Robur International
RU EN LV

Магнитно-импульсная сварка

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.

Установка магнитно-импульсной сварки

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 б 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.

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.

Рис. 1. Принципиальная схема магнитно-импульсной сварки

Особенности магнитно-импульсной сварки

При магнитно-импульсной сварке давление на метаемый элемент передается мгновенно — со скоростью распространения магнитного поля. Движение сообщается не отдельным участкам, как при сварке взрывом, а всей метаемой детали. Чтобы обеспечить последовательное перемещение зоны контакта при сварке, детали устанавливают свариваемыми поверхностями под углом одна к другой, а метаемую деталь перед сваркой обрабатывают «на ус». 

Соединение, как и при сварке взрывом, образуется в результате косого соударения свариваемых поверхностей. При этом создаются условия для: 

  • очистки свариваемых поверхностей от оксидов и загрязнений кумулятивной струей;
  • интенсивной пластической деформации поверхностей металла с образованием между ними металлических связей.

Формирование сварного соединения возможно и между параллельно расположенными поверхностями. Тогда рассеяние магнитного поля на концах индуктора вызывает неравномерное распределение давления вдоль образующей метаемого элемента — меньше по концам и больше в средней части. При таком нагружении первоначально прямолинейный метаемый элемент перемещается к моменту встречи с неподвижной деталью и становится выпуклым. Плоское соударение переходит в косое, распространяющееся в общем случае в двух противоположных направлениях от зоны начального контакта.

Схемы магнитно-импульсной сварки

Существуют три основные схемы магнитно-импульсной сварки: 

  1. обжатием трубчатых заготовок с применением индуктора, охватывающего заготовку (рис. 2, а, б, в); 
  2. раздачей трубчатых заготовок с применением индуктора, помещенного внутрь заготовки (рис. 2, г, д, е); 
  3. деформированием листовых заготовок плоским индуктором (рис. 1). 

Чтобы предотвратить деформацию тонкостенных элементов в процессе сварки, внутрь трубы #1 (рис. 2, а, б, в) вставляют металлическую оправку. После сварки ее удаляют.

Действие импульсного магнитного поля на метаемый элемент зависит главным образом от длины и числа витков индуктора, напряжения разряда, емкости батареи конденсаторов, энергии разряда, индуктивности и активного сопротивления разрядного контура, площади внутренней поверхности индуктора в поперечном сечении.

Рис. 2. Схемы осуществления магнитно-импульсной сварки: 1,2 — свариваемые заготовки; 3 — индуктор

Применение магнитно-импульсной сварки

Лучше всего применять такой способ сварки 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 (рис. 3).

Рис. 3. Изделия, полученные магнитно-импульсной сваркой

Одна из главных проблем более широкого применения магнитно-импульсной сварки — получение сильных импульсных магнитных полей при высокой стойкости индуктора. Для разрешения этой проблемы нужно создавать новые и совершенствовать существующие конструкции индукторов, применять высокопрочные материалы для токопроводов и элементов механического усиления, разрабатывать новые схемы магнитно-импульсных установок.

Похожие статьи
Для плазменной дуги характерны крайне высокая температура (до 30000 °С) и широкий диапазон регулирования технологических свойств.
Газопламенная обработка металлов — это ряд технологических процессов, связанных с обработкой металлов высокотемпературным газовым пламенем.
Электронно-лучевая сварка использует кинетическую энергию потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме.
Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия.
При облучении поверхности тела светом энергия квантов (порций) света поглощается этой поверхностью. Образуется теплота, температура поверхности повышается. Если световую энергию сконцентрировать на малом участке поверхности, можно получить высокую температуру. На этом основана сварка световым лучом оптического квантового генератора — лазера.
При сварке токами высокой частоты (ТВЧ) изделие перед сварочным узлом формируется в виде заготовки с V-образной щелью между свариваемыми кромками.
Холодная сварка — способ соединения деталей при комнатной (и даже отрицательной) температуре, без нагрева внешними источниками.
Сварка взрывом — сравнительно новый и перспективный технологический процесс. Он позволяет получать биметаллические заготовки и изделия практически неограниченных размеров из разнообразных металлов и сплавов, включая те, которые сложно сваривать другими способами.
При ультразвуковой сварке соединение образуется под действие ультразвуковых колебаний с частотой 20–40 кГц, также сжимающих давлений, приложенных к свариваемым деталям.
Товары по теме
Похожие статьи
Для плазменной дуги характерны крайне высокая температура (до 30000 °С) и широкий диапазон регулирования технологических свойств.
Газопламенная обработка металлов — это ряд технологических процессов, связанных с обработкой металлов высокотемпературным газовым пламенем.
Электронно-лучевая сварка использует кинетическую энергию потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме.
Сварка трением это разновидность сварки давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызванным перемещением (вращением) одной из соединяемых частей свариваемого изделия.
При облучении поверхности тела светом энергия квантов (порций) света поглощается этой поверхностью. Образуется теплота, температура поверхности повышается. Если световую энергию сконцентрировать на малом участке поверхности, можно получить высокую температуру. На этом основана сварка световым лучом оптического квантового генератора — лазера.
При сварке токами высокой частоты (ТВЧ) изделие перед сварочным узлом формируется в виде заготовки с V-образной щелью между свариваемыми кромками.
Холодная сварка — способ соединения деталей при комнатной (и даже отрицательной) температуре, без нагрева внешними источниками.
Сварка взрывом — сравнительно новый и перспективный технологический процесс. Он позволяет получать биметаллические заготовки и изделия практически неограниченных размеров из разнообразных металлов и сплавов, включая те, которые сложно сваривать другими способами.
При ультразвуковой сварке соединение образуется под действие ультразвуковых колебаний с частотой 20–40 кГц, также сжимающих давлений, приложенных к свариваемым деталям.
scroll arrrow