Способ соединения внахлест листов из алюминия и стали

 

Использование: в химическом и общем машиностроении, электротехнической и электронной промышленности при соединении внахлест листов из алюминия и стали. Сущность изобретения: на поверхности алюминиевой детали выполняют выступы прямоугольной конфигурации с шириной равной 0,45-0,6 их высоты и с прорезью посредине торца на всем протяжении noИзобретение относится к способам соединения листов алюминия и стали защемлением с элементами холодной сварки и может быть использовано в химическом и общем машиностроении, электротехнической и электронной промышленности. Целью изобретения является повышение качества соединения внахлест листов алюминия и стали путем исключения образования неплотностей в зонах сопряжения канавок с выступами. На фиг. 1 показаны подлежащие защемлению и сварке детали (верхняя деталь с прямоугольным выступом выполнена из следнего. На стальной детали выполняют канавки с прямоугольным и трапецеидальным , с расширением к основанию участками . На основаниях канавок выполняют треугольные выступы. Глубина прорези в выступе алюминиевой детали равна длине боковой грани треугольного выступа. Глубина прямоугольной части канавки составляет 0,35-0,65 высоты прямоугольного выступа. Угол наклона между боковыми гранями треугольного выс гупа в основании канавки выполняют в пределах 45 - 70°. Наклонные стенки канавки и боковые грани треугольного выступа параллельны, расстояние между ними равно половине ширины выступа алюминиевой детали. Способ исключает образование неплотностей в зонах, сопряжения канавок и выступов соединяемых поверхностей, что позволяет получить плотное и качественное соединение внахлест листов из алюминия и стали. 3 ил., 3 табл. алюминия, нижняя деталь с канавкой и треугольным выступом - из стали) где а - ширина прямоугольного выступа на алюминиевой детали (соответственно, ширина прямоугольной части канавки на стальной детали); Ь - глубина прямоугольной части канавки на стальной детали; h - высота прямоугольного выступа на алюминиевой детали; на фиг.2 - момент начала операции совмещения, защемления и сварки деталей; на фиг.З - момент окончания процесса защемления и сварки и получения готового изделия из алюминиевой и стальной деталей . Ј ( ,ч |М 00 00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 23 К 20/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ. СССР) 4Q jfgyg„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877650/08 (22) 25.10.90 (46) 30.05.93, Ьюл. гЬ 20 (71) Московский химико-технологический институт им,Д.И.Менделеева (72) Г.Г.Рекус, М.Т.Чирков, В.Г,Рекус, И.Н.Волков и М.Н,Ляшенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 371043, кл. В 23 К 20/00, 1971.

Техника и наука, 1983, М 11, с.29, (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ВНАХЛЕСТ

ЛИСТОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И СТАЛИ (57) Использование: в химическом и общем машиностроении. электротехнической и электронной промышленности при соединении внахлест листов иэ алюмйния и стали.

Сущность изобретения: на поверхности алюминиевой детали выполняют выступы прямоугольной конфигурации с шириной равной 0,45-0,6 их высоты и с прорезью посредине торца на всем протяжении поИзобретение относится к способам соединения листов алюминия и стали защемлением с элементами холодной сварки и может быть использовано в химическом и общем машиностроении, электротехнической и электронной промышленности, Целью изобретения является повышение качества соединения внахлест листов алюминия и стали путем исключения образования неплотностей в зонах сопряжения канавок с выступами.

На фиг.1 показаны подлежащие защемлению и сварке детали (верхняя деталь с прямоугольным выступом выполнена иэ

„„5U „„1818188 А1 следнего. На стальной детали выполняют канавки с прямоугольным и трапецеидальным, с расширением к основанию участками. На основаниях канавок выполняют треугольные выступы. Глубина прорези в выступе алюминиевой детали равна длине боковой грани треугольного выступа.

Глубина прямоугольной части канавки составляет 0,35-0,65 высоты прямоугольного выступа. Угол наклона между боковыми гранями треугольного выступа в основании канавки выполняют в пределах 45 — 70.

