Способ сварки металлов трением

 

Использование: при сварке трением различных деталей для уменьшения начального момента трения. Сущность изобретения: на торце однсй из свариваемых заготовок выполняют кольцевую проточку с заданными размерами. При сварке заготовок из разнородных металлов проточку выполняют на торце заготовки из менее пластичного материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 табл. « Ј

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,5U, „1748978 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМЙТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР . ю1)з В 23 К 20/12, 20/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

54) СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ ТРЕНИМ

7). Использоьание: при сварке трением аэличных деталей для уменьшения началього момента трений; Сущность изобретеия: на торца одной из свариваемых аготовок выполняют кольцевую проточку с аданными размерами. При сварке заготоок иэ разнородных металлов проточку выолняют на горце заготовки из менее ластичного материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 абл. (21) 4805660/08 . . ( (22)? 1.03.90 ..: .:.:,: . Е (46) 23.07.92, Бюл. N 27 : (5 (71) Производственное объединение "Таган- р рогский. комбайновый завод -.. " н (72) В.Т,Волков и А,П.Старунов .. н (56) Янченко Ю.А., Сагапевич ь.М. Правка э сварных конструкций ультразвуком. Рефе- . э ративный сборник "Технология, органиэа- в ция . и механизация сваоочного — и производстива; 10-80-13, -M: 1980, с. 14. и

Авторское свидетельство СССР .. т

М 1240532, кл. В 23 К 20/12, 1984.

Сварка трением, Справочник. Под ред.

В.К,Лебедева и др. — Л,: Машиностроение, 1987, с. 56.

Изобретение относится к сварке трени- ние крутящего момент осуществляется неем:и может быть использовано при сварке сколькими спогобами, трением деталей комбайна.:.. - .., Известен споСоб сварки, в котором применяется наложение ультразвуковых колеВпроцессесваркитрениемэлектродви- баний, снижающих коэффициент трения и гатель и ходовая часть машины испйтывают предел .гекучести металла, что в caoio оче- о большие.нагрузки вследствие резкого воз- редьведеткснижению крутящегомомента. ъ растанйясопротивлениясиламвращения в Недостатком такого способа является «р начальнйй период сварки. Причем, чем бли- . то, что осуществить наложение ультраэвукоже диаметр заготовок к предельно допусти- вых колебаний на контактйрующих поверхмому диаметру заготовок, свариваемых на ностях свариеаемых заготовок трудно в данном оборудовании, тем эти нагрузки видунеобходимостипримененияультразвубольше. Это приводит к резкому снижению кового преобразователя большой мощноскоростйвращенияшпинделямашиныибы- . сти. строму износу оборудования, Для повыше- . Известен способ сваркй трением, в ко.ния надежности работы оборудования тором прй увеличении крутящего моментв необходимо уменьшить- величину макси- навалу Шпйнделямашиныавтоматически мального крутящего момента в начале про-, регулируется давление путем специального цесса сварки на стадии сухого трения и центробежногорегулятора,соединенногос активных деформаций металла, Уменьше- валом электродвигателя.

1748978

Недостатком такого способа является сложность доработки обычной машины таким регулятором, а также большие пиковые нагрузки на ходовую часть машины в начальный момент сварки.

Наиболее близким к изобретению является способ сварки трением, в котором уменьшение начального момейта трения осуществляется г1утем специальной подготовки торцовых поверхностей свариваемых заготовок. Эта цель достйгается уменьшением начальной поверхности контакта свариваемых заготовок одинакового диаметра путем выполнения на обеих заготовках выборок металла. В данном случае рассматриваем сварку заготовок ответственных конструктивных элементов, а также элементов, работающих в условиях динамических нагрузок, что определяет одинаковость геометрических размеров торцовых поверхностей заготовок, В известном способе предложено несколько вариантов уменьшения контактйрующих поверхностей свариваемых заготовок, B виде снятия фасок под углом

2-5О, диаметром D> = (0,5 — 0„8}D, глубиной

h«0,8 и в виде сверления отверстий в тор-" цевых поверхностях обеих заготовок глубиной I «!, где О-диаметр заготовок, — осадка одной заготовки, Известно, что средний по сечению коэффициент трения изменяется также, как и момент трения и является функцией многих переменных. Он зависит от температуры на поверхности трения, давления, скорости относительного движения в рассматриваемой точке этой поверхности, прйчем чем дальше от центра вращения отстоит рассматриваемая точка, тем меньший коэффициент треййя в этой части заготовки.

