Способ сварки трением полых цилиндрических изделий
Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения 1(),1ы.х цилиндрических изделий сваркой трением . Целью изобретения является снижение трудоемкости удаления грата за счет уменьшения его образования на внутренней поверхности сварного соединения. При сварке полых цилиндрических изделий 1 и 2 в их ицутреннюю полость подают водовоздушную смесь, варьир я температуру и интенсивность подачи смеси, регхмируют разницу температур нагрева наружной и внутренней поверхнос1ей изделия в зоне стыка. 4 ил., 1 табл. со 4 4 СЛ О1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (gg) 4 В 23 К 20/12
3CF(;%0 3,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Я Q i! g, .) К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ПОIhIX ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к сварке и мо.кст быть использовано для соединения по, ых цилиндрических изделий сваркой трением. Цельк) изобретения является снижен и трудоемкости удаления грата за счет уменьшения его образования на внутренней поверхности сварного соединения. При сваркс полых цилиндрических изделий 1 и 2 в их l flóTðåHHþí> полость подают водовоздушную смесь, варьир. я температуру и интенсивность подачи смеси, регулируют разницу температур нагрева наружной и внутренней поверхнос1ей изделия в оне стыка. 4 ил., 1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4061075/22 27 (22) 22.04.86 (46) 15.10.87. Бюл. № 38 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л. И. Брежнева (72) В. H. Данченко. В. Н. Колповский, В. А. Постный и E. А. Макаренко ! 53) 621.791.14 (088.8) (56) Патент ЯИОнии № 49 8784, кл. 12 В 411 1974. „„SU„„1344550 A1 1344550 5 ! О ! Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения полых цилиндрических изделий сваркой трением или дчя соединения отдельных элементов при изготовлении бурил,ных (руб (соединение тела бури,)ьной трубы с замком), а также при соединении ступицы зубчатого колеса с венцом и др. Ц ;IBN) изобретения являстся снижение трудоемкосги удаления грата за счет уменьшс ния его образовании на внутренней поверхности сварного соединения. Сущность изобретения заключается в том, что it(IHI()T<)IIHo(уве.)ичение температуры рало(рева торцов свариваемых изделий в радиальном Hitправлении от центра к периферии позволяет и моменту осадки получить ра <нину температур на наружной и внутренней иовс pxff()(" Bx изделия в месте стыка, с,)едовательно получить материал с разным пределом текучести (сопротивлением ДЕфОРМаЦИИ) II;- НаРУжиой (С)..н ) И ВНУТРЕНli(И (осн ) ПОВСРХНС)СТЯГ, ПРИЧЕМ ПРЕДЕЛ тЕкл í Tlt и соиротивлеии< деформации внутрсиних сл<нв илделия будет выше, чеч lIit РЧЖ fl t>l Х (Г)тьн ) (7- н ) СООТВЕТСTBCH HO и II.I;t<. Tè÷ffîñòü сваривас мого материя.ча увел<<чи виет(я ()T внутрс нней поверхн() сти к нс)ружно)1. Такое распреде,)ение предела теку нсги и пласти>(ности ll() сечению свариваечых лчястков изделий способствует няI I Pi1 B, IС Il IIÎË1>> Г< ЧB)11I К) ЛIС Тая IB II PИ ОСаДК( в процессе сварки; 1<ри этом металл течс1 в ст()рви) 11;(имс ньlll(го сопротивления, няружл. . сля <)6Bсitp и иия сварки IIO всему c(чению чинима.)ьная температура разогрева торцов I II;t ft fix ренней поверхности) не должIlH быпгь ниже чинима lbHoH температуры (В и р К И ((св м «. ) д, I H I а Н Н Ы Х Ъ С l O B H H. Ч И Н И f;I. lf í tH температура сварки материала для данных лсловий — величина конкретная, лявисящаи <)T давления при осадке, которое в с вою <)чс редl> определяется возможное тячи < варочного оборудования и струh(урой сварив,н чых чатериалов. ВСрХНИй I .p(дсЛ тЕЛ)ПЕратурЫ раЗОГрЕВа, h< 1 )рыч являстся тсмпература плавления ч 1Tcpи;<ла свяриваечых изделий, объясняетс и теч. BHлкич и дальнейший разогрев его треflit(Ч Ис ВОЗЧОжЕН КРОЛ(Е ТОГО, раЗОГрЕВ МЕгilл IB io течпер,)туры плавления нежелателен с гочки зрения техники безопасности и и<) экологическим соображениям. Прс ичушсственное образование грата ири «в()ркс;f;l наружной поверхности изделия прояв.)