Le développement actif de méthodes de haute technologie de soudage thermique des métaux éclipse les méthodes de traitement alternatives. Dans le même temps, il existe des techniques tout à fait dignes de la plus ancienne déformation à froid des produits plastiques. Le soudage à sec est l'une de ces méthodes. Pour le métal, en particulier, une déformation directionnelle avec une contrainte interne croissante est appliquée. Dans ce processus, une variété d'agents actifs, d'outils et de consommables peuvent être utilisés.
Vue d'ensemble de la technologie
Le soudage à sec est l'un des types de soudage à froid en phase solide, dans lequel des processus de déformation importants se produisent avec un léger degré de localisation de la structure de travail. Une différence importante de cette technique est la haute pression appliquée pour effectuer les processus de déformation. Comparé àméthodes de base du thermosoudage à chaud, cette technologie permet de réaliser l'opération à des températures normales voire négatives. La photo ci-dessus du soudage à sec du métal sous pression montre le résultat d'un tel travail dans des conditions de température inférieures au degré de recristallisation. La direction principale de cette technologie est l'impact mécanique sur le matériau, à la suite duquel une connexion est formée entre deux ou plusieurs pièces.
Procédé de soudage étape par étape
La technologie de soudage à sec standard est réalisée conformément aux instructions suivantes:
- L'extrusion plastique du métal est réalisée, affectant la structure profonde. Dans cette opération, des unités spéciales sont utilisées pour assurer le processus de déformation.
- Après la fin de l'action de déformation, le contact des couches profondes du métal est formé.
- Une structure cristalline unique est en train de se former. Le temps d'exécution du soudage à sec pour le métal à ce stade peut être calculé en fractions de seconde, ce qui conduit à l'absence d'interaction volumétrique entre les pièces.
- Un traitement spécial de surface externe est effectué avec des composés de protection et de renforcement, y compris ceux ayant un effet anticorrosion et un effet de soulagement des contraintes internes.
Caractéristiques principales du processus
Les paramètres de l'opération reflètent, d'une part, l'ampleur de l'impact physique sur la pièce et, d'autre part, la qualité de la connexion. Aux caractéristiques primaires des deux spectresinclure les éléments suivants:
- Profondeur d'indentation. Habituellement, un poinçon est utilisé pour la déformation - un outil de pressage, grâce auquel la forme de la pièce change. De plus, cette caractéristique du soudage à sec pour le métal peut être attribuée à un degré de plasticité qui, selon le matériau, peut permettre un coefficient d'entrée dans la structure de 10-15% (indium) à 85-90% (cuivre, nickel).
- Action de compression. Elle est exprimée en termes de force de compression et de cisaillement, qui est calculée à partir de la force tangentielle. Il ne s'agit pas d'un indicateur direct de changement structurel, mais d'une caractéristique qui détermine le déplacement potentiel des surfaces à assembler.
- La capacité de souder. Dépend de la résistance complexe de la structure métallique par rapport aux effets mécaniques du soudage à sec. Les plus accessibles pour de telles opérations sont les produits en cuivre, aluminium, argent, cadmium, etc. Plus la dureté augmente, plus la capacité à souder diminue.
Types de soudage à sec
Fondamentalement, les méthodes se distinguent par le type de composé formé, ainsi que pendant l'exposition thermique. Il peut s'agir de soudage bout à bout, par points et à la couture. Les techniques d'assemblage par cisaillement et haute pression sont moins courantes. Lors du soudage par points, des poinçons cylindriques sont utilisés comme outil et, avec une technique de couture, des éléments à rouleaux sont utilisés. Ces deux méthodes se caractérisent par une productivité élevée, mais elles donnent par conséquent des coutures plutôt rugueuses et peu attrayantes à l'extérieur. Le soudage bout à bout du métal impliquel'utilisation de pressions spéciales, ainsi que la mise en place d'encoches afin d'éviter le glissement de la pièce. Les avantages de la méthode incluent la possibilité de travailler avec des pièces solides et, en principe, l'utilisation d'une pression élevée, ce qui augmente la puissance de la force de déformation. D'autre part, en raison de la nécessité d'encocher, l'apparence du produit peut se détériorer même dans des endroits en dehors de la zone de travail.
Préparation de la pièce à usiner
Le principal problème dans la préparation des matériaux pour le soudage à sec est dû à la nécessité d'éliminer soigneusement les films adsorbés et organiques. Il peut s'agir de traces d'huile et de graisse, ainsi que de revêtements d'acide et de paraffine, qui sont souvent appliqués pour préserver et soutenir d'autres processus technologiques dans l'usine. Pour éliminer ces couches, des produits contenant de l'alcool et de l'essence, des solvants et des produits chimiques spéciaux pour le traitement des métaux sont utilisés. De plus, l'instruction pour le soudage à sec du métal implique les opérations préparatoires suivantes:
- Nettoyage des surfaces avec des brosses abrasives en acier.
- Dans le cas des ébauches en aluminium, la calcination est utilisée à des températures allant de 300 à 400°C.