Поэтому степень умейьшения начального момента. трения, предложенная по первому варианту путем снятия фаски по наружному диаметру,"малоэффективна. По второму варианту," во-первых, не указываются диаметры отверстий, что является сущеСтвенным параметром для сварного шва, э во-вторых, указайная величина глубийй бтверстий ос лабит несущую способность сварного соединения, так как его площадь будет, определяться величиной первоначально контактируемых площадей заготовок. Кроме этого, общим- недостатком предложенйых вариантов является необходимость подготовки торцовых поверхностей у обеих заготовок, причем с использованием, как минимум, двух переходов (торцовка — снятие фасок под углом 2-5, торцовка — центровка — сверление), что повышает трудоемкость сварки, 50 шины вращается с постоянной скоростью

Результаты изменения соотношения площадей выборки Я! к полной поверхности торца заготовки 3 на относительное изменение скорости вращения шпинделя Ь 7, при глубине выборки Ь = 1/3! приведены в таблице.

Лабораторные исследований и анализ полученных данных показал, что наименьшее изменение скорости, а следовательно и

Целью изобретения является повышение надежности работы оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что соединяемые цилиндрические заготовки с

5 выборками приводят в контакт с приложением усилия сжати при одновременном относительном их перемещении, при этом скорость относительного перемещения по. стоянная, но, выборку производят в виде

10 кольцевой проточки в одной из заготовок с соотношением диаметров DI = 2(D2 - Оз ), где О â€”; Dz — больший диаметр проточки, вйполненной в пределах

0,75-0,8501; Оз — меньший диаметр проточ15 ки; а глубина проточки b = 1/3I, где I — длина деформируемой части заготовки. При сварке заготовок из разных по составу сталей выборку производят в заготовке из менее пластичного материала, 20 В виду того, что в начальный момент сварки площадь контактируемых поверхностей уменьшается за счет выборки, в одной иэ заготовок снижаются пиковые нагрузки на ходовуЮ"часть машины. Процесс сварки

25 проходит без резких снй>кений скорости вращения шпинделя машины, что повышает надежность работы оборудования, На фиг. 1 изображены заготовки перед сваркой; на фиг, 2 — то же, после сварки; на

30 фиг. 3 — то же, подготовленные для сварки предлагаемым способом.

Сущность способа заключается в том, что в одной из заготовок по торцу выполняется кольцевая "выборка металла в соотно35 шении диаметров DI = 2(О - Оз ), где Di— диаметр заготовки; Р2 — больший диаметр выборки, выполненный в пределах 0,750,85D1; Оз — меньший диаметр выборки, определяемый из вышеприведенной

40 формулы. ГлуЬину выборки Ь для качественного соединения, как показали металлографические исслед ован и я, достаточно выбрать равной Ь =1/31, pe! — длинадеформируемой части заготовки, В виду того, что в начальный момент сварки площадь контактируемых поверхностей уменьшается за счет выборки в одной иэ заготовок, снйжаются пиковые нагрузки на ходовую часть машины, и шпиндель ма1748978 наименьший начальный крутящий момент ных для сварки трением, осуществляется отна валу шпинделя наступает при $1- 0,5S, носительно симметричная пластическая дечто соответствует соотношейию диэметрбв " формтция заготовок, 01 - 2(Ог - Оз ). Из условия получения Кэк показали исследования. макрошлиг „ большей эффективности снижения момента 5 фа сечения образца сварки разноименных трения и лучших условий гратовыделения металлов, более рэвйомерная пластическая . целесообразнее кольцевую проточку вы- деформация получается при торцовой выполнять в районе средней окружности тор- борке у заготовки иэ менее пластичного мецовой поверхности заготовки, таковыми . талла эа счет лучших условий теплоотвода в параметрами кольцевой проточки должны 10 более пластичную заготовку в виду большебыть;::,::,:.:: . ::, -:. ::- .: .:.::;: го ее сечения в начальный перйод сварки, Ог — наибольший диаметр проточки, вы- -:: На ПО "Таганрогский комбайновый заполненный в пределах 0,75-0,&501;::..":.-: .::: ..: вод" по предложенному способу сварки треОз — нэименьшийдиаметрпроточкиоп--: нием была изготовлена опытная партия ределяется из вышепрйведенной формулы; 15 "вал-шестерня" 54-60860, входящая в мост

