Физическая сущность магнитно-импульсной сварки

Магнитно-импульсная сварка металлов (МИС) — это разно­видность сварки, при которой для контактирования и сварки ис­пользуют взаимодействие внешних мощных импульсных магнит­ных полей индуктора с магнитным полем свариваемой детали. Магнитное поле в детали наводится индуктором в момент разряда импульсной высоковольтной конденсаторной батареи (рис. 13.1).

Способ МИС впервые запатентован в США в 1964 г. Ф. Брауэром. По этому способу зону сварки герметизируют и создают в ней ней­тральную атмосферу. Предварительно детали нагревают с помощью индуктора от генератора токов высокой частоты, затем на этот же индуктор подается импульс тока от магнитно-импульсной конден­саторной установки. Взаимодействие магнитных полей индуктора и метаемой детали создает между ними усилия отталкивания. Под­вижная деталь метается на неподвижную и происходит их сварка.

По способу, разработанному Д. Н. Лысенко, В. В. Ермолаевым и А. А.Дудиным, сварку производят на воздухе без предваритель­ного нагрева, а метаемую деталь располагают под углом а0 к не­подвижной. Используется плоский и кольцевые индукторы.

2 3 4 5 6

Физическая сущность магнитно-импульсной сварки

Рис. 13.1. Принципиальная схема магнитно-импульсной сварки:

/ — неподвижная деталь; 2 — метаемая деталь; 3 — индуктор; 4 — коммутирую­щее устройство; 5 — батареи конденсаторов; 6 — зарядное устройство; 7 — опора; ско — установочный угол; 8 — установочный зазор

В основе МИС лежит использование сил электромеханическо­го взаимодействия между индуцированным магнитным полем де­тали и импульсным магнитным полем индуктора. При этом элек­трическая энергия через импульс магнитного поля без участия какой-либо передающей среды преобразуется в механическую силу давления. Давление магнитного поля характеризуется плотностью энергии:

р = 0,5 ВН,

где В — индукция магнитного поля, В = Нц; Н — напряженность магнитного поля; ц — магнитная проницаемость среды.

При магнитно-импульсной обработке, когда значения В на по­рядок выше индукции насыщения ферромагнитных материалов, ц следует заменить на Цо — магнитную постоянную.

Отсюда р = 0,5jIqFP, или р — К2р-, или р = K2U2CL~K Здесь К2 — коэффициент, учитывающий соотношение геометрических пара­метров системы индуктор—деталь; / — разрядный ток в индукто­ре; U и С — напряжение и емкость батареи конденсаторов; L — индуктивность разрядного контура.

При МИС, как и при сварке взрывом, независимо от началь­ного расположения поверхностей свариваемых деталей, их соуда­рение во время сварки происходит под углом. Это создает при достаточной скорости удара локальную зону контакта по линии (ситуация наката), на которой давление в десятки раз превышает предел пластичности материала, в результате чего он приобрета­ет свойства несжимаемой жидкости. При этом происходит выброс оксидных пленок и других загрязнений со свариваемых поверхно­стей под воздействием кумулятивной струи. Это создает условия для активации поверхностей и их совместной пластической де­формации с образованием металлических связей.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

plazmorez.com