Способ контактной стыковой сварки

 

изобретение относится к сварке и может быть использовано при стыковой контактной сварке заготовок составного биметаллического концевого металлорежущего инструмента. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений заготовок составного биметаллического инструмента, состояндего из режущей части, выполненной в виде тонкостенной трубы из малоуглеродистого сплава железа с карбидообразующими и легирующими элементами, заполненной конструкционным материалом,и хвостовой части, выполненной из конструкционного материала, а также экономия еольфрамсодержащих сталей за счет перевода конструкции биметаллического инструмента с цельной на сварную. Схема деформации позволяет в конечный период осадки создать различные условия для истечения в грат деформированного металла с торца заготовок 1 и 2. Это достигается за счет того, что угол формирования формирующего устройства 4 на 3-5° больще, чем угол формирования формирующего устройства 5, а также за счет удаления перед сваркой с заготовки 1 от стыкуемого торца слоя быстрорежущей стали на отрезок, равный 0,1-0,3 суммарного припуска под сварку заготовки рабочей и хвостовой частей инструмента, и заполнения образовавщегося пространства конструкционным материалом. Для этого может быть использовано кольцо 3 из конструкционного материала , такого же по химическому составу и физико-механическим свойствам, как и конструкционный материал сердцевины заготовки 1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. О ./ (Л |С ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g 4 В 23 К 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Ы ОТНРЫТИЙ (21) 4091739/31-27 (22) 17.07.86 (46) 23:09.88. Бюл. № 35 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) И. А. Безпрозванный, P М. Широковский, В. Г. Чайка, И. И. Василенко и Л. И. Иванов (53) 621.791.762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 617155, кл. В 21 К 5/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 495174, кл. В 23 К 11/04, 1972. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано при стыковой контактной сварке заготовок составного биметаллического концевого металлорежущего инструмента. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений заготовок составного биметаллического инструмента, состоящего из режущей части, выполненной в виде тонкостенной трубы из малоуглеродистого сплава железа с карбидообразующими и легирующими элементами, заполÄÄSUÄÄ 1425010 A 1 ненной конструкционным материалом,и хвостовой части, выпол нен ной из конструкционного материала, а также экономия вольфрамсодержащих сталей за счет перевода конструкции биметаллического инструмента с цельной на сварную. Схема деформации позволяет в конечный период осадки создать различные условия для истечения в грат деформированного металла с торца заготовок 1 и 2. Это достигается за счет того, что угол формирования формируюшего устройства 4 на 3 — 5 больше, чем угол формирования формирующего устройства 5, а также за счет удаления перед сваркой с заготовки от стыкуемого торца слоя быстрорежущей стали на отрезок, равный 0,1 — 0,3 суммарного припуска под сварку заготовки рабочей и хвостовой частей инструмента, и заполнения образовавшегося пространства конструкционным материалом. Для этого может быть использовано кольцо 3 из конструкционного материала, такого же по химическому составу и физико-механическим свойствам, как и конструкционный материал сердцевины заготовки 1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при стыковой контактной сварке заготовок составного биметаллического металлорежущего инструмента.

Цель изобретения — получение качественных сварных соединений заготовок составного металлического металлорсжугцего ин струмента диаметром 3 — !4 мм, состояще1.о 113 биметаллической рабочей части, выпол ненной в виде тонкостенной трубы из мало1! углеродистого сплава железа с карбидооб разующими и легирующими элементами и заполненной конструкционным материалом, и хвостовой части, выполненной из конструкционного материала, а также значительная экономия дорогостоящих вольфрамосодержащих быстрорежущих сталей за счет возможности перевода конструкции мелкоразмерного биметаллического инструмента с, цельной на сварную. г1а фиг. 1 показана схема, исходнос положение перед сваркой; Ila фиг. 2 два варианта специальной подготовки торцов свариваемых заготовок инструмента перед сваркой.

Способ осуществляют следующим обра зом.

Перед сваркой с биметаллической заготовки 1 рабочей части инструмента от сты, куемого торца удаляют поверхностный слой быстрoрежущей стали до конструкционного материала на отрезок в, равный..О,! — 0 3 суммарного припуска под сварку заготовки рабочей части и заготовки 2 хвостовой части, и образовавшееся пространство запо. 1няют кольцом 3 из конструкционного материала, внешниH диаметр которого равен диаметру заготовки, а внутренний диаметр позволяет надеть его на выступающий вылет заготовки рабочей части, образовавшийся вследствие снятия слоя быстрорежущей стали. Материал, из которого сделано кольцо, должен быть подобным по химическому составу и физико-механическим свойствам материалу сердцевины заготовки рабочей части. Или же разделку кромок производят путем высверливапия отверстия в стыкуемом торце заготовки 2 хвостовой части на глубину О,! — 0,3 суммарного припуска под сварку заготовки рабочей и хвос1овой частей инструмента.

