

0,7

392

0,63

Цирконий + никель сталь

0,5+0,02+0,1

0,7

392

нии изделий конической формы. Разработана технология сварки выступающих выводов многослойных печатных плат из меди ФМЭО толщиной 0,05 мм без снятия изоляции, сварка анодного вывода из серебра толщиной 0,2 мм с корпусом источника тока толщиной 0,1 мм; сварка медного многожильного провода диа­метром 2,5 мм с выводами нагревателя из меди толщиной 0,5 мм; сварка металлической ленты для магнитной записи из сплава толщиной 0,02 мм и т. п.

Режимы, обеспечивающие необходимую прочность сварных соединений, приведены в табл. 6.6.

Проведены работы по технологии шовной УЗС. Разработана технология сварки АМг толщиной 0,15—0,3 мм. Шовная УЗС предназначена для соединения концов рулонов фольги для обес­печения непрерывного процесса в линиях ее обработки — обез­жиривания, анодирования, лакирования и т. п. Ширина ленты 520 мм. Одним из основных требований к сварным швам в этих условиях являлась их надежность так как при отрывах необхо­дима полная остановка агрегата и приведение его в исходное состояние, снижение рабочих температур, слив растворов и т. п.

Режимы сварки. выбирались в соответствии с соображениями, изложенными в гл. 4. Отработка режимов производилась на спе­циально разработанных базовых моделях машин. Испытаниям на прочность подвергались образцы шириной 15, 250 и 500 мм. Установлено, что прочность сварки при оптимальных режимах составляет не ниже 0,8 от прочности основного металла.

Рис. 6.4. Зависимость прочности сварных соеди-
нений от воздействия агрессивных сред и тем-
пературы:

1 — прочность основного металла; 2 — прочность
шва

— Проведен анализ прочностных характеристик сварных швов из алю­миния толщиной 0,3 + 0,3 мм при воздействии 10 %-ных растворов NaOH: 15 % растворов H2S04 и по­вышении температуры до 450 °С. Прочность швов, полученная при t’MUH испытаниях на срез, приведена на рис. 6.4. Эти результаты показывают, что шовная УЗС является надеж­ным и высокопроизводительным способом сварки. Разработана технология и показана целесооб­разность внедрения шовной УЗС алюминиевой ленты А5 шириной до 600 мм, толщиной 0,15—0,7 мм при изготовлении силовых трансформаторов мощностью 25—250 кВА. Сваривались мате­риалы в сочетании: 0,4 + 3,0 мм, 0,3 + 2,5 мм, 0,2 + 1,2 мм, 0,15 + 1,2 мм, 0,15 + 0,15 мм, 0,2 + 0,2 мм, 0,3 + 0,3 мм, 0,4 + 0,4 мм, 0,7 + 0,7 мм. Сварные соединения указанных со­четаний обладают необходимой механической прочностью и элек­тропроводностью.

Разработана технология сварки разнотолщинных алюминиевых сплавов в сочетании АД-31 толщиной 20 мм и AM толщиной 0,2 мм при изготовлении десублиматоров вакуумных сушильных установок. Внедрение позволило бы создать принципиально новый тип высокоэффективных установок.

Показана принципиальная возможность сварки палладиевых сплавов (6 % рутения) толщиной 0,05—0,1 мм при изготовлении мембранных катализаторов. Внедрение УЗС позволило бы создать принципиально новые типы катализаторов гидрогенизации.

‘ Разработана технология и рекомендована к промышленному внедрению шовная УЗС никелевой ленты НП2 толщиной 0,05— 0,1 мм для изготовления так называемых бескорпусных аккуму­ляторов. Разработана технология сварки латуни ЛВО толщиной 0,2 мм при изготовлении сальника тракторного двигателя. При­менение УЗС целесообразно, так как она позволяет исключить припой. ПСР-45. Разработана технология сварки алюминия АД1 толщиной 0,2 + 0,2 мм при изготовлении нагревателей бытовых холодильников. Разработана технология стальной и никелевой ленты толщиной 0,05—0,1 мм в линиях с непрерывным изготовле­нием электродов аккумуляторных батарей. Разработана техно­логия сварки медной электролитической, оксидированной фольги толщиной 0,036—0,05 мм в линиях с непрерывным процессом нанесения клеевых композиций при изготовлении фольгирован — ного гетинакса и т. п.

Режимы шовной ультразвуковой сварки

Мощность машины, кВт

Свариваемый металл

Толщина металла, мм

Режим с

Скорость

сварки,

м/мин

варки

Сила

сжатия,

Н

0,63

Алюминий А5

0,1+0,1

10

196

0,63

» А5

0,24-0,2

5

294

0,63

» А5 ‘

0,44-0,4

1

490

0,63

Медь М1М

0,14-0,1

5

490

0,63

» М1М

0,24-0,2

2

490

0,63

Медь ФМЭО

0,0354-0,035

5

294

0,63

» ФМЭО

0,054-0,05

3

392

0,63

Никель НП2-М

0,054-0,05

5

490

0,63

» НП2-М

0,14-0,1

2

735

0,63

» НП2-М

0,24-0,2

0,5

735

0,63

» НП2-ПТ

0,024-0,02

5

196

0,63

Палладий

0,054-0,05

2

490

0,63

Титан ВТ1

0,034-1,0

3

392

0,63

Сталь 08кп

0,05—f—0,1

3

490

0,63

Сталь Х18Н10Т

0,14-од

1

490

1,5

Алюминий А5

0,14-0,1

20

245

1,5

» А5

0,24-0,2

12

490

1,5

» А5

0,44-0,4

5

980

1,5

» А5

0,64-0,6

2

1470

1,5

» АД-3+АД 1

0,24-0,2

3

490

1,5

Медь

0,14-0,1

10

392

1,5

»

