Способ соединения металлических деталей

 

Использование: при соединении металлических деталей из высокопрочных специа л ь н ы х сплавов с и с п ол ь з о в ани ем инерционной , сварки трением Сущность Изобретения: свариваемые детали изготавливают с наружными диаметрами, соотношение которых выбирают в пределах от 1,2:1 до 2,0:1. При соединении полых деталей их изготавливают с толщиной стенок, соотношение которых выбирают в тех же пределах, 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

„, ЬЦ,„1799316 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 23 К 20:/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

О ПИСАсН Й Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

K ПАТЕНТУ

1, .-... ..:; . .;:.:.:,- 2 (21) 4742715/08 .... " : ": (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕ(22) 19,12.89 . - ;: :.::,:. -СКИХ ДЕТАЛЕЙ (46) 28;02.93. Бюл. М 8 :.:::"..: - (57) Использование: при соедийении метал(31) 286912 ...;:;- „ . личеСких деталей.из высокопрочных специ(32) 20.12.88 .....:.. :..:: альных. сплавов с. использованием (33) US -: . ..: -, ... - инерционной .суваркй:трением. Сущность (71) Юнайтед Текнолоджиэ Корпорейшн:изобретения: сваривэемые Детали изготав(US): .::: .,: .:;,- :. "ливают с наружными дйаметрами, соотно- -, (72)ДжэкСэнфорд;Деннис КристоферСтю- шение которых выбирают в пределах от арт и Энрике:Эдгар Монтеро(03):..:: - . 1,2:1 до 2;0:1. При соединении полых дета- (56) Сварка трением, Справочник под ред, лей их изготавливают с толщиной стенок, B.Ê.Ëåáåäåâà и др. Л;: Машиностроение, ... соотношение. которых выбйрэют в тех же

1987, с. 125-140. - пределах, 2 э.п.ф-лы, 4 ил. *, 1 иФ ! л

I IC

Изобретение относится к области сов- :.. ем при вращении двтзлед относительно динения металлических деталей с использо- друг друга и приложении давления. ванием инерционной сварки трением и: Фиг,1показываетсплохшнуюдеталь,со-может быть использовано при соединении . единяемую со сплошной деталью согласно деталей иэ высокопрочных специальных . изобретению. Как показано на фиг. 1, деталь сплавов, в частности при ремонте изделий.: А должна соединяться с детальЮ 8, причем: К) ..

Целью изобретения является повыше- деталь А имеет меньший диаметр 0>, чем ние качества сварного соединения за счет диаметр 0> детали В, Детали должны быть обеспеченйя соединения сварйваемых де- расположеныьсоосйо. При этом детали иметалей по всей площади их взаймодействият. ют разность рааичсов, b. И и ЬR . ОчевидНа фиг. f показаны параметры двух со- но, что ЬR u AR будут равными и равны единяемых сплошных заготовок; на фиг.2- (О -0 )/2. . параметры двух соединяемых полых звгото- .: Фиг. 2 пеказыаает геометрию ссадине- ) и . . вок; на фиг, 3 — макросйимок соединения; ния при сварке полых деталей, например, (Д. обраэовайного полыми заготовками; на фиг. труб согласно изобретению. Деталь А долж4 — .схематический вид сварного изделия, на соедингяться с деталью В, причем детали полученного согласно изобретению, пока-. А и 8 устанавливаются соосмо. Деталь А. зывающий криволинейную зону сварного .. имеет толщийу стенки Т®, а деталь В - большва.: . шую толщину. стенки Т . Деталь А имеет

Сущность описываемого способа соеди- . внутренний диаметр 1D® и наружный дианения деталей заключается в том, что сое- . метр 00е, тогда какдеталь В имеет внутрендиняемые детали устанавливают соосно и ний диаметр 1С4 и наружный диаметр 008. сваривают их инерционной сваркой трени- 8 и 8 обозначают ступень, которая будет

1799316

3 образовываться на детали В, соединяемой .ких к толстым деталям 1,3 — 1,5. Как было посредством инерционной сварки с де- указано, опытным путем можно определить талью A. отношение, необходимое для. других сверхРазмеры деталей, необходимые для до- прочных материалов. Наиболее эффективстиженияцелиизобретения,зависятотпри- 5 ное соотношение размеров лежит в меняемого материала; т.e .. отношение пределах от 1,2:1 до 2,0:1, толщин и, следовательно, размеров ступе- Изобретейие можно применять, когда ней(ЛВ, hR" или.S и S на фиг. 1 и2) будут требуется сваривать изделия, изготовленизменяться в зависимости от. материала, ные из идентичных сверхпрочных сплавов. причем их лучше ecего определять с по- 10 Также изобретение можно:применять втом мощью лабораторных экспериментов. — случае, когда требуется сварка эквивалентДля данного примера -с никелевым,. ных сверхпрочных сплавов. Чтобы быть эксверхпрочным материалом, полученным по- . вивалентными, сверхпрочные сплавы рошковой металлургией (на основе сверх- должны также иметь разность температур прочного сплава); который имеет 15 .рекристаллизации и плавления в пределах номинальный состав 12% хрома, 18% ко- 100 F(37,78 С). бальта, 3,2% молибдена,. 4,3 j титана,.5%. На фиг. 3 представлен макросйимок с алюминия, 0,8% ванадия, 0,02% бора, увеличением в 20 раэ, показывающий зону

