Способ сварки трением заготовок различного сечения

 

Изобретение относится к сварке трением . Цель изобретения - повышение качества сварных соединений. В процессе сварки толщина слоя метвлпа, перенесенного на заготовку большего сечения, возрастает и достигает заданной величины. В момент начала вращения этого слоя включают проковку. Применение способа позволяет сократить время сваркм и уменьшить потери металла, вытесняемого в грат. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК гя)з В 23 К 20/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1366336 (21) 4479123/27 (22) 04.07,89 (46) 30,03.91. Бюл. N. 12 (71) Одесское обьединение "Стройгидравли- ка" и Институт электросварки им. Е.О, Патона (72) Ю.А,Миргород, И.A.Öópóëü, В,Г.Станиславский, Л,И. Шемпер, Л,A. Миргород, Я.М, Гостомельский и О.А. Алексюк (53) 621.791.014 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1366336, кл, В 23 К 20/12, 1986, Изобретение относится к сварке трением и является усовершенствованием изобретения по авт,св. N 1366336.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений.

Сущность способа заключается в том, что проковку начинают в момент начала вращения слоя металла, перенесенного на заготовку большого сечения, т.е. при перемещении поверхности трения в первоначальное положение.

В предлагаемом изобретении используется явление "срыва" неподвижного слоя наплавленного металла, имеющее место в стадии инерционного завершения при сварке заготовок различных сечений.

Способ основан на контроле за моментом "срыва" неподвижного слоя наплавленного металла, На фиг.1 представлена осциллограмма изменения параметров при сварке трением; на фиг.2 — изменения давления Р, окружной скорости V, осадки Л! во времени t внешний вид сварного соединения и эпюры окружной скорости V (Л 1, — осадка при

„„Я „„1637983 А2 (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ЗАГОТОВОК РАЗЛИЧНОГО СЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварке трением. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений. В процессе сварки толщина слоя металла, перенесенного на заготовку большего сечения, возрастает и достигает заданной величины. В момент начала вращения этого слоя включают проковку. Применение способа позволяет сократить время сварки и уменьшить потери металла, вытесняемого в грат, 2 ил, нагреве; V< — окружная скорость срыва; t>—

BpeMR на рева; 7T — время торможения, tqp— время проковки).

На осциллограмме изменения параметров (фиг.1) Рк, Fnp. — осевое усилие при нагреве и проковке; и-частота вращения шпинделя; д — величина смещения поверхности трения; N — мощность тепловыделения в стыке, При формировании сварного соединения при комбинированной сварке трениеМ (фиг.2) обратное смещение поверхности трения проявляется как резкий — "срыв" слоя наплавленного металла, который начинает вращаться вместе с заготовкой меньшего сечения при окружной скорости

"срыва" Vс, Поверхность трения внутри соединения перемещается в сторону большей заготовки постепенно. Внешнее проявление смещения поверхности трения в виде "срыва" обьясня ется тем, что набл юдаемый на периферии выдавленный в грат металл изэа малой пластичности, обусловленной низкой температурой, не имеет возможности

1637983

20

50

55 пластического деформирования, Кроме того, он находится за пределами сечения меньшей заготовки, где давление, а, следовательно, тепловыделение, мало или вовсе отсутствует. В связи с этим смещением наплавленного металла возможно только рывком.

Продолжение сварки после "срыва" наплавленного металла не приводит к повышению качества соединений, так как обратное смещение поверхности трения в сторону заготовки большего сечения завершено, Пооперационное описание предложенного способа сварки трением заготовок неравных сечений заключается в следующем.

В качестве оборудования для реализации способа может быть использована любая машина для сварки трением, снабженная устройством для измерения величины смещения поверхности трения.

Принцип работы устройства основан на модуляции светового луча, отражающегося от движущейся поверхности.

Заготовка меньшего сечения устанавливается во вращающийся зажим, большего — в невращающийся. При этом ось светового луча расположена на заданном расстоянии

Aaq от торцовой поверхности заготовки большего сечения, Затем включают привод вращения и к свариваемым заготовкам прикладывают давление нагрева. Световой луч отражается от вращающейся заготовки. При этом происходит его модуляция за счет макронеровностей поверхности заготовки, В процессе сварки, по мере того как толщина слоя металла, перенесенного на заготовку большего сечения, возрастает, поверхность трения, по которой проходит граница между движущимся и неподвижным металлом, приближается к оси светового луча. В тот момент, когда толщина перенесенного металла (или величина смещения поверхности трения) достигает заданной величины дзвид под лучом окажется поверхность перенесенного металла, линейная скорость которого равна нулю. Модуляция отраженного луча при этом прекратится, что является сигналом на отключение привода вращения. Торможение вращаемой заготовки осуществляется эа счет сил.трения в стыке. При этом частота вращения уменьшается от номинального значения до нуля (фиг.1), Включение проковки (принудительное торможение и увеличение давления) осуществляют в момент обратного смещения поверхности трения в сторону заготовки с большим сечением (фиг.1 и фиг.2), В момент обратного смещения слой перенесенного металла, от которого отражается луч, получает вращательное движение (фиг.2) и луч модулируется.

Модуляция луча является сигналом на вкл ючение и роковки, длящейся в течение некоторого времени (времени проковки), сварка закончена. Сваренные детали извлекаются из зажимов сварочной машины.

На машине MCT — 2001 сваривают заготовки 25 мм иэ стали 40Х и ф 45 мм из стали

38Х2М ЮА.

Параметры сварки следующие.

Давление при нагреве Рн = 40 МПа; давление при проковке Рпр = 75 МПа; время нагрева tH = 6 с; начальная линейная скорость VH = 1,28 м/с; скорость "срыва" неподвижного слОя наплавленного металла Vc =

0,4 м/с; заданное значение слоя металла, перенесенного на заготовку большого сечения дзад = 2 мм; удельная энергия, выделяемая в стыке в период инерционного завершения W = 107 МДж/М, момент инерции вращающихся частей машины 1= 10 кг,м2..

По известному способу время торможения 1т = 5 0 с.

Осадка в стадии торможения Л I = 6,4 мм.

По предлагаемому способу tr = 4,5 с;

Л!т =5,8 мм.

После испытания на растяжение образца, сваренного по известному способу, разрушающие напряжение а на 8 — 12 ниже временного сопротивления о> для стали 40Х, При сварке по предлагаемому способу разрушающее напряжение о равно временному сопротивлению ае для стали 40Х.

Применение предлагаемого способа позволяет не только повысить качество, но также сократить время сварки и уменьшить потери металла, вытесняемого в грат.

Формула изобретения

Способ сварки трением заготовок различного сечения по авт.св. М 1366336, о тличающийся тем,что,сцельюповышения качества сварного соединения, проковку включают в момент начала вращения слоя металла, перенесенного на заготовку большего сечения.

1637983

, пЯв гн

P,Ydt

4ьа. Z

Редактор И.Сегляник

Корректор. Н.Ревская

Заказ 892 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ц ï

Составитель 3.Ветрова

Техред М,Моргентал