0,24-0,2

5

784

1,5

»

0,34-0,3

3

1176

1,5

Никель НП2 + медь

0,054-0,05

10

490

1,5

То же

0,14-0,1

5

735

1,5

»

0,24-0,2

2

980

1,5

Латунь Л80

0,24-0,2

3

784

1,5

Алюминий АМг2

0,34-0,3

3

980

4,0

» А5

0,44-0,4

10

490

4,0

» А5

0,84-0,8

2

1960

4,0

» А5

0,44-3,0

5

490

4,0

» А5

0,34-2,5

5

294

4,0

» А5

0,24-1,2

5

196

4,0

Медь Ml

0,24-0,2

10

490

4,0

» Ml

0,34-0,3

5

980

4,0

» Ml

0,54-0,5

2

2450

Режимы шовной УЗС для некоторых материалов приве­дены в табл. 6.7. Приведем анализ стабильности механической прочности сварных соединений. Производилась сварка одно­родных и разнородных металлов, таких как медь, алюминий, латунь, алюминий с латунью и коррозионно-стойкой сталью. Число сварных соединений варьировалось от 15 точек до 40 тыс. сварных точек. Результаты испытаний на механическую проч­ность приведены в табл. 6.8. Как правило, при сварке более 100 образцов практиковалось получение контрольных значений прочности соединений (по трем образцам), например, через 100, 200 и 500 сварных точек

Механическая прочность точечных сварных ‘соединений, выполненных на сварочных машинах типов МТУ-0,4, МТУ-1,5, МТУ-4,0

СО

S

2

S

2

Режим

сварки

о,

л

ч

о

о,

н

с

Е

%

Мощность ШИНЫ, кВ’

Сваривает

материаль

Толщина,

Время

сварки,

с

Сила

сжатия,

Н

Число сва ных точек

Число KOI ных значе ний

Разрушающая нагрузка, Н *

1

0,4

Л59+А0

0,35+0,065

0,5

343

100

100

1,6+2,3/1,67

2

0,4

Л 59+АО

0,25+0,065

0,5

343

10 000

10 000

Отрыв по АЛ фольге

3

1,5

Медь МО

0,2+0,2

0,63

1127

100

100

22,5+32/26,5

4

1,5

Медь МО

0,2+0,2

0,63

1127

5 500

11

24+29/26

5

1,5

Медь МО

0,5+0,5

2,35

1323

10 000

20

70+104/80

6

1,5

Л59

0,2+0,2

0,9

1127

95

95

59+71/66

7

1,5

А1+А1

0,5+0,5

1,45

833

100

100

65+80/68

8

1,5

1Х18Н9Т

0,3+0,5

1,45

833

15

15

60+75/70

9

4,0

Медь М3

1,0+1,0

1,2

4312

25

25

202+270/260

10

4,0

Медь М3

1,0+1,0

1,2

4312

200

20

210+315/262

11

4,0

Медь М3

1,0+1,0

1,2

4312

10 000

50

210+305/257

12

4,0

Медь М3

1,0+1,0

1,2

4312

20 000

40

220+345/270

* Приведены минимальная, максимальная и средняя разрушающие нагрузки при испытании образцов на срез.

Можно принять, что распределение разброса прочности под­чиняется нормальному закону. Оценка вероятности разброса прочности показала, что он не превысит ±25 % от прочности основного материала с вероятностью 0,9993 (по материалам медь + + медь; алюминий + алюминий — см. табл. 6.8, № 3 и 7).

Аналогичные оценки проведены по шовной УЗС металлов с использованием неравенств Чебышева [13], на эксцесс и асим­метрию— [16]. Установлено, что УЗС различных материалов при условии выбора обоснованных технологических параметров режима сварки позволяет получить достаточно стабильные проч­ностные характеристики сварных соединений.

В связи с изложенным представляют известный интерес ре­зультаты конкретных заводских испытаний сварочной машины типа МТУ-0,4. При заводских испытаниях этой машины свари­валась анодированная алюминиевая фольга трех партий (с тол­щиной 0,03 мм, 0,08 и 0,2 мм) с латунью Л59 толщиной 0,3 мм. В каждой партии изготавливалось по 10 тыс. сварных образцов. Контроль качества сварки каждого образца производился сначала визуально, а затем образец подвергался испытаниям на отрыв.

Согласно требованиям заказчика разрушение сварных точек должно происходить с вырывом части алюминия как более тонкого

и пластичного материала. Нару — Таблица 6.9

ЖНая поверхность ТОЧКИ имеет Результаты испытаний механической «полированный» ВИД, настройка прочности сварных соединений

режима сварочной машины про — ПРИ заводских испытаниях

изводится один раз перед нача­лом сварки образцов каждой партии в 10 000 ед. Результа­ты этих испытаний приведены в табл. 6.9, которая составлена по материалам протоколов.

Из изложенного следует, что УЗС металлов и пластмасс яв­ляется надежным, высокоэф­фективным и уникальным но­вым технологическим процес­сом.

Контроль качества сварных соединений возможен посредст­вом измерения колебательных величин в зоне сварки и пос­редством коэффициента бегущей

волны k§ в резонирующем стержне, который свидетельствует об уровне активной энергии, проходящей в зону сварки.