Специальные виды сварки

Специальные виды сварки.

 Сварка — процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединенияметаллов, их сплавов или термопластов, а также в медицине.

Для производства сварки используются различные источники  энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч,трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время осуществлять сварку не только на промышленных предприятиях, но и на открытом воздухе, под водой и даже в космосе. Производство сварочных работ сопряжено с опасностью возгораний, поражений электрическим током, отравлений вредными газами, облучением ультрафиолетовыми лучами и поражением глаз.

.  Общие  сведения Современная техника  характеризуется все более широким  применением новых конструкционных  материалов, обладающих специальными  свойствами: высокой жаропрочностью, жаростойкостью, коррозионностойкостью, радиационной стойкостью и др. Для этих целей используются тугоплавкие металлы Ti, Zr, Nb, Mo, W и сплавы на их основе, многослойные (композитные) материалы, а также неметаллические материалы на основе керамики и полимеров. Сварку этих материалов с высоким качеством сварных соединений в принципе можно осуществить при соблюдении следующих условий: непродолжительный нагрев металла до высоких температур, идеальная защита металла от атмосферы воздуха, применение в ряде случаев больших скоростей процесса сварки. Большинство из этих металлов отличаются очень высокой химической активностью не только в расплавленном, но и в твердом состоянии и при температуре более 200—300°С интенсивно реагируют со всеми известными флюсами, применяемыми для обычных конструкционных материалов. Поэтому для этих материалов оказались неприемлемы такие виды сварки, как ручная дуговая плавящимся электродом, сварка под флюсом, газовая, ограниченно применима сварка в инертных газах. Недостатками этих видев сварки являются относительно небольшая концентрация энергии в источнике теплоты и недостаточная защита металла от действия кислорода и азота воздуха. Длительное воздействие высоких температур на металл сварного соединения при его недостаточной защите приводит к потере пластичности, антикоррозионных и других свойств, большим затратам энергии, значительным остаточным деформациям, насыщению металла шва газами и др. Эти недостатки могут быть устранены использованием специальных видов сварки плавлением и сварки давлением в твердом состоянии. В качестве специальных видов сварки плавление м в сварочной технике используют лучевые источники теплоты, концентрация энергии в которых в 100—1000 раз выше, чем у традиционных источников. Лучевые источники энергии используют при сварке электронным лучом, при лазерной и световой сварке. При сварке электронным лучом носителем энергии являются электроны, при лазерной и световой — фотоны. Высокая плотность энергии в пятне нагрева достигается концентрацией потока энергии с помощью фокусирующих устройств. Площадь нагрева электронным лучом может быть по сравнению с газовым пламенем и дугой в 1000 раз меньше (см. табл. 1) при плотности энергии в 1000 раз большей. При использовании фотонного луча эта разница еще значительнее. Высокая плотность энергии в малом пятне нагрева определяет основные преимущества при сварке электронным лучом и лазером — выгодную форму проплавления (ножевая, кинжальная) и возможность получения прецезионных соединений. Вместе с тем при сварке глубоко внедренным лучом возникают дополнительные трудности: большая опасность пор и горячих трещин, колебания глубины проплавления и подрезы, высокие требования к качеству сборки и подготовки металла под сварку. К специальным видам сварки плавлением можно отнести также плазменную и микроплазменную сварку. Специальные виды сварки давлением (холодная, ультразвуковая, трением, взрывом, диффузионная) в отличие от контактной электрической сварки осуществляются, как правило, без расплавления контактных поверхностей. Образование металлических связей между соединяемыми поверхностями при этих видах сварки происходит в твердом состоянии металла в результате совместной пластической деформации. Виды сварки в твердом состоянии различаются способами, которыми осуществляется пластическая деформация, величиной пластической