После подготовки торца::детали под ведущих колес самоходного зерноуборочсварку производится сварка трением двух ного комбайна. заготовок. Для этого заготовку с проточкой После изготовления деталей по предло- .

1 приводят во вращение и прйжимают к . женному способу были проведены сравнигладкому торцу заготовки 2; закрепленному 20 тельные стендовые йспытания. Результаты неподвижно. Начинается сухое трение кон- исследований положительные. Сварка детатактирующих:торцов,: крутящий момент и .: лей по предложенному способу позволяет .. мощность тепловйделения возрастают. Под сэкономить 30 тысяч рублей за счет сниже, влиянием температуры металл стэйовится ": ния расхода легированного металла.

: более пластичным, получается тонкий слой 25 Ф ор мул а: и зоб рете ния .расплава легкоплавкой. эвтектики между -" 1. Способсварки металлов трением, при трущимися торцами. Скорость нарастания котором предварительно подготавливают сопротивления силам вращения значитель- торцы заготовок, при этом уменьшают пло. -, но уменьшается. Разогретый металл вытес- щади контактйрующих поверхностей, о т л иняется в грэт. Постепенно по мере усадки в 30 ч а ю шийся тем. что, с целью повышейия . контакт вступает оставшаяся часть торцо- . надежности работы оборудования путем . вых поверхностей заготовок, предвэритель-. уменьшения начальйого момента трейия, но подогретая теплом, выделившимся на . -уменьшают площадь контактирующих поэтом этапе;; .:- . :,:;. .....;: - верхностей свариваемых заготовок, выполПри этом, в отличие от известного спо- 35 няя на торце одной из заготовок кольцевую собэ, на процесс сварки одньвремейно дей- проточку, размеры которой выбирают из соствуют два противоположных фактора, отношений интенсивность одного иэ которых убйвает по мере нарастания ее у другого. Одним .. ::.:.:.. D> =2(0г -Оз): . фактором является рассмотренное выше 40 снижение скорости увеличения сил сопро-" -: :: -- - Ь = 1/3I, тивленйя вращению. Ко вторОму фактору Огносятса «вления, связанные с постепеннйм где 01 — диаметр заготовки; .. вовлечением в йроцесс сваркй относитель- : :-. Ог — больший диаметр кольцевой проН0 холодных участков торцовйх поверхно- 45 точки, Ог = (0,75-0,85)01;

"creA Заготовок и, следовательно, с Оз — меньший. диаметр кольцевой про увеличением сил сойротивления вращению ""точки; и мощности тепловыделения." ::.:. . ::-.- :. : ..: Ь вЂ” глубийа проточки;

Постепенно процесс тепловыделения I — длина деформируемой части заготовстабилизируется на уровне установившего- 50 ки, ся момента. В силу этих факторов скорость 2, Способ по и, 1, отличающийся вращения шпинделя изменяется незйэчи-, тем, что в случае сварки заготовок с различтельно, ходовая часть машины не испытыва- ...:.: ными физико-механическими свойствами, : et удэрнонарастающйх нагрузок, а при кольцевуюпроточкувыполняютнаторцезэсварке разноименных металлов, характер- 55 готовки из менее пластичного материала. с

1748978

1748978

Составитель А.Ливак

Редактор И.Ванюшкина Техред М,Моргейтал Корректор О.Кундрик

Заказ 2551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета tio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4> 5

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