Способ инерционной сварки трением

 

СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, заключающийся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей,из которых одну вращают с постоянной скоростью , а другую, снабженную маховиком с заданным моментом инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения, отличающийся тем, что, с целью повыщения универсальности процесса сварки и качества соединения, дополнительно вводят орбитальное oтнocиfeльнoe движение деталей, располагая их несоосно и непрерывно изменяя величину несоосности.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D В 23 К 20/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3499634/25-27 (22) 12. 10.82 (46) 23.06.84 Бюл. № 23 (72) P. Н. Болдырев, В. П. Воинов, и Н. М. Ведерников (71) Конструкторско-технологический институт автоматизации и механизации автомобилестроения (53) 621.791.14 (088.8) (56) 1. «Сварочное производство»,. 1970, № 1, с. 52.

2. «Сварочное производство», 1973, № 10, с. 56 (прототип) .

ÄÄSU ÄÄ 1098721 (54) (57) СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, заключающийся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей,из которых одну вращают с постоянной скоростью, а другую, снабженную маховиком с заданным моментом инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения универсальности процесса сварки и качества соединения, дополнительно вводят орбитальное относительное движение деталей, располагая их несоосно и непрерывно изменяя величину несоосности.

1098721

Изобретение относится к сварке металлов трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ инерционной сварки трением, при котором предварительно разгоняют рабочий шпиндель с маховиком, имеющим заданный момент инерции. Одна из соединяемых деталей закреплена в рабочем шпинделе, а другая — в неподвижном зажиме привода осевого сжатия. При сжатии торцов деталей происходит сварка, причем на весь процесс расходуется вполне определенное количество энергии, определяемое кинетической энергией маховика. Непрерывное именение скорости в процессе нагрева способствует более интенсивному тепловыделению в стыке деталей и повышению эффективности процесса сварки (1).

Однако способ инерционной сварки лишен универсальности, поскольку для различных сечений деталей и материалов требуется перенастройка сварочного оборудования: изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращения.

Кроме того, соосное расположение деталей при соединении трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖС6 — К и стали 40 Г, приводит к образованию в стыке карбидной пленки, обладающей пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.

Известен способ инерционной сварки трением, заключающийся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей, из которых одну вращают с постоянной скоростью, а другую, снабженную маховиком с заданным моментоМ инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения (2).

Недостатком способа является то, что для различных сечений деталей и различных материалов требуется перенастройка сварочного оборудования (изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращения), т. е, способ лишен универсальности, а при соединении изделий из трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖС6 — К и стали 40 Г образуется в стыке карбидная пленка, обладающая пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.

Цель изобретения — повышение универсальности процесса сварки путем варьирования тепловых режимов без изменения начальной скорости и момента инерции маховика, а также получение соединений высокого качества деталей из трудносвариваемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу инерционной сварки трением, заключающемуся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей, из которых одну вращают с постоянной скоростью, а другую, снабженную маховиком с заданПод действием сил трения в стыке шпиндель 4 с маховиком начинает разгоняться вплоть до выравнивания относительных скоростей вращения деталей 5 и 6. В начальный момент орбитальное относительное движение деталей 5 и 6 незначительно и процесс сварки развивается по обычной схеме инерционного способа с присущей ей ин50

° тенсивностью нагрева. По мере выравнивания скоростей вращения деталей 5 и 6 увеличивается скорость орбитального относительного движения в стыке. Это дополнительное движение обеспечивает увеличе55 ным моментом инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения, дополнительно вводят орбитальное относительное движение деталей, располагая их несоосно и непрерывно изменяя величину несоосности.

На фиг. 1 показана конструктивная схема машины для инерционной сварки трением; на фиг. 2 — сечение рабочего шпинделя и схема механизма для регулирования величины несоосности шпинделей.

Схема содержит корпус 1, электродвигатель 2, рабочий шпиндель 3, рабочий шпиндель с маховиком, 4, соединяемые детали 5 и

6, эксцентрик 7, в котором закреплены подшипники шпинделя 4, поршень 8 и шток 9 механизма для регулирования величины несоосности шпинделей 3 и 4. Стрелкой P обозначено давление в цилиндре поршня 8 механизма для регулирования величины несоосности шпинделей 3 и 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Соединяемые детали 5 и 6 закрепляют в зажимах шпинделей 3 и 4, после чего с помощью электродвигателя 2 сообщают шпинделю 3 определенную скорость вращения. Орбитальное движение может вводиться на любом этапе вращения; в случае сварки трудносвариваемых металлов целесообразно увеличивать несоосность до максимума, характерного для орбитальной сварки, в середине нагрева, а к началу проковки плавно уменьшать ее до нуля; в случае, если машина имеет недостаточную мощность для сварки деталей заданного диаметра, целесообразно вводить несоосность к моменту выравнивания относительных скоростей вращения деталей с возможным удержанием ее максимума после выравнивания скоростей, во всех случаях сварки можно вводить колебательный процесс изменения несоосности в целях повышения

40 мощности процесса и качества соединения.

Заданная величина несоосности устанавливается посредством эксцентрика 7, который с помощью поршня 8 и штока 9 поворачивают до упора (не показан). Детали 5 и 6

45 сжимают осевым усилием, необходимым для нагрева их торцов.

1098721

А-A

Фиг.2

Составитель И.Фелнцина

Техред И. Верес Корректор А; Ференц

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Лушникова

Заказ 4268/1О ние ввода энергии в стык, что способствует интенсификации процесса нагрева.

После окончания нагрева эксцентрик 7 возвращают в исходное положение, соответствующее соосности деталей 5 и 6, и последние сжимают усилием проковки.

Регулировку величины несоосности следует производить в диапазоне 0 — 2 мм.

Предлагаемый способ экспериментально опробован при инерционной сварке жаропрочных и конструкционных материалов.

Получено хорошее качество соединения сплава ЖС6 — К и стали 40 Г для изделий диаметром 21 — 42 мм на режимах, когда ис5 пользуют различные маховики (в том числе и низкомоментные) и начальную скорость рабочего шпинделя 2800 об/мин. После 1,5 с нагрева увеличивают несоосность в стыке до 1 мм, а к началу проковки (после 3,3 с нагрева) плавно уменьшают ее до нуля.