деформации и температурным режимом. Эти виды сварки делятся по степени подогрева — с подогревом и без подогрева, степени силового воздействия — с низкоинтенсивным и высокоинтенсивным силовым воздействием. Сварку давлением с подогревом выполняют, как правило, с низкоинтенсивным силовым воздействием. Сюда относятся: диффузионная, термокомпрессионная сварка. Сварку давлением без подогрева выполняют, как правило, с высокоинтенсивным силовым воздействием. К этим видам относятся сварка взрывом, холодная, магнитноимпульсная и др. Ультразвуковая сварка относится к сварке без подогрева при низкоинтенсивном внешнем силовом воздействии. Параметры этих видов сварки (давление, температура нагрева, время нагрева, удельное давление, интенсивность приложения давления и температуры) зависят от свойств соединяемых материалов, состояния их поверхностей, конструктивных особенностей и т. д. Сварка в твердом состоянии значительно расширяет область применения сварки, позволяя соединять между собой не только однородные, но и разнородные металлы, сварка плавлением которых была бы невозможна, соединять неметаллические материалы с металлами и т. д. Использование вакуума в качестве защиты в ряде специальных видов сварки (электронно-лучевой, диффузионной и др.) дает возможность защитить свариваемые материалы и получить высокое качество сварных соединений. Специальные виды сварки позволяют осуществить так называемую прецизионную сварку, т. е. получить конструкции с заданными расчетными размерами, автоматизировать сварочное производство с использованием совершенного сварочного оборудования с программным управлением. 

1. Плазменная сварка — сварка плавлением, при которой нагрев производится сжатой дугой. Сжатая дуга — дуга, столб которой сжат с помощью сопла плазменной горелки или потока газов (аргона, азота и др.). Плазма — это газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц, общий заряд которых равен нулю.  

Плазма генерируется в канале сопла, обжимается и стабилизируется  его водоохлаждаемыми стенками и холодным плазмообразующим газом. Обжатие и охлаждение наружной поверхности столба дуги вызывает его концентрацию, что приводит к резкому увеличению числа соударений между частицами плазмы, увеличению степени ионизации и резкому повышению температуры столба дуги (до 10 ООО—20 ООО К) и кинетической энергии плазмы, которая используется для сварки и резки. Устройство для создания направленного потока плазмы, движущегося с большой скоростью и обладающего большим запасом энергии, называется плазмотроном или плазменной горелкой. Имеется несколько схем устройств для получения плазменных дуг и струй: для получения плазменной дуги, когда сопло и канал совмещены, плазменная струя совпадает со столбом дуги, одним из электродов является обрабатываемый материал (рис. 76, а); для получения плазменной струи, выделенной из столба дуги при раздельных сопле и канале (рис. 76, б); то же, но с совмещенными соплом и каналом. Плазменная струя создается дуговым разрядом 4, возбуждаемым между электродом 1 и вторым электродом, в качестве которого может служить изделие 7, раздельное сопло 5 или стенки канала 2. Эффективный к. п. д. плазменно-дугового нагрева ниже, чем к. п. д. дуги, что объясняется большой теплоотдачей стенкам сопла и окружающему пространству, и составляет т]й=0,Зч-0,8. Сварка плазменной дугой осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности. Возбуждают дугу с помощью осциллятора. Для облегчения возбуждения дуги прямого действия используют дежурную дугу, горящую между соплом горелки и электродом. Для питания плазмообразующей дуги требуются источники питания сварочного тока G рабочим напряжением до 120 В, а в некоторых случаях и более высоким. Плазменной (сжатой) дугой можно сваривать практически все металлы в различных пространственных положениях. В качестве плазмообразующего газа используют аргон и гелий, которые также могут быть и защитными. К преимуществам плазменной сварки относятся высокая производительность, малая чувствительность к колебаниям длины дуги, устранение включений вольфрама в металле шва. Без скоса кромок можно сваривать металл толщиной до 15 мм с образованием провара специфической грибовидной формы, что объясняется образованием