- Revêtement du produit avec une fine couche de chrome ou de nickel électrolytique.
- Si nous parlons de conducteurs avec isolation, toutes les couches de protection externes sont supprimées avec une petite capture de la zone de non-travail.
Paramètres des modes de soudage
Parmi les principaux paramètres de ce type de soudage figurent le porte-à-fauxpièces de la pince, pression spécifique, épaisseur du poinçon, etc. Par exemple, l'indicateur de pression est sélectionné en fonction des caractéristiques physiques et mécaniques de la pièce cible. Ainsi, l'aluminium est soudé à 800 MN/m2, et les pièces en cuivre à 2500 MN/m2. En ce qui concerne le départ de la pièce du mécanisme de serrage, dans ce cas, tout est individuel. Par exemple, pour les tiges en aluminium de longueur d, le porte-à-faux sera de 1,2d et pour le cuivre de 1,5d. Les coefficients peuvent varier en fonction de la forme de la pièce. Une attention particulière dans l'évaluation des paramètres appropriés est accordée aux dimensions des poinçons qui réalisent directement le soudage à sec. Pour des métaux comme le cuivre et l'aluminium, les caractéristiques du mécanisme de pressage sont calculées sur la base du fait que la charge appliquée doit être comprise entre 600 MPa et 2000 MPa. Les paramètres dimensionnels sont ajustés à la masse de la structure, et la forme et la conception sont ajustées aux paramètres du produit.
Effectuer une soudure à sec
Avec l'aide d'un équipement de pressage spécial, l'opération est effectuée dans l'ordre suivant:
- Les pinces sont fixées en fonction de la taille des pièces à souder.
- L'air comprimé est fourni à la machine pour fournir la pression souhaitée à travers le compresseur.
- L'unité fonctionnelle est amenée à l'état actif, dont la force est utilisée pour effectuer la déformation.
- Immédiatement avant la production de soudage à sec pour le métal, les instructions d'utilisation de la technologie indiquent la nécessité de traiter les pièces avec de l'acétone ou de l'alcool.
- Le soudage des tiges brutes et le rognage du flash (excès de métal à la jonction, ravi une fois extrudé) est en cours.
- Les éléments soudés sont libérés des pinces.
- Le mécanisme mobile revient à sa position d'origine, les loquets sont desserrés.
Tout au long du flux de travail, l'opérateur interagit avec les fonctionnalités de la machine via les poignées, les leviers de commande et les alimentateurs. Dans les modèles modernes d'équipements de soudage à sec, des moyens électroniques de contrôle de l'opération sont également fournis, à l'aide desquels le mode de traitement des pièces en ligne est organisé.
Avantages du soudage à sec
Se débarrasser de la nécessité de chauffer les pièces à haute température est le principal avantage de cette technologie par rapport aux types de soudage électrochimiques. Cela élimine l'utilisation de sources d'énergie puissantes, supprimant un poste de coût important. Dans le même groupe d'avantages, on peut noter une diminution du risque de colmatage électrochimique, à partir duquel, avec les méthodes thermiques, il est nécessaire de protéger les pièces avec des milieux gazeux et du flux. De plus, selon la complexité de la tâche et les conditions de travail, il existe d'autres avantages du soudage à sec pour le métal:
- Haute performance avec un faible investissement en temps.
- Ensemble minimum d'accessoires et de consommables.
- Possibilité d'automatisation des processus.
- L'opérateur n'a pas besoin d'être un soudeur hautement qualifié.
- Les exigences pour les pièces de post-traitement sont minimes.
Inconvénients du soudage à sec
Avec tous ses avantages, cette technologie est peu répandue par rapport au soudage à chaud, ce qui s'explique par de fortes limitations en termes d'acceptabilité de la méthode pour les métaux et alliages à faible ductilité. La plupart des métaux non ferreux et purs peuvent être traités. Mais même dans ce cas, il n'est pas toujours possible de compter sur un résultat de grande qualité. De plus, les principaux inconvénients technologiques du soudage à sec pour les métaux hautement ductiles sont liés à la déformation de la structure interne, ce qui peut nuire au fonctionnement futur du produit. En général, on peut dire que la technologie est pratique et peu coûteuse, mais pas universelle et plutôt hautement spécialisée.
Conclusion
Les méthodes de soudage à froid présentent des différences fondamentales par rapport à la technologie thermique d'assemblage des ébauches métalliques. Elles sont liées à la nature de l'impact sur la structure du matériau et aux conditions d'organisation technique du procédé. Comme le montrent les revues de soudage à sec pour le métal, cette méthode fonctionne bien pour travailler avec des consommables électriques, de petites pièces dans l'industrie électrique, etc. Nous parlons principalement de conducteurs et de petits éléments emboutis. Lorsqu'il s'agit de structures métalliques, de tuyaux de grande taille et de tôles en acier inoxydable, le flux de travail doit être fiable avec un soudage à haute température. Changer la structure en raison de la déformation dans de tels cas sera inefficace.
