В другом случае наконечник был тщательно обработан мелко­зернистой наждачной бумагой. При испытании этой группы образ­цов Рср = 24,5 кГ (по 20 образцам). Существенной разницей между сварными соединениями было состояние наружной поверхности сварной точки: при сварке наконечником с обработанной поверх­ностью сварная точка имела шлифованный вид.

Таким образом, судить по состоянию поверхности сварной точки о качестве соединения в этом случае было нельзя.

Есть сведения, которые говорят о влиянии материала свароч­ного наконечника на прочность сварных соединений. В работе [3] приведены результаты об использовании в качестве материала сварочных наконечников сталей: ЭВ, НЖ-1, 45, Р-18, ШХ15 и др. Установлено, что при сварке меди М1, твердость наконечника существенно влияет на прочность соединения.

Б. Б. Золотарев и др. [2] приводят несколько иные данные. Сварочные наконечники были изготовлены из сормайта, сталей ШХ15 и 45. Сваривалась медь М1. Материал наконечника влияния на прочность соединений не оказал.

Можно было бы привести достаточное число примеров, резуль­таты которых исключают друг друга.

Износоустойчивость сварочного наконечника, способность его не свариваться с деталью, которой он передает энергию ультра­звука, является в настоящее время одной из основных проблем, в области освоения ультразвука для целей сварки.

При работе сварочный наконечник, как уже было ска­зано выше, находится в сложном термомеханическом состоя­нии.

Наконечник одновременно подвержен цикличному термичес­кому нагружению, знакопеременным механическим напряжениям и весьма интенсивному внешнему трению о свариваемый материал. Нагрев наконечника до температуры рекристаллизации сваривае­мых металлов происходит примерно за 0,5—1,5 сек, а охлаждение после окончания сварки в течение 3—5 сек.

Истирание поверхности сварочного наконечника о свариваемую деталь происходит за счет его возвратно-поступательного движе­ния со скоростью относительного перемещения до 2—4 м/сек и усилия сжатия до 10 кГ/мм2.

Следствием такого взаимодействия на поверхности сварочного наконечника, если не происходит процесса его соединения со сва­риваемым металлом, начинается его разрушение, т. е. возникно­вение микротрещин, разрастание их до макроразмеров, выкрашивание кусков металла и т. п. В таких условиях в силу пласти­ческого деформирования наружной поверхности свариваемого металла последний как бы запрессовывается в эти трещины. Возни­кает налипание его на поверхности наконечника. И чем больше и глубже трещины, тем это налипание выражено сильнее.

Влияние на сварку состояния поверхности

свариваемых металлов

Одним из важных преимуществ УЗС является возможность получения надежных сварных соединений, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, без предварительной об работки поверхностей перед сваркой.

Мнение исследователей относительно возможности получения соединений в зависимости от материалов и толщин покрытия разделились.

Некоторые исследователи, не отрицая в принципе возможности образования соединений, на основании экспериментальные результатов пришли к выводу, что наличие различного рода покры­тий препятствует образованию сварных соединений. Другие считают, что максимально достигаемая прочность соединений вообще не может быть получена на необ­работанных образцах.

Однако имеются и другие мнения. Были проведены эксперименты, которые указывают на возможность получения равнопрочных сварных соединении ме­таллов с обезжиренными поверхностями и поверхностями, покры­тыми жировыми пленками; был сделан вывод, что ультразвуковые соединения могут быть выполнены через многие покрытия, например клейкие вещества, бумагу. Однако при этом требуется несколько больше энергии для сварки.

В одной из работ по этому вопросу высказались вполне определенно. Авторы считают, что независимо от исходного состояния поверхности можно полу­чить высокопрочные соединения с незначительным отклонением его от среднего значения разрушающей нагрузки. Только для по­лучения равнопрочных соединений, по мнению авторов, для об­разцов с различным состоянием поверхностей необходимо неоди­наковое количество энергии ультразвуковых колебаний, по­скольку она расходуется не только на деформирование сварной точки, но и на устранение поверхностных пленок. Так, например, для получения соединений одинаковой прочности из меди М1 толщиной b = 1,0 + 1,0 мм на образцах с обезжиренной и про­травленной поверхностью необходимо было время сварки 2,3 сек, в то время как на образцах с поверхностью в состоянии поставки листов — 4 сек. При различных временах сварки были получены также одинаковые значения срезающего усилия сварных соеди­нений, полученных из холоднокатаной меди М1 толщиной b= 1,0+ 1,0 мм с обезжиренной поверхностью, травленой и с нане­сением на нее слоя из смеси технического вазелина с графитом.

Автором в этом направлении была проведена работа, в резуль­тате которой установлено, что характер покрытия и его толщина оказывают значительное противодействие образованию неразъем­ного соединения металлов.

Таким образом было установлено, что при мощности системы рэл == 4,0 кет и амплитуде сварочного наконечника Acв= 16 мкм возможна сварка металлов, имеющих достаточно тол­стые пленки естественных окислов. Снижение прочности сварных соединений меди МЗ при испытаниях на срез по сравнению с об­разцами, протравленными перед сваркой в 50-процентном рас­творе НМОз, составляет 15—20%; получены удовлетворительные соединения и при сварке металлов с жировыми покрытиями. Прочность соединений при этом снизилась на 10—15%.

Покрытие меди оловом, никелем и цинком дает снижение проч­ности соединений до 50%. Изменение режима сварки (давления контактного и времени) не улучшает прочностные характеристики соединения.

Были сделаны попытки получить неразъемные соединения из анодированных материалов. Установлено, что анодирование с тол­щиной пленки 5 мкм резко снижает возможность соединения. Од­нако анодирование не всегда является препятствием для получе­ния сварного соединения. Так, например, была получена сварка анодированной танталовой фольги толщиной 14 мкм и толщиной пленки 1,5 — 2 мкм. Разрушение во всех случаях (20 образцов) происходило по основному металлу.

Для получения качественного сварного соединения необходимо создать условия контактирования свежеочищенных участков ме­таллов. Это может быть обеспечено при условии интенсивного перемещения деталей относительно друг друга. Величина такого перемещения находится в зависимости от амплитуды смещения сва­рочного наконечника Асв. Износ пленок зависит от их свойств и степени сцепления с металлом.

Классификация и основные технические

требования к оборудованию для УЗС

За последние годы в СССР и за рубежом создано большое ко­личество различных машин для УЗС металлов. Это оборудование можно классифицировать: по способу преобразования электри­ческой энергии в механическую (магнитострикционный или пьезо­электрический), по характеру распространения энергии в свари­ваемых материалах (направленный ультразвук и не неправлен­ный), по видам дополнительных источников энергии в зоне сварки (нагрев, давление); по способу сварки (точечная, многоточечная, рельефная, шовная); по характеру установки (стационарная, пере­носная, подвесная); по степени автоматизации (полуавтомат, авто­мат) и назначению (общего применения и специализированная); по кинематической схеме и конструктивным особенностям и т. д. На данном этапе оборудование для УЗС целесообразно классифи­цировать и по мощности. Принимая во внимание ГОСТ 9865—68, регламентирующий выходную мощность генераторов, свароч­ные машины можно разбить на группы малой мощности (0,01— 0,25 кет), средней (0,4—4,0 кет) и большой (свыше 4,0 кет).