нет.я 1 при сравнительно небольIII()li р:1ли.f!iB T(чиератур наружной и внутрс инс и I;1<. I (и торцов сваривяемых изделий. нос h<), lt,h) даже разница в 0*С (напг)имер . I ls«(fitли 20) при ра <ог реве .)о 1000 С прив<).1и): ралличин) в напряжения. текуче< ти I!1 ) 2 0 3 к< чм-, чт<) приводит к появлению подпирающих уси.чий со стороны внутренних слоев металла при осадке, а соответственно к выдавливанию грата в большей степени на наружную поверхность. Способ становится тем эффективнее, чем больше разница Температур; !» — (= макс. На фиг. 1 показаны свариваемые изделия перед осадкой (стрелками показаны направления относительного вращения при разогреве. направления приложения усилий при разогреве и осадке, а также направление подачи охлаждающей смеси при разогреве и осадке); на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1 (tN — температура разогрева наружной части торцов свариваемых изделий; t.- — температура разогрева внутренней части торцов свариваемых изделий; стрелками показано направление увеличения температуры разогрева свариваемых изделий (от (до tí); на фиг. 3 график изменения температуры торцов свариваемых изделй Ilo толщине стенки в радиальном направлении (по стрелкам фиг. 2) от центра к периферии (t ° — — температура плавления материала свариваемых изделиЙ, "С: t ° температура разогрева наружной части торцов свариваемых изделий С; температура разогрева внутренней части тОрцов свариваемых изделий. С; 1 н мнн — минимальная температура сварки материала свариваемых изделий при заданных условиях. сС!; г — радиус внутренней иоверхносfH изделия, мч; г — радиус наружной поверхности изделия, мм): на фиг 4 готовое соединение, полученное но предлагаемомл способх. Способ осуществляют следующим образоч. Подлежащие сварке трением поверхнос1и цилиндрических изделий 1 и 2 подгозавливают под сварку. выравнивая торец перпендикулярцо оси изделий, или скашивая под углом таким образом, чтобы получить наружный конус на одном торце и внутренний -- на другом; при этом торцы свариваемых изделий имеют равную площадь. Зятем изделия ориентируют по оси 3 вращения. После окончания ориентирования изделияч сообщают относительное вращение с давлением для разогрева торцов, при этом через заготовки в полость 4 осуществляют подачу охлажденной водовоздушной смеси, чем добиваются монотонного увеличения температуры торцов свариваемых изделий в радиальном направлении от внутренней поверхности (t-) к наружной (! ). При достижении температуры торцов на наружной поверхности изделия, равной 0,9 t где t ° — температура плавления материала свариваемых заготовок, относительное вращение прекращают и осуществляют осадку свариваемых изделий давлением сварки (усилие осадки). Температуру торцов свариваемых изделий на внутренней поверх1344550 слщи н а Т олщиСопро— тивление Примечание Разность температур Темпера тура во емпеатура асхад одс— емпеатура грата на гра аружой нутенней довоздушной оздуьч ой ружной псверхвнут- продольренней ного обнаружной и меси, 3 /мин оверх ности смеси, С оверх разца, кг/мм ности, поверх ности ности внутренней стыка, о стыка, С мм поверх ностей стыка, С 1200 1220 -20 50 То же 10,0 3,5 0,5 45 То же 9,8 1,3 1,0 0,5 8,9 1,3 10,0 1,5 0,5 8,8 1,0 1,0 40 8,5 0,8 