сквозного отверстия в основном металле, через которое плазменная струя выходит на обратную сторону изделия. По существу, процесс представляет собой прорезание изделия с заваркой места резки. Плазменной струей сваривают стыковые и угловые швы. Стыковые соединения на металле толщиной до 2 мм можно сваривать с отбортовкой кромок, при толщине свыше 10 мм рекомендуется делать скос кромок. В случае необходимости используют дополнительный металл. При сварке листов толщиной до 25 мм требуется V- или U-образная разделка кромок, причем глубина и угол разделки значительно меньше, чем для аргонодуговой сварки. При плазменно-дуговой сварке количество присадочного металла снижается примерно в 3 раза. Присадочный металл вводят в плазменную струю в конце сварочной ванны. Наибольшие преимущества сварка плазменной дугой дает при соединении листов без разделки кромок и без присадочного металла. Многопроходная плазменно-дуговая сварка толстых листов не должна сопровождаться сквозным проплавлением, поэтому при укладке последующих слоев силовое действие плазменной струи регулируют изменением расхода плазмообразующего газа так, чтобы расплавленный металл не вытеснялся из сварочной ванны. Примерные режимы сварки плазменной дугой некоторых металлов со сквозным проплавлением приведены в табл. 17 (сварка алюминия проводилась на обратной полярности, сварка остальных металлов — на прямой полярности). Значительный объем сварочных работ составляет сварка металлов и сплавов малых толщин (0,05—1,5 мм). Среди известных способов соединения металлов малой толщины распространение получила газовая сварка, пайка и дуговая сварка неплавящимся электродом в непрерывном и импульсном режимах. Однако малая скорость нагрева, большая зона термического влияния при газовой сварке, а при дуговой — низкая стабильность дуги на малых токах и сильная зависимость параметров шва от длины дуги затрудняют процесс сварки, а в ряде случаев делают его невозможным. Использование других способов сварки (контактной, электронно-лучевой, лазерной, диффузионной) не всегда возможно по ряду конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Работы по плазменной сварке на больших токах  показали, что сжатая дуга, формируемая  каналом плазмотрона, имеет значительно большую пространственную устойчивость, чем свободно горящая, а раздельная подача плазмообразующего и защитного газов позволяет применить при сварке различные смеси газов. Указанные преимущества сжатой дуги пригодны и для сварки металлов малой толщины (<1 мм), что обусловило появление, по существу, нового способа сварки — микроплазменной, т. е. сварки сжатой малоамперной дугой тонких и особо тонких материалов. Сжатая дуга, используемая при этом способе в качестве концентрированного источника теплоты, получила название микроплазмы. Микроплазма формируется специальными горелками — плазмотронами, принципиальная схема которых соответствует рис. 76. Применение дежурной дуги обеспечивает устойчивость процесса даже при весьма малых токах, вплоть до / д ^0, 1 А, что позволяет сваривать металл таких малых толщин (~0,01 мм), которые недоступны аргонодуговой сварке. Подавляющее большинство металлов сваривают в непрерывном или импульсном режимах дугой прямой полярности, горящей между вольфрамовым электродом плазмотрона и изделием в струе плазмообразующего инертного газа (как правило, аргона). Для предотвращения взаимодействия расплавленной ванночки жидкого металла и околошовной зоны с атмосферой по периферии дуги подают защитный газ: Аг, Не, N2, С02, смеси Аг с Н2, Аг с Не, Аг с N2 и другие в зависимости от свойств свариваемого металла. Раздельная подача плазмообразующего и защитного газов обусловливает отличительную особенность микроплазмы: ее прикатодная область (на электроде) существует в среде плазмообразующего газа, а столб и прианодная область (на изделии) — преимущественно в среде защитного газа. Это обстоятельство позволяет гибко управлять формой дуги и ее технологическими возможностями. В табл. 18 приведены оптимальные режимы механизированной микроплазменной сварки низкоуглеродистой стали 08кп толщиной 0,5 мм. При сварке химически активных и тугоплавких металлов (Ti, Zr, Nb, Та, Mo, W) необходимо применять более эффективные