Учитывая различные пластические свойства свариваемых материалов при нагреBE, что затрудняет полное удаление окислов и загрязнений с торцов при осадке, а также биметаллическую конструкцию заготовки рабочей части, для улучшения ус;IoBHH удаления деформированного металла в грат при осадке угол формирования х ° формирующего устройства 4, охватывающего заготовку из быстрорежущей стали, выполняется на 3--5 больше, чем угол формирования а формируюгцего устройства 5, охватывающего заготовку из конструкционной стали. При этом истечение разогретого металла с торца заготовки из быстрорежу25010

2 щей стали менее затрудняется (тормозится) формирующими устройствами, чем истечение металла с торца заготовки из конструкционной стали, что позволяет уровнять скорости истечения разогретого металла в грат с обоих торцов заготовок. Это приводит к полному выдавливанию в периферию деформированного металла вместе с окислами и различными включениями.

Способ сварки проверен при соединении биметаллических заготовок режущей (рабочей) части инструмента, выполненной из быстрорежу1цей стали 02Р6М5 — внешний слой и стали 45 — внутренний слой с заготовками хвостовой части, выполненной из стали 45. Диаметр обеих заготовок 6 мм.

Угол формирования формирующих устройств, охватывающих заготовку из конструкционной стали, остается постоянным и равен его оптимальному значению (7 ).

При величине угла формирования формирующих устройств, охватывающих заготовку из быстрорежущей стали, равной 13, не удается получить глубокий упрочняющий пресс эффект в зоне сварки, в стыке обнаруживаются участки литых структур при металлографических исследованиях. При величине угла формирования формирующих устройств для заготовки из быстрорежущей стали 8 9 не достигается равной интенсивности истечения деформированного металла с обоих торцов заготовок, что приводит к неполному очищению стыка от

О к и,с г l o в и з а г р я 3 н 1 н H H .

При стачиванни перед сваркой поверхностного слоя быстрорежущей стали с заготовки рабочей части на отрезок, равный

0,08 суммарного припуска под сварку свариваемых заготовок, качественных сварных соединений не образуется из-за того, что заготовка из конструкционной стали разогревается быстрее, чем заготовка из быстрорежущей стали. Это приводит к тому, что деформируется лишь припуск заготовки из конструкционной стали, в то время как вылет заготовки из быстрорежущей ста IH практически не поддается или поддается неполностью деформации при нагреве и осадке, 1то не позволяет осуществлять сварку вообще.

Если стачиваемый отрезок быстрорежущей стали с заготовки рабочей части составляет 0,33 суммарного прин ска под сварку, происходит перегрев заготовки рабочей части, что приводит к вы .леску перегретого металла с торца заготовки рабочей части при осадке, и соответственно к неlIpoaapy, подрезам и т.д.

Параметры оптимальных режимов сварки заготовок составного биметаллического инструмента диаметром 6 мм, позволяющие получить качественные сварные соединения, приведены в таблице.

Металлографическими исследованиями и механическими испытаниями проверено и подтверждено получение качественных

1425010

Формула изоб ретения

3 сварных соединений заготовок инструмента.

Микротрещин, пор и других микродефектов в стыках сваренных заготовок не обнаружено. Распределение твердости в стыках сваренных заготовок равномерное. Твердость середины стыка из стали 45 практически не отличается от твердости основного металла хвостовой части из стали 45 за счет частичного отпуска от тепла верхнего слоя заготовки. Распределение твердости переходной зоны верхнего слоя: быстрорежушая сталь — конструкционная сталь не отличается от распределения твердости в стыке при качественной сварке цельных заготовок, выполненных из сталей 02Р6М5 и 45.

Механические испытания на загиб и разрыв показывают, что количество перегибов на 180 сварной заготовки до разрушения составляет 85 — 90% от количества перегибов основного металла биметаллической заготовки, временное сопротивление разрыву также практически равно временному сопротивлению разрыву основного металла биметаллической заготовки.

После сварки заготовкам составного биметаллического инструмента придают рабочей части требуемую форму методом горячей, холодной деформации или механической обработки: затем проводят их химикотермическую обработку, включающую цементирование в науглераживаюшей среде при

1180 — 1280 С в течение 4 ч и окончательную закалку от 1220 С с трехкратным отпуском по 1 ч при 560 С. Термообработанные заготовки подвергают заточке и испытаниям в производственных условиях.

