Способ контактной сварки

 

1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ , включающий операции сборки, сжатия соединяе.мых деталей между обжимаюш.ими втулками и электродами сварочной машины, нагрев соединяемых деталей импульсом сварочного тока, охлаждение сварочного соеУ////////////////// динения и снятие сжимаюш,их уснлчи, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности сварных соединений, после операции сжатия соединяемых деталей между обжимаюш,ими втулками перед сжатием их между электродами сварочной машины с одной стороны сварного соединения по крайней мере одну из соединяемых деталей деформируют в направлении оси электродов по кольцевой поверхности, расположенной междузонами сжатия электродами и втулками. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр кольцевой поверхности , по которой производят одностороннее деформирование соединяемых деталей, выбирают равном 0,6-0,8 внутреннего диаметра кольцевой поверхности, по которой производят сжатие втулками. Ш/ШшшШ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(SD В 23 К 11 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3669983/3669766/25-27 (22) 08.12.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) В. П. Березиенко, В. А. Попковский, 1О. А. Цумарев, А. В. Поддубский, О. В. Иванина, В. И. Майбуров и В. М. Порукевич (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 621.791.763 (088.8) (56) 1. Орлов Б. Д. и др. Технология и оборудование контактной сварки. М., «Машиностроение», 1975, с. 152 — 153. (54) (57) 1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, включающий операции сборки, сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками и электродами сварочной машины, нагрев соединяемых деталей импульсом сварочного тока, охлаждение сварочного сое,SU 1135580 A динения и снятие сжимающих усилий, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности сварных соединений, после операции сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками перед сжатием их между электродами сварочной машины с одной стороны сварного соединения по крайней мере одну из соединяемых деталей деформируют в направлении оси электродов по кольцевой поверхности, расположенной между зонами сжатия электродами и втулками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят односторон нее деформирование соединяемых деталей, выбирают равнь1м 0,6 — 0,8 внутреннего диаметра кольцевой поверхности, по которой производят сжатие втулками.

1135580

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении ответственных конструкций контактной сваркой.

Известен способ контактной сварки, включающий операции сборки, сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками и электродами сварочной машины, нагрев соединяемых деталей импульсом сварочного тока, охлаждение сварного соединения и снятие сжимающих усилий (1).

Недостатком известного способа является низкая усталостная прочность сварных соединений, обусловленная наличием растягивающих остаточных напряжений в околоточечной зоне свариваемых деталей.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что при способе контактной сварки, включающем операции сборки, сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками и электродами сварочной машины, нагрев соединяемых деталей импульсом сварочного тока, охлаждение сварного соединения и снятие сжимающих усилиЙ, после операции сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками перед сжатием их между электродами сварочной машины с одной стороны сварного соединения по крайней мере одну из соединяемых деталей деформируют в направлении оси электродов по кольцевой поверхности, расположенной между зонами сжатия электродами и втулками.

При этом внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деформирование соединяемых деталей, выбирают равными 0,6 — 0,8 внутреннего диаметра кольцевой поверхности, по которой производят сжатие втулками.

Введение дополнительной операции деформирования сварного соединения с одной стороны в направлении оси электродов по кольцевой поверхности, расположенной между электродом и обжимающей втулкой, и выполнение этой операции после сжатия соединяемых деталей между силовыми пуансонами обеспечивают растяжение области, прилежащей к сварной точке, в радиальном по отношению к точке направлении. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает выполнение сварного соединения при растяжении по крайней мере одной из соединяемых деталей в радиальном направлении.

Это приводит к тому, что после снятия деформирующего усилия и освобождения свариваемых деталей от закрепления в обжимающих втулках снимаются и наведенные деформирующим усилием растягивающие радиальные напряжения. Происходит процесс перераспределения остаточных напряжений, обусловленных воздействием термического цикла сварки, и в околоточечной зоне снижается уровень растягивающих

1О

25 зо з

45 и

55 остаточных напряжений, в результате чего повышается усталостная прочность сварного соединения. . При внутреннем диаметре кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деформирование соединяемых деталей, меньшем чем 0,6 внутреннего диаметра обжимающих втулок наряду с равномерно распределенными по толщине радиальными напряжениями в соединяемых деталях в процессе их деформирования возникают значительные напряжения изгиба, резко снижающие эффективность процесса перераспределения термических напряжений и ухудшающие качество сварных соединений из-за остаточного искривления поверхностей соединяемых деталей.

Если внутренний диаметр кольцевой поверхности, по которой производят одностороннее деформирование, больше чем

0,8 внутреннего диаметра обжимающей втулки, резко увеличивается величина необходимого усилия деформирования, что может вызвать разрушение свариваемых деталей.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого способа контактной точечной сварки; на фиг. 2 — схема способа контактной рельефно" T-образной сварки.