средства защиты с минимальным содержанием газов. Для сварки таких металлов разработан способ плазменной сварки в вакууме 133•(10~1—5-Ю"4) Па, обеспечивающий хорошее качество соединений металла толщиной более 1 мм. Это достигается благодаря контрагированию (сжатию) дуги низкого давления, наблюдаемому на токах свыше 80 А. Питание дуги импульсами позволяет уменьшить средний сварочный ток при сохранении высокой плотности в течение импульса. Выбором параметров импульсного режима (амплитуды тока, длительности импульсов, частоты их следования) можно в широком диапазоне регулировать средний ток (2,5—50 А) и мощность (0,1—2,5 кВт) плазменной дуги низкого давления. При этом удается свари вать металл весьма малой толщины (0,1—0,2 мм). Микроплазма прямого действия нашла широкое при менение для сварки и резки тонких металлов: углеродистых и нержавеющих сталей, цветных металлов и их сплавов, химически активных металлов. Для пайки, сварки фольги и тонких сеток, для обработ ки тонких неметаллических материалов используется мик роплазма косвенного действия. § 38. Лучевые виды сварки Электронн о-л учевая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев металла осуществляется электронным лучом. Электронный луч — поток электронов, испускаемых одним источником и движущихся по близким траекториям в определенном направлении. Сущность процесса сварки электронным лучом в вакууме состоит в использовании кинетической энергии электронов. При бомбардировке электронами поверхности металла подавляющая часть их кинетической энергии превращается в теплоту, которую используют для расплавления металла.

Электронный луч создается в специальном  приборе — электронной пушке (рис. 77), с помощью которой получают узкие электронные пучки с  большой плотностью энергии. Пушка  имеет катод /, который может нагреваться  до высоких температур. Катод размещен внутри прикатодного электрода 2. На некотором расстоянии от катода находится ускоряющий электрод (анод) 3 с отверстием. Электроны, выходящие с катода, фокусируются с помощью электрического поля между прикатодным и ускоряющим электродами в пучок с диаметром, равным диаметру отверстия в аноде 3. Положительный потенциал ускоряющего электрода может достигать нескольких десятков тысяч вольт, поэтому электроны, испускаемые катодом, на пути к аноду приобретают значительную скорость и энергию. Питание пушки электрической энергией осуществляется от высоковольтного источника 7 постоянного тока. Для увеличения плотности энергии в луче после выхода электронов из первого анода электроны фокусируются магнитным полем в специальной магнитной линзе 4. Сфокусированные в плотный пучок летящие электроны ударяются с большой скоростью о малую, резко ограниченную площадку (пятно нагрева) на изделии б, при этом кинетическая энергия электронов вследствие торможения превращается в теплоту, нагревая металл до очень высоких температур. Для перемещения луча по свариваемому изделию на пути электронов помещают магнитную отклоняющую систему 5, позволяющую устанавливать луч точно по линии стыка. Для обеспечения свободного движения электронов от катода к аноду и далее к изделию, для тепловой и химической изоляции катода, а также для предотвращения возникновения дугового разряда между электродами в установке для сварки создается глубокий вакуум порядка 133 Па, обеспечиваемый вакуумной насосной системой установки. Мощность электронного луча может достигать очень больших величин, что делает его перспективным для сварки больших толщин (200—500 мм). Возможность высокой концентрации энергии при использовании малой мощности позволяет сваривать электронным лучом изделия микроэлектроники. Основные параметры режима электронно-лучевой сварки — сила тока, напряжение электронного луча, скорость сварки. Ускоряющее напряжение и сила тока луча определяют мощность источника энергии. Например, рекомендуемые режимы электронно-лучевой сварки титановых сплавов толщиной 8—15 мм в нижнем положении на остающейся технологической подкладке: U=30 кВ; /св=110—180 мА; усв=25ч-35 м/ч. При импульсном режиме электронно-лучевой сварки тепловыделение дополнительно регулируют частотой и длительностью сварочных импульсов. Эффективный к. п. д. т]и электронно-лучевого нагрева изменяется