1,3 8,4 1,2 0,5 0,8 8,0 1,0 5,5 0,3 1,3 ности (t ) регулируют температурой и интенсивностью подачи охлажденной водовоздушной смеси. При этом следует обеспечить t H ) t нн, Где t:R иин минимальная температура сварки для материала изделий при заданном давлении осадки. Оптимальные величины температур t и t, а сварки тех или других материалов определяют экспериментально. В результате применения предлагаемого способа образуется сварное соединение. у которого грат имеется лишь на наружной поверхности. Пример. Сварку 30 пар образцов в патрубков диаметром 42 мм толщиной стен1210 1225 -15 1100 1020 80 1050 950 100 1030 900 130 1080 980 100 1025 920 105 1015 890 125 1010 900 110 1000 880 120 995 845 150 Максимальный эффект достигается при наибольшей разнице температур на наружной и внутренней поверхностях. ки 8 мм из стали 20 производили на машине МСТ 200! ГД вЂ” 88 при следуюгцих режимах: относительная скорость вращения заготовок 900 об/мин; усилие при Э 5 жатия заготовок при разогреве 5 кг/мм-; время разогрева 20 с; теМпература разогрева наружной поверхности стыка к началу осадки 210 995 С; температура разоГрева внутренней поверхности стыка к на10 чалу ocaäêè 1225 845 С; усилие осадки 10 кг/мм ; время осадки 2 с; температура охлаждающей водовоздушной смеси 10— 18 С; расход охлаждающей водовоздушной смеси 0,5--1,3 м /мин; максимально возмож > Hîå давление осадки 10 кг/мм-. ! 5 Результаты сварки приведены в таблице. на на- та на разрыву 49 Время разогрева 15 с 48 Сварка нормальная 21 Сварка не по всему сечению Пол чение TE. мпературы разогрева торцов свариваемых патрубков выше !800 C (при времени разогрева до 20 с без охлаждения 1344550 1ч Усилие асс &а Усилие оспУни 1 ъ % ь ь b ) смеси — М:—— фие 2 внутренней поверхности) сопровождается выбросом расплавленного металла из зоны сварки и получением плохого сварного соединения; металл «течет» при 1280 C (через 16 с после начала разогрева). Получение температуры разогрева в стыке ниже минимальной температуры сварки (в данном случае ниже температуры рекристаллизации. равной 850С) приводит к нарушеHHIo целостности готового соединения. Оптимальный режим сварки может быть легко выдержан при серийном производстве путем поддержания температуры охлаждаю1цей смеси и ее расхода при разогреве и осадке. Удазе11ие наружного грата в месте сварного соединения ме. аническич путем не выII III3eI загРУднений. Использование способа позволяет повысить производите IbHocTI> всего процесса за счет исключения операции удаления внутреннего грата. Формула изобретения Способ сварки трением полых цилиндрических изделий путем придания им относительного вращения, разогрева торцов, осадки и удаления грата, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости удаления грата за счет уменьшения его образования на внутренней поверхности сварного соединения, температуру разогрева торцов свариваемых изделий монотонно увеличивают в радиальном направлении от центра к периферии, а граничные значения температур выбирак1т из соотношений t > (...; (. à 1-, где 1 — течпература разогрева внутренней l5 части торцов свариваемых изделий, "С; 1сю лн| — л1 и ни м3..1 ьна я тем нератgpd Г 33 рки материала свариваемых изделий при заданных условиях, "С; температура разогрева наружной части торцов свариваечых издел1п1, "С; ! температура плавления материала свариваечых изделий. ГЯу rq Радиус изделия Фиг 4 Составитель Э. Ветрова Редактор 3. Слиган Техред И. Верес Корректор М Пожо Заказ 4568/! 5 Тираж 969 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета CC(P по делам;:зобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4
