Сварка прокаткой является разновидностью сварки давлением и осуществляется в условиях деформирования при малой длительности взаимодействия. Сварка может выполняться при нагреве соединяемых металлов (горячая сварка прокаткой) и в холодном состоянии при формировании слоистых материалов из пластичных металлов (холодная сварка прокаткой).
Сваркой прокаткой получают металлические конструкции, состоящие из двух или более слоёв (компонентов), которые выполняют различные функции. Слой, выполняющий функцию силового элемента, называется основным. Слой, имеющий специальные свойства, которые определяются требованиями конструкции, называется плакирующим. Основной слой, как правило, имеет большую по сравнению с плакирующим слоем толщину и изготавливается из более дешевого материала.
Исходной заготовкой служит пакет, состоящий из двух слоёв металла в виде пластин или слябов. Перед сборкой в пакеты заготовки правят, а их свариваемые поверхности механически обрабатывают, зачищают стальными щетками или подвергают травлению и обезжириванию. Применяют одинарные пакеты – для изготовления одного листа, двойные несимметричные пакеты – для изготовления двух листов разной толщины, тройные пакеты – для изготовления трех листов, два из которых – двухслойные, а один – трехслойный (рис. 1).
Рисунок 1 — Конструкция одинарного (а), двойного симметричного (б), двойного несимметричного (в) и тройного (г) пакетов: 1 – основной слой, 2 – плакирующий слой, 3 – промежуточный разделительный слой, 4 – планки из углеродистой стали, 5 – сварной шов
Для предотвращения окисления поверхностей заготовок при нагреве перед сваркой пакеты герметизируют по периметру сварным швом.
Для облегчения формирования сварного соединения, а также для уменьшения диффузии углерода из основного слоя в плакирующий, особенно при получении коррозионностойких материалов, в зону соединения вводят промежуточные прослойки.
Основными технологическими параметрами сварки прокаткой являются: температура заготовок перед сваркой; диаметр валков; частота вращения валков, величина обжатия.
Сварку прокаткой осуществляют на обычных прокатных станах, используемых для получения однослойных заготовок аналогичных размеров. Для нагрева пакетов перед сваркой используют нагревательные колодцы, методические, камерные газовые печи обычной конструкции.
Сваркой прокаткой получают коррозионностойкие, износостойкие, электропроводные, инструментальные, жаростойкие термоупругие, контактные, переходниковые, декоративные слоистые конструкции, поперечные сечения которых представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 — Поперечные профили сварных конструкций, полученных прокаткой: 1 – толстолистовая коррозионностойкая; 2 – толстолистовая трехслойная износостойкая; 3 – листовая для режущего инструмента с местной плакировкой; 4 – сдвоенная для самозатачивающихся плужных лемехов; 5 – 10 – фасонная коррозионностойкая для судостроения; 11 – двухслойная лента Fe-Ni; 12 – трехслойная лента Al-Fe-Ni
Сварка прокаткой применяется в химической промышленности и судостроении для изготовления изделий, работающих в различных агрессивных средах; в сельскохозяйственном машиностроении при изготовлении деталей, подвергающихся в процессе эксплуатации сильному изнашиванию, например, плужных лемехов, лап культиваторов; дисков лущильников и других деталей, в которые должны сочетать поверхностную твердость и вязкость сердцевины. В электротехнической промышленности – для создания сверхпроводящих материалов; в приборостроении – для термоупругих материалов, предназначенных для измерения и регулирования температуры; защиты электрических цепей от перегрузки и других отраслях.