0,06% циркония, остальное никель), с раз- сварного шва, образованйую при инерционмером 10,5 или меньше согласно стандарту 20 ной сварке согласно изобретению, и неASTM; который подвергли термообработке; сплавление в зоне сварного шва, которое не. включая термическую обработку на твердый проникает вглубь первоначальных раэмераствор при температуре 2065 F (1130 С); ров более тонкого изделия. закалку в масле от этой температуры и по;: . Как можно увидеть на фиг. 3, эона свар- следующую низкотемпературную термооб-. 25 ного шва при инерционной сварке имеет работку, включая нагрев до.1600 .(871 C), " значительную степень кривизны. Изогнутая

1800О F (982 С), 1200Î F (649 С) и 1400 F зойа шва прй инерционной сварке, показан(760 С),и имеющий минимальный предел ная на фиг. 5; является важным результатом текучести при температуре 1300 F (704 С) . использования описываемого изобретения, 150 кг/кв.дюйм, соотношение диаметров 0 30 причем степень кривйзны различна для рази Da,показаййоена фиг.1,илитолщинсте- личных материалов или изменений других нок Т> и Т> на фйг. 2 должно составлять от условий. Это именно изогнутая зонасварно примерно 1,5 до 1,7. Таким образом, co ro шва, образующаяся во время инерционссылкой на фиг. 4 и на примере соединения иой сварки, вызывает направленный полых изделий из этого материала, тонкое 35 выплеск материала и регулирует положение изделие с толщиной стенки 0,200 дюйма и величину остаточного несплавления в зо(5,08 мм) будет успешно соедийяться.с тол - ": не сварного шва. стым изделием, имеющим толщину стенки -; .. Как показано на фиг. 4, касательная к0,390-0,340 дюйма (7,62-8,63 мм). криволинейной зоне сварного шва образуЙзобретенйе дрименяетсядля соедине-. 40:ет с осью вращения угол а меньший 90 . о ния деталей; у которых внешняя и вйутрен- Угол а на фиг. 3 равен примерно 70 . няя ступени S и S, показанные на фиг. 2; по . Цель изобретения достигается при угле существу одинаковы. Однако в объеме иза-, . а=50 — 80 . бретения возможны различные ступени . Изобретение эффективно при использомежду внутренним и наружным диаметра- 45 вании его для ремонта поврежденных из@еми, в случае, если обе ступейи йопадают под лий; например, деталей газотурбинного предпочтительный предел соотношения двигателя посредством сварки, Такое поразмеров этих ступеней, например l,5-1,7 ..вреждениеможет возникнуть вовремя при-. для описанного выше примера. Таким обра- менения или изготовления из-за ошибок в зом, например; при соедийении изделия с 50 механической обработке. Обычной процетолщиной стенки 0,200 дюйма (5,08 мм) пре- . дурой является удаление поврежденного дел толщины изделий, при котором мбжно . участка с неповрежденного участка посредбудет успешно соедйнять детали, составля- ством механической обработки и затем эает от 0,050 до 0.070 дюйма. (1,07-1,77 мм). мейа поврежденного участка

В другом примере материал:укаэанного 5 неповрежденным участком посредством состава, но который подвергли другойтер-: инерционной сварки. Очевидное требовамообработке, которая обеспечивает мень- . нее — это то, чтобы несплавление в зоне ший предел текучести и больший предел сварного шва йе уменьшало прочность иэудлинения при повышенных температурах, делия. Как указано, обычный способ инеримеет заданное отношение размеров тон1799316

6 ционной сварки не отвечает этому крите- - Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я рию(когда сваривают высокопрочный сплав . 1. Способ соединения металлических или высокопрочный сплав, полученнйй no-, деталей; при котором детали:устанавливают рошковой металлургией),поскольку не- соосно и сваривают их инерционной сварсплавление в зоне -сварного шва.не будет кой трением при вращении деталей относи. удалено в результате механической обра- 5 тельно друг друга и приложемии давления, .ботки сваренного иэделия. Альтернативы, . о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью каждая йэ которых нежелательна, заключа- повйшения качества сварного соединения

: лйсь в оставлении несплавления в зоне за счет обеспечения соединения свариваесварного шва и/или уменьшении всего диа- мых-деталей по:всей площади их взаимодейметра:иэделия ниже первоначального рас- 10 ствия, свариваемйе детали изготавливают четного диаметра.. :: .::::,:: с наружными дйайетрами," соотношение коВиэуально можнолегко увидеть. что со- торых выбирают в пределах от 1,2:1 до гласйо. настоящему изобретению, часть . 2,0:1. стенки толстого Сечейияможйо приварить к стенке тонкого сечения, первоначально об- 15 2; Способ пО и. 1, о т л и ч.а:io шийся работанной до размера и что можно сде- .. тем; что детали изготавливают из. сверхлать так; чтобы несплавление в зоне . прочных сплавов„ полученных порошковой сварного шва находилось снаружи первона-:: металлургией. чальнаго дйаметра, позволяя тем самым увеличить размер ремонтируемой части из- 20. . 3. Способ по и. 1, отличающийся делия.- которое должно механйчески обра- тем, что в случае соединения полых деталей батываться до первоначального расчетного детали изготавливают C толщиной стенок, размера С полным удалением несплавления -, . соотйошенйе которых выбирают в пределах в зоне сварйого шва. : (.,: от 1,2:1 до 20:1.

1799316

ФР2. 2

20 X.:

8 ° $

Составитель Э. Ветрова

Техред М.Моргентал Корректор Л; Пилипенко.Редактор С. Кулакова

Заказ 785 Тираж . . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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