Способ контактной стыковой сварки биметаллических изделий

 

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, при котором детали устанавливают в зажимы, нагревают и осаживают, отличающийся тем, что, с целью повьдиения производительности и качества сварного соединения путем обеспечения провара внутреннего и наружного слоев, сначала свариваемые детали осаживгиот до получения сварного соединения внутреннего слоя биметалла и отбортовки , образованной выдавленным в грат металлом, толщиной равной 3-17 толщинам наружного слоя биметалла, а затем усилие осадки прикладывают к отбортовке до получения сварного соединения наружного слоя биметалла и срезания грата. с S

(19) (11) i

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) В 3 К 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „.

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3452642/25-27 (22) 16.06.82 (46) 30.03.84. Бюл. В 12 (72) В.К.Лебедев, Г.П.Сахацкий, P.Ì.Øèðîêoâcêèé, В.Г.Чайка и А.Г.Сахацкий (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знаменй институт электросварки им. Е.О.Патона (53) 621.791.762.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 727373, кл. В 23 К ll/02, 1967 (прототип). (54)(57) СПОСОБ KOHTAKTHOA С?ИКОВОЙ

СВАРКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, при котором детали устанавливают в зажиьы, нагревают и осаживают, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности и качества сварного соединения путем обеспечения провара внутреннего и наружного слоев, сначала свариваемые детали осаживают до получения сварного соединения внутреннего слоя биметалла и отбортовки, образованной выдавленным в грат металлом, толщиной равной 3-17 толщинам наружного слоя биметалла, а затем усилие осадки прикладывают к отбортовке до получения сварного соединения наружного слоя биметалла и срезания грата.

1082584

Изобретение относится к контактной стыковой сварке металлов. Оно позволяет решить задачу стыковой сварки биметаллических изделий, которые получили широкое применение в промышленности в связи с дефицитностью цветных металлов.

Известен способ контактной стыковой сварки биметаллических изделий, при котором детали устанавливают в зажимы, нагревают и осаживают. Согласно этому способу соединения омедненной.алюминиевой проволоки выполняют контактной стыковой сваркой сопротивлением следующим образом. Детали зажимают в электродах машины так, что установочная длина под сварку равна трем — четырем диаметрам проволоки. Затем свариваемые торцы сжимают усилием, которое обеспечивает на них удельное давление равное

19,6-49,0 MrIa i и включают сварочный ток. Детали нагревают и деформируют до образования конусов, сложенных основаниями в .зоне сварки.

В таком виде соединения выдерживают при указанном давлении до образования продольных надрывов в меди по образующих конусов в зоне стыка. После этого усилие сжатия резко снижают до 1,96-5,88 МПа и продолжают нагрев до тех пор„ пока иэ стыка и продольных надрывов вследствие зыдавливания будет вытекать жидкий алюминий. В процессе вытекания алюминия необходимо точно выдерживать определенное давление величиной 1,96-5,88 МПа, после чего ток выключают, цикл сварки закончен (lj .

Сварные соединения, полученные согласно рассмотренному способу, представляют собой перегретую литую структуру, обладающую низкой прочностью и пластичностью. Надрывы в меди являются очагами дефектов, вследствие перегрева в них неизбежно образование хрупких интерметаллидов. Электрическое сопротивление данного сварного соединения повышено из-эа разрывов в медной оболочке и образования интерметаллидных фаз, обладающих повышенным электрическим сопротивлением. Этот способ трудно автоматизировать, его может выполнить очень опытный, высококвалифицированный оператор. .Цель изобретения - повышение производительности и качества сварного соединения путем обеспечения провара внутреннего и наружного слоев биметаллического иэделия.

Для достижения поставленной цели при реализации способа контактной стыковой сварки биметаллических изделий, при котором детали уста5

35 навливают в зажимы, нагревают и осаживают, сначала свариваемые детали осаживают до получения сварного соединения внутреннего слоя бимэталла и отбортовки, образованной выдавленным в грат металлом, толщиной равной 3-17 толщинам наружного слоя биметалла, а затем усилие осадки прикладывают к отбортовке до получения сварного соединения наружного слоя биметалла и срезания грата.