Способ осуществляется в следующей последовательностии.

После сборки свариваемые детали 1 и 2 (или деталь в случае рельефной сварки) сжимают между обжимающими втулками 3 и 4 усилием Р, в результате чего происходит закрепление свариваемых деталей, препятствующее перемещению точек, находящихся за пределами закрепленного контура, в радиальном по отношению к сварочной точке направлении. После закрепления свариваемых деталей 1 и 2 (или деталь 1 в случае рельефной сварки) производят деформирование их с одной стороны усилием

Р, передаваемым посредством пуансона 5 на кольцевую поверхность, внутренний диаметр Й которой выбирают из соотношения

d, = (0,6 — 0,8) 4, где 4 — внутренний диаметр обжимающих втулок. В процессе воздействия одностороннего деформирующего усилия Р на закрепленные свариваемые детали 1 и 2 (или деталь 1, в случае рельефной сварки) в них возникают напряжения изгиба и радиальные равномерно распределенные по толщине растягивающие мембранные напряжения, причем в случае выполнения условия d = (0,6 — 0,88) d в центральной части соединяемых деталей преобладают мембранные напряжения при незначительных напряжениях изгиба.

После окончания операции одностороннего деформирования производят операции сжатия в случае контактной точечной сварки деталей между электродами 6 и 7 сварочной машины и нагрева их импульсом

1135580

Та блица 1

Толщина свариваемых деталей, мм

Предел выносливости при симВнутренний диаметр обУсилие односторонметричном цикле нагружения, кг/мм2 жимающеи втулки cL, него деформирования

Р, 0

0,5+0.5

0,5+1

8,70

171

8,35

256

8,2

342

1+1

0,5+0,5

0,5+1

171

260

10,7

256

585

10,85

342

1040

520

0,5+0,5

0,5+1

13,8

171

12,95

256

1170

14,15

342

2080

1+1 сварочного тока без снятия деформирующего усилия Р . Снятие сжимающих усилий осуществляют после кристаллизации металла сварочной точки, причем последовательность снятия сжимающих усилий может быть произвольной.

Операция снятия растягивающих напряжений 6ð, обусловленных воздействием деформирующего усилия Р, выполненная после образования сварной точки, приводит к перераспределению остаточных термических напряжений, в результате которого существенно снижается уровень растягивающих термических напряжений.

Использование изобретения позволяет .получить сварные соединения с более благоприятным распределением остаточных термических напряжений, и, следовательно, повысить их усталостную прочность. Экспериментально установлено, что при соотношении d:d меньшем 0,6 наблюдается значительный остаточный прогиб и искривление соединяемых деталей, а также низкое влияние операции одностороннего деформироваПроведена также контактная Т-образная рельефная сварка цилиндрической детали с пластиной, предлагаемым способом. Обе детали изготовлены из малоуглеродистой стали. С целью получения сравнительных данных приведена сварка аналогичных соения на усталостную прочность. При соотношении d< d большем 0,8 возрастает требуемая величина усилия одностороннего деформирования Р и наблюдаются случаи разрушения соединяемых деталей от напряжений среза в процессе одностороннего деформирования.

Величина усилия одностороннего деформирования Р> и внутренний диаметр обжимающих втулок определяются экспериментально и увеличиваются с ростом толщины соединяемых деталей и модуля упругости свариваемого материала.

Пример. Проводится контактная точечная сварка листов из малоуглеродистой стали, предусматривающая одностороннее деформирование после сжатия соединяемых деталей между обжимающими втулками.

С целью получения сравнительных данных проведена сварка аналогичных соединений без одностороннего деформирования.

Результаты, показывающие влияние операции одностороннего деформирования, представлены в-табл. 1. динений без одностороннего деформирования.

Результаты> показывающие влияние операции одностороннего деформирования, представлены в табл. 2.

1135580

Та блица 2

Усилие одностороннего деформирования

Р, кг

Толщина деформируемой детали, мм

Опыт

8,45

171

256

8,4

1,5

342

8,37

171

260

8,51

9,42

256

585

1,5

342

10,13

1040

8,86

171

520

8,76

256

1170

1,5

342

12,12

2080

Использование изобретения позволит повысить усталостную прочность сварных соединений на 50 — 90%, что обеспечивает получение экономического эффекта.

Данные табл. 1 и 2 показывают повышение усталостной прочности сварных образцов, прошедших одностороннее деформирование, по сравнению с образцами без него.

Внутренний диаметр коль цевой эакреп ляющей втулки К,мм

Предел выносливости при симметричном цикле нагружения, кг/мм

Фиг.2

Составитель Г. Ганзбург

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 10150/8 Тираж 1086 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