Способ инерционой сварки трением

 

СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, включающий нагрев зоны соединения энергиейt запасенной вра :щгцощимися массами п.ри приложении осевой нагрузки, которую при заданных условиях увеличив, о т л ичающийся тем, 4,if с целью экономии материала, снижЦ 9 трудозатрат при разработке технсотогии и повышения качества сварных соединений , винтервале времени соответствующем установившемуся значению момента сил трения, измеряют величину момента сил трения, дифферен- , цируют полученный сигнал при измейении знака сигнала производной на противоположный производят увеличение осевой нагрузки. (Л С м 00 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЫЯ) 23 К 20 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3426606/25-27 (22) 22 04.82 (46) 30.08.83. Бюл. М 32 (72) В.К; Лебедев, Л.В. Литвин, И.A. Черненко, A.Т. Дышленко и В.И. Тишура (71) Ордена Ленина и ордена Трудо° ного Красного Знамени институт электросварки им. Е;О; Патона (53) 621.791.14(088.8) (56) 1. Патент СНА 9 3235165, кл. В 23 К 27/00, 1966. 2. Патент США Р 4129241, кл. В 23 К 21/00, 1978 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ

ТРЕНИЕМ, включающий нагрев зоны, Bu„„1038147 A соединения энергией, запасенной вра .щающимися массамй при прилоиении осевой нагрузки, которую при заданных условиях увеличйвают, о т л ич а ю шийся тем, чщ с целью экономии материала, снижйщя трудо затрат при разработке технологии и повышения качества сварных соединений, в интервале времени, соответствующем установившемуся значению момента сил трения, измеряют величину момента сил трения, диффереицируют полученный сигнал йри изменении знака .сигнала производной на противоположный производят увеличение осевой нагрузки..1038147

Изобретение бтносится к сварочной технике и может быть использовано при изготовлении деталей мето дом инерционной сварки трением.

Известен способ инерционной сварки трением, прИ котором необходимая для сваривания энергия накапливается во вращающемся маховике, с последующим приложением этой энергии в . зоне сварки в сочетании с постоянным .осевым усилием (1 g.

Однако применение постоянного по величине осевого усилия приводит к большому проценту брака, особенно при сварке разноименных материалов с резко отличающимися .теплофизическими свойствами. . Известен также способ инерционной сварки трением, включающий нагрев зоны соединения энергией, запасенной вращающимися массами при приложении осевой нагрузки, которую при заданных условиях увеличивают.

Увеличение осевой нагрузки производят, когда частота вращения в процессе сварки уменьшится и достигнет значения 250-50 об/мин 2 g.

Приложение проковочного усилия благоприятно сказывается на структуре и прочностных характеристиках свариваемого соединения. Однако момент приложения .этого усилия играет существенную роль. Установлено, что при преждевременном переключении усилия появляются непровары в центральной части соединения в ре- зультате того, что металл в этом случае не раэогрет по всей плоскости стыка. Запаздывание такого переключения приводит к черезмерному выдавливанию в грат разогретого металла, к увеличению и перегреву зоны термического влияния и-, как следствие, к снижению качества сварного соединения.

В настоящее время скорость, при которой необходимо изменять осевое усилие для каждой пары металлов, при инерционной сварке трением определяется экспериментальным: путем, что при разработке технологии сварки и определении оптимальных режимов связано со значительными трудозатратами и стоимостью. Кроме того, различная подготовка поверхностей, наличие на них жировых пятен и окислов,часто приводит -к браку сварных соединений при жесткой регламентации изменения осевого усилия по .величине скорости вращения.

Цель изобретения - снижение тру-, дозатрат, экономия материала при ,разработке технологии инерционной сварки трением и повышение качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, .что при инерционной сварке тре ни@и, включающей нагрев зоны соединения энергией, запасенной вращающимися массами при приложении осевой нагрузки, которую при заданных условиях увеличивают, в интервале времени, соответствующем установивше5 муся значению момента сил трения, измеряют величину момента сил трения„ дифференцируют полученный сигнал и при изменении знака сигнала производной на противоположный произво»

10 дят увеличение осевой нагрузки.

На схеме приведена характерная для инерционной сварки кривая изменения момента сил трения в стыке.

Первый максимум М на кривой мр1 5 мента и снижение его до установившегося значения (фаза 4j связаны с возникновением контакта .между высту" пами поверхности, их деформацией, образованием и раэрфаением мостиков

20 схватывания. Затем следует установив. шаяся фаза .t>, при которой происходит разогрев стыка по всему сечению.

Фаза,ty характеризуется.возникновением второго максимума момента Му

2 и спадом его до нулевого значения.

В этой фазе происходит окончательное формирование сварного соединения.

Длительность каждой из перечисленных фаз зависит от сечения и теплофизических свойств свариваемых мате 0.риалов, а также от параметров .режи-, ма сварки. В зависимости от перечисленных факторов Фазы й,, t >,и могут. принимать соответственно следующие значения: t = 0,05...0,4 с, 35 t 2 = 0,6...30 с, t3 = 0,5 ° ..4 с °

При фазе t момент сил трения в стыке изменяет свое значение от 0 до М и затем до .установившегося значения, поэтому эту фазу необходи4й мо исключить из измерений, так как данные измерения могут внести помехи в управление процессом.

Способ осуществляют следующиМ образом. .

45 Через 0,1-0,5 с после начала процесса инерционной сварки трением производят измерение момента,сил трения в стыке (время задержки сигнала определяется по осциллограмме при сварке контрольного образца ). 0 Полученный сигнал дифференцируют. В установившейся фазе t> происходит незначительное понижение момента и соответственно изменяется производная этого сигнала. В начале фазы

55 1 мент сил трения в стыке резко увеличивается, производная сигнала изменяет свой знак на противоположный, в это:время производят переключение усилия от P > до Р2.

60 . Время приложения усилия Р> регла-. ментируется изменением момента сил трения в стыке, который однозначно определяет полную готовность стыка

$5 к окончанию процесса сварки.

1038147

Составитель И.фелицнна

Редактор А.Власенко Техред Т.фанта Корректор,Р Решетник

»

Заказ 6106/15

»»» «» .Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, -Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

3 4 ,П р:и м е р. Проводится инерци- рационного усилителя К140УД6 и пода.онная сварка трением стали ЭИ-69 ется на вход нуль-органа, выполнен(45ХМН14В2М )со сталью 40х на уста- ноГо на базе двухвходового компара.новке СТ-100, диаметры свариваемых тора. Когда напряжение на выходе заготовок 18 мк. Режим с@арки: час- дифференциатора изменяет свой знак, тота вращения 261 об/с Момент инер- З компаратор переключается и выдает

1„ ции маховика 0,6 кг/м", усилие) сигнал на,переключение осевого уси„ 15-кН усилие Р 50 кЙ. Измерение лия от Р„ 15 кН на Р 50 кН. момента производится с помощью балки с установленными на ней тензомет- : Использование предлагаемого снорическнми датчиками, закрепленной на 30 соба инерционной сварки трением неподвижном.образце. Полученный сиг-, . по сравнению с .базовым, реалиэован.:нал с тензометрических датчиков ным в машинах СТ-100 и CT-103, обес после задержки на 0,2 с:(для этой: це;,печивает зкономию материалов и соли используется реле времени BJI-2743) .кращение трудозатрат при разработке дифференцируется с помощью дифферен- ц технологии, улучшение качества и циатора, выполненного на базе. one- l стабильности сварных соединений.