На фиг.1-3 схематически изображена последовательность операций согласно предлагаемому способу сварки (фиг 1 — исходное положение, детали установлены под сварку; фиг.2 — конец первого этапа, сварка внутреннегр слоя биметалла.; фиг.3 — конец второго этапа, сварка наружного слоя биметалла) °

Схема включает внутренний 1 и наружный 2 слои биметалла, электрод 3, шток 4, формирующую часть 5, выдавленный металл 6.

Биметаллические изделия, например, алюминиевомедную проволоку устанавливают в контактные зажимы машины, имеющие формирующие части и зажимают так, что остается припуск

L на сварку, равный 1,2-2,5 диаметра свариваемой проволоки (фиг,1).

Сварку ведут предпочтительно сопротивлением. При сварке биметаллических цветных металлов она имеет большие преимущества, но возможно применение и сварки оплавлением.

При сварке сопротивлением торцы деталей сжимают небольшим усилием Ри при удельном давлении 1,479,8 МПа и включают сварочный ток, Разогретые торцы деформируют усилием Р и подвижный стол машины пеЦ ремещается на заданную величину Ь . равную 0,15-0,5 Lcp . После чего включают увеличенное давление осадки Р1 равное 78,5-196 МПа, при котором подвижный стол перемещается до упора так, что между торцами

Формирующих частей остается зазор

b, равный 3-17 толщинам наружного слоя биметалла, и внутренний слой достигает полного провара (фиг.2).

Затем включают давление осадки Р равное 78,5-196 МПа. При этом с помощью штоков 4 сжимаются до упора формирующие части 5, которые путем натяжения и сжатия отбортованных концов наружного слоя биметалла выдавливают между ними прослойку внутреннего слоя, производят сварку наружного слоя и срезают выдавленный в грат металл (фиг.3).

Нагрев регулируют величиной плотности тока в пределах 65-125 А/мм

2. и временем (моментом) его выключения при осадке.

1082584

В зависимости от сечения.изделий формирующие части 5 могут быть изолированы от элеятродов (при сварке больших сечений) или нагреваться до <400"С проходящим шунтирующим током в случаях сварки малых сечений.

Предлагаемый способ сварки проверен при сварке алюминиево-медной проволоки.

Эксперименты по .сварке омедненной алюминиево-медной биметаллическбй йроволоки ф 8 и 16,5 мм показали, что обеспечить целостность наружного слоя возможно при (3-17) 8 15

При отбортовке наружный слой формируется в радиальном направлении и надрывается по краям. Увеличение зазора выше 17S приводит к тому, что натягиваются не только 20 целая часть отбортовки, но и ее надорванные концы. При этом механические свойства таких сварных соединений значительно ухудшаются. При уменьшении зазора Ь менее 33, т.е. уменьшении толщины прослойки выдавливаемого внутреннего слоя между отбортовками, усилие осадки резко повышается, напряженное состояние в очаге деформации увеличивается, однако деформация прекращается. Металл перестает течь в ставший слишком узким зазор.Система как бы самозамыкается, в связи с этим нагрузка на отбортованные кромки, являющиеся в данный момент рабочим (деформирующим) инструментом, повышается, что приводит их к утонению и обрыву.

Оптимальная величина b, уста1навливается на основе эксперимента 40 из условия минимального утонения наружного слоя при его отбортовке и последующем натяжении при,сварке.

Параметры режимов сварки биметаллического алюминиево-медного про- 45 вода Р8 мм с толщиной наружного медного слоя 0,3 мм сведены в таблицу.

Режим

Параметры режимов сварки

1 2 3

Припуск на сварСВ

10 11 12

Припуск на нагрев L>, мм

Общий припуск на осадк.у boc мм

41 42 43

5,0 5,2 7 0

Припуск на сварку наружного слоя b, мм

0,9 1 5 5,1

Величина осадки без тока Ь

1 1 1,2 0,7

Напряжение П д трансформатора, В

2,25 2,25 2,25

Плотность тоA/MM

79 70,5 67

Усилие при нагреве Р, Н

17,5 17,5 17,5

Усилие при осадке Р, =Р кН

9,8 9,8 9,8

По сравнению с базовым объектом,за который принят прототип, предлагаемый способ позволяет получить более качественное сВарное соединение, так как формирование соединения происходит в твердой фазе при объемном напряженном состоянии, металла, в зоне сварки отсутствует жидкий перегретый металл.

1082584

Составитель И.Фелицина

Редактор Е.Папп, Техред М.Гергель Корректор Г.Огар

Заказ 1634/12 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутаская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4