в пределах 0,7—0,9. Лазерная сварка — сварка плавлением, при которой для местного расплавления соединяемых частей используется энергия светового луча, полученного от оптического квантового генератора. Сущность получения лазерного луча заключается в следующем. За счет накачки внешней энергии (электрической, световой, тепловой, химической) атомы активного вещества излучателя переходят в возбужденное состояние. Через некоторый промежуток времени возбужденный атом может излучить полученную энергию в виде фотона и возвратиться в исходное состояние. Фотон представляет собой элементарную частицу, порцию света, обладающую нулевой массой покоя и движущуюся со скоростью, равной скорости света в вакууме. Фотоны возникают (излучаются) в процессах перехода атомов, молекул, ионов и атомных ядер из возбужденных состояний в более стабильные состояния с меньшей энергией. При определенной степени возбуждения происходит лавинообразный переход возбужденных атомов активного вещества-излучателя в более стабильное состояние. Это создает когерентное, т. е. связанное с возбуждением, световое монохроматическое излучение, которое усиливается в излучателе многократным отражением от его стенок и выпускается в виде узкого направленного пучка. Монохроматическое излучение — электромагнитное излучение одной определенной частоты. Таким образом, создается лазерный луч — монохроматический направленный поток фотонов. По виду активного вещества-излучателя лазеры разделяют на твердые, газовые, жидкостные и полупроводниковые, по принципу генерации лазерного луча — импульсные и непрерывные. В настоящее время для сварки используют твердотельные и газовые лазеры. В современных твердотельных лазерах в качестве активного элемента используют оптическое стекло с примесью неодима и других редкоземельных элементов. Это позволяет повысить выходную мощность излучения. Твердотельные лазеры работают в импульсном режиме. Схема общей компоновки твердотельной лазерной сварочной установки приведена на рис. 78. Установка состоит из рабочего тела У, лампы накачки 2, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направля-[ ется с помощью оптической системы 3 на свариваемое изделие 4. Мощность твердотельных лазеров невелика —0,015— 2 кВт. Газовые лазеры обладают более высокой выходной мощностью, работают в непрерывном и импульсном режимах и по своим технологическим возможностям становятся конкурентно способными с электронно-лучевой сваркой. Преимуществами лазерного луча являются: возможность передачи энергии на большие расстояния неконтактным способом; сварка через прозрачные оболочки, так как для световых лучей прозрачные среды не служат преградами; получение качественных соединений на металлах, особо чувствительных к длительному действию теплоты; сварка на воздухе, в защитной атмосфере, вакууме. Важной областью применения лазерной сварки является сварка в микроэлектронике, радиоэлектронике и электронной технике микросбединений как из однородных металлов, так и из различных композиций (золото — германий, золото — кремний, никель — тантал, медь — алюминий й др.).

Использование лазеров непрерывного действия на углекислом газе дает возможность получения  сварных соединений толщиной до 15 мм и выше. В перспективе имеется  возможность увеличения толщины  свариваемых изделий и использования  лазера для термообработки и резки  металла. Основные недостатки лазерного  источника энергии — низкие значения к.п.д. установок, высокая стоимость  оборудования, недостаточная мощность серийного оборудования. В установках для сварки лампы накаливания. Для  технологических целей наиболее перспективные и удобные излучатели —: дуговые ксеконовые лампы сверхвысокого давления. Дуговая ксеноновая лампа представляет собой шаровой баллон из оптически прозрачного кварца с помещенными в него двумя вольфрамовыми электродами. Давление ксенона в лампе в нерабочем состоянии достигает 1 МПа. В системах, используемых для сварки световым лучом, концентрация энергии в пятне нагрева достигает 103 Вт/см2 и может быть увеличена при применении специальных линз и отражателей. Принципиальная схема оптических систем для сварки и пайки приведена на рис. 79. Область рационального применения процесса — приборостроение.