Партия инструмента (фрезы Я8 мм, 50 шт), изготовленная из сварных заготовок с биметаллической рабочей частью, испытана в производственных условиях, все фрезы проработали до полного износа без разрушений по сварке.

Предлагаемый способ сварки обеспечивает получение качественных сварных соединений заготовок биметаллического инструмента диаметром 3 — 14 мм, создает опти мальные условия для деформации разно5

35 родных заготовок инструмента, которые дают возможность сочетать в одном способе сварки два процесса: сварку однородных материалов и сварку разнородных материалов, и позволяет значительно экономить дорогостоящие вольфрамосодержащне оыстрорежущие стали за счет возможности перевода конструкции мелкоразмерного биметаллического инструмента с цельной на сварную.

1. Способ контактной стыковой сварки, при котором заготовки устанавливают в формирующих устройствах, а затем осуществляют нагрев стыкуемых поверхностей путем. пропускания тока через припуски под сварку и осадку, отличающийся тем, что, с целью получения качественных сварных соединений заготовок составного металлорежущего инструмента, состоящего из биметаллической рабочей части, выполненной в виде тонкостенной трубы из быстрорежущей стали, заполненной конструкционной сталью, и хвостовой части из конструкционной стали, а также значительной экономии дорогостоящих вольфрамосодержаших быстрорежущих сталей, перед сваркой с биметаллической заготовки рабочей части инструмента, от стыкуемого торца удаляют слой быстрорежущей стали и заменяют его слоем конструкционной стали такой же толщины, при этом угол формирования формирующих устройств, охватывающих заготовку рабочей части. на 3 — 5 больше, чем угол формирования формирующих устройств, охватывающих заготовку хвостовой части.

2. Способ по п. 1, отличающиг1ся тем, что слой конструкционной стали получают путем надевания на выступ заготовки рабочей части кольца из конструкцнонной стали.

3. Способ по и. 1, от гичающиг1ся тем, что слой конструкционной стали получают путем выполнения в заготовке хвостовой части отверстия под выступ заготовки рабочей части и размещения выступа в этом отверстии.

1425010

О О O O С с) с) - - с )

С.) С.1 С! С) 0 0 O O 01 О

O O С:) O O

)Г) )Г) )Г) сг) СГ) 0 ) 0 1 О О 0) О

О С> Ы О С) Л Г) О О Г) О

С С О С C О О О О О О

С») С ) С») С») С ) С») С») С») C») С») ГЧ м с, с) с) с) с) с) м м с) cd

1

Е

O (-

О

О

С С С О О ОО O О О О б .г - -б

1 О

1 -Ф

1 и с) с! м м с) с) м м м с) Ц л,д

О О

О

Х сг) сг-) л г г

Г) СГ) Ю СГ) Ю сс) Ю Г) )Г) л л л л л л л л л г г г-- г r r» г» с м м со с с) м м

Х

О

I Ъ г г г г г г г» г г г г

O С), — С ) C 0 0) М М 0 М

1 Х а а (Е

ЯБ .с)

O Х

Е

Е

A л ( сс) О

О л) )Г; )Г ) СГ\ О ) СГ \ )Г) )Г) л л л л л л л л

О С О О О О О О

Г) Г) сг) л л л

О О

С1 М )Л Ю ) CO 0 1 О (Х

Х а

«3

cd

Р о

)g

О с))

I

Х

Х

Х

Р

И г

cd

О

cd

I с)

Х

П)

1

Х

Z а

Я

Х

Е

O ,,, с)!

4

Ц

Х

1с

O Е

Х О

Х

О !

Ф 1

Х сс!

Х с0 с)1

l)) Х

G а

I с

Х с) с

Х Х

Х O

С» а О

Х

Х O

О

I

О о с))

О

Х

Х

Х

E

O с»

Х

И

Х

Е»

Х Я

d) 2

Х а

О Х с) "„, Е (D cd )р и 1 а

\ ) л с))

О ):с

О)Х с о х а

)Х о

Р Х

О E с:с

)О О СС) cd cd а

Х с-

С С С С

О О О О О О л м с»)»- м л л л л л л

О О С С С

0 0 0 л м т- м) л л л

O О О

С

-О 0 л с), л л

С С

l4250l0

Составитель И. Фелицина

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 4722/14 Тираж 922 П одп исное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4