Специальные виды сварки давлением Холодная сварка — сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых поверхностей. Физическая сущность процесса заключается  в сближении за счет пластической деформации свариваемых поверхностей до образования металлических связей между ними и получения таким образом прочного сварного соединения. Отличительной особенностью холодной сварки является необходимость значительной объемной пластической деформации и малой степени ее локализации в зоне контакта соединяемых материалов. Это связано с необходимостью разрушения и удаления окисных пленок из зоны контакта механическим путем, т. е. за счет интенсивной совместной деформации. Большое усилие сжатия обеспечивает разрыв окисных пленок, их дробление и образование чистых поверхностей, способных к схватыванию. Свариваемость металлов при холодной сварке зависит от их пластичности и качества подготовки поверхности. Чем пластичнее металлы, ровнее и чище их поверхности, тем качественнее они свариваются. Хорошо свариваются пластичные сплавы алюминия, меди, никеля, серебра, золота и подобные металлы и сплавы в однородных и разнородных сочетаниях. В недостаточно пластичных металлах при больших деформациях могут образовываться трещины. Высокопрочные металлы и сплавы холодной сваркой не сваривают. Наиболее широкое применение холодная сварка нашла в производстве изделий домашнего обихода из алюминия и его сплавов, в электротехнической промышленности и транспорте для соединения медных и алюминиевых проводов. Холодной сваркой выполняют точечные, шовные, стыковые соединения. Перед сваркой поверхности, подлежащие сварке, очищают от загрязнений обезжириванием, обработкой вращающейся проволочной щеткой, шабрением. При сварке встык проволок обрезают только торцы. Для холодной сварки используют стандартное прессовое и прокатное оборудование, которое снабжают специальным инструментом в соответствии со свариваемыми деталями, применяют также специализированные машины. Холодной сваркой соединяют металлы и сплавы толщи ной 0,2—15 мм. Главными характеристиками процесса яв ляются давление и величина деформаций. В зависимости от состава и толщины свариваемого металла давление со ставляет 150—1000 МПа, степень относительной деформации 50—90%, которая имеет следующие значения для различ ных металлов, %: Аи —35—40, А1 —55—60, Ti —70— 75, Pb и Ag—80—85, Sn, Ni, Си —85-—90, алюминиевые сплавы — 75—80. Листы толщиной 0,2—15 мм сваривают внахлестку путем вдавливания в толщу металла с одной или с двух сторон пуансонов. Соединения выполняют в виде отдельных точек или непрерывного шва. Ширину или диаметр пуансона d^ выбирают в зависимости от толщины S свариваемого материала, dn=(l—3)S. Геометрическое шовное соединение может быть получено вдавливанием пуансона по всей длине шва или обкатыванием ролика. Стержни, полосы, профили и провода соединяют встык сдавливанием свариваемых элементов. Давление при холодной сварке встык составляет для А1 700—800 МПа, Си — 2000—2500, Си с А1 —1500—2000 МПа. Величина пластической деформации зависит от длины выпущенных из зажимов концов свариваемых стержней, которые затем полностью выдавливаются из зоны стыка в процессе сварки. Для обеспечения прочности соединения, которая зависит от величины пластической деформации, длина вылета стержня составляет для А1 (1-H,2)d, для Си — (I,25-~l,5)d, где d — диаметр стержня. При сварке А1 с Си вылет медного стержня должен быть на 30—40% больше, чем алюминиевого. Степень необходимой деформации при сварке разнородных металлов определяется свойствами того из свариваемых металлов, для которого требуется меньшая деформация. Этим пользуются при сварке малопластичных металлов, применяя прокладки из пластичных металлов или прослойки, наносимые электролитическим способом. Разновидностью сварки давлением, близкой по физической сущности к холодной сварке, является термокомпрессионная сварка, которая отличается от холодной сварки тем, что место соединения подогревают до температур ниже температур образования жидких фаз, а затем сжимают. Основными параметрами процесса являются усилие сжатия, температура подогрева и продолжительность выдержки. Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. При этом виде сварки неразъемное соединение об разуется при совместном воздействии на свариваемые детали механических колебаний высокой (ультразвуковой) частоты и относительно небольших сдавливающих усилий. Сварка осуществляется в результате взаимного трения свариваемых поверхностей, нагрева и давления. Силы трения возникают при действии на заготовки, сжатые осевой силой, механических колебаний ультразвуковой частоты (20—30 кГц). Для получения такой частоты используют магнитострикционный эффект, заключающийся в изменении размеров не которых металлов, сплавов и керамических материалов под действием переменного магнитного поля. Машины для ультразвуковой сварки состоят из источника питания, аппаратуры управления, механической колебательной системы и привода давления. На рис. 80 показана простейшая схема ультразвуковой сварки. Свариваемые заготовки 5 помещают на опоре 6. Наконечник 3 соединен с магнитострикционным преобразователем 1 через трансформатор упругих колебаний 2f представляющих вместе с рабочим инструментом 4 волновод (на рис. показано, как изменяется амплитуда колебаний по длине волновода). Ультразвук излучается непрерывно в процессе сварки. Элементом колебательной системы, возбуждающей упругие колебания, является электромеханический преобразователь использующий магнитострикционный эффект. Переменное напряжение создает в обмотке преобразователя намагничивающий ток, который возбуждает переменное магнитное поле в материале преобразователя. При изменении величины напряженности магнитного поля в материале возникает периодическое изменение размеров, при этом частота упругих колебаний равна двойной частоте тока. Амплитуда колебаний на конце волновода составляет на холостом ходу ~20—40 мкм. Сварка происходит под действием трения, вызванного микроскопическим возвратно-поступательным перемещением частиц на трущихся поверхностях. Таким образом, в результате ультразвуковых колебаний в тонких слоях контактирующих поверхностей создаются сдвиговые деформации, разрушающие поверхностные пленки. По мере разрушения пленок образуются узлы схватывания, приповерхностные слои металла нагреваются, немного размягчаются и под действием сжимающего усилия пластически деформируются, свариваемые поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил, возникает прочное сварное соединение. Сравнительно небольшое тепловое воздействие на свариваемые металлы обеспечивает минимальное изменение их структуры и свойств. Например, для Си температура в зоне контакта не превышает 600°С, при сварке А1—200—300°С. Параметрами ультразвуковой сварки являются мощность генератора колебаний, амплитуда колебаний, давление и время сварки. Ультразвуковую сварку применяют для получения точечных и шовных соединений металлов и сплавов небольшой толщины (как правило, менее 1 мм) и для сварки пластмасс. Преимущества ультразвуковой сварки: сварка в твердом состоянии без существенного нагрева свариваемых деталей, что дает возможность сваривать химически активные материалы и сплавы, образующие хрупкие соединения; возможность сварки и приварки тонких и ультратонких деталей; . применение небольших сдавливающих усилий (0,1— 2,5. кН), вследствие чего деформация в месте соединения незначительна (вмятины 5—10%); малая мощность сварочного оборудования и несложность его конструкции. Недостатками ультразвуковой сварки являются ограниченность толщин свариваемых деталей (менее 1 мм), большая стоимость генераторов высокой частоты, действие высокой частоты на организм человека. В СССР разработаны и выпускаются сериями ультразвуковые машины для сварки различных элементов микросхем, оснащенные автоматическими устройствами (автоматическая подача проводников, сварка, обрезка проводников и т. п.), а также установки для сварки полимерных материалов, позволяющие в значительной степени увеличить производительность. Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации. Основные параметры диффузионной сварки — температура нагрева, давление, время нагрева, среда, в которой проводят сварку. Температура для однородных металлов, как правило, должна составлять 0,5—0,8 температуры плавления металла или сплава, а при сварке разнородных — 0,5—0,7 температуры более легкоплавкого металла. Такая температура ускоряет взаимную диффузию атомов Материалов через поверхность стыка и облегчает снятие неровностей поверхности и пластическое деформирование металла. Нагрев осуществляется преимущественно индукционными токами, можно использовать и другие источники нагрева: обычные сопротивления, электрический ток, пропускаемый по самим деталям, электронный луч и др.