Наклонные стенки канавки и боковые грани треугольного выступа параллельны, расстояние между ними равно половине ширины выступа алюминиевой детали. Способ иск- Б. лючает образование неплотностей в зонах сопряжения канавок и выступов соединяемых поверхностей, что позволяет получить плотное и качественное соединение внахлест листов из алюминия и стали. 3 ил., 3 табл. алюминия, нижняя деталь с канавкой и треугольным выступом — из стали) где а— ширина прямоугольного выступа на алюминиевой детали (соответственно, ширина прямоугольной части канавки на стальной детали); Ь вЂ” глубина прямоугольной части канавки на стальной детали: h — высота прямоугольйого выступа на алюминиевой детали; на фиг.2 — момент начала операции совмещения, защемления и сварки деталей; на фиг,3 — момент окончания процесса эащемления и сварки и получения готового изделия иэ алюминиевой и стальной деталей.

1818188

Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом. На листах алюминия путем прокатки, литья или фрезерования выполняют выступы прямоугольной формы с прорезью посредине на всем протяжении выступа, а на стальных листах путем прокатки, литья и фрезерования выполняют равнообъемные канавки прямоугольной формы с расширением к основанию, на котором выполняют треуголь- 10 ный выступ в соответствии с фиг.1 — 3, затем соединяемые детали изделия, после соответствующей очистки и обработки сопрягаемых поверхностей, совмещают и прессуют.

В процессе прессования более мягкий пря- 15 моугольный выступ алюминия, упираясь о треугольный стальной выступ на дне канавки, под действием усилия прессования деформируется и перемещается по поверхности треугольного более твердого вы- 20 ступа, при этом за счет сил трения и сопутствующей прессованию деформации металлов (особенно алюминия) возникают очаги (элементы) холодной сварки.

Одновременно с этим в процессе дальней- 25 шего прессования происходит, поддействием заостренного треугольного выступа на дне канавки, разделение прямоугольного выступа на две части, каждая из которых деформируется и запрессовывается в соот- 30 ветствующую нишу канавки. В результате этого процесса образуется соединение, прочность и надежность которого обусловливается наличием защемления с элементами холодной сварки металлов, На 35 подготовительном этапе при отсутствии необходимости серийного производства выступы и канавки на подлежащих соединению деталях могут быть выполнены путем фрезерования, При широком серий- 40 ном производстве формирование выступов и канавок может быть выполнено путем отливки деталей, подлежащих соединению, с последующей механической обработкой кромок в зонах сопряжения выступов и ка- 45 навок. Прямоугольные выступы могут быть сформированы и путем прокатки или литья, а канавки путем литья или прокатки прямо угольной части с последующим фреэерованием расширенной части канавок. 50

Ниже приведены примеры реализации предложенного способа и анализ полученных опытных данных, на основании которых даны наиболее целесообразные усредненные соотношения размеров выступов и ка- 55 навок, которым отдается наибольшее предпочтение при использовании предложенного способа, Количество швов соединения (количество выступов и канавок). обеспечивающих плотное и достаточно прочное соединение листов алюминия и стали при использовании предложенного способа определяется в каждом конкретном случае исходя из конкретных заданных условий работы и характера нагрузки данного соединения.

Пример 1. Для сварки алюминиевого и стального листов размерами 200 х 300 мм, толщиной соответственно 10 и 20 мм, на алюминиевом листе были выполнены фрезерованием прямоугольные выступы шириной 3 мм и выстой 6 мм, а на стальном листе канавки с шириной, равной ширине выступов и углом наклона боковых стенок канавок в их расширенной части, равным 60 . Прямоугольные выступы были разрезаны посредине вдоль на всю длину фрезой, заточенной по радиусу во избежание появления трещин в развитие разреза, на глубину 4 мм, что соответствует длине боковой грани треугольного выступа на дне канавки.

Всего было выполнено пять выступов и канавок по всей ширине заготовок с расстоянием между ними 68 мм и краями по 4 мм.

Затем заготовки были совмещены по выступам и канавкам и прессовались.

Исследование сварных швов, полученных при этом, показало, что канавки равно-. мерно заполнены металлом швов без зазоров, при этом дефектов на поверхности алюминиевой детали не обнаружено.

Пример 2. Для сварки алюминиевого и стального листов толщиной 12 и 25 мм с размером 400 х 500 мм были выполнены выступы на алюминиевом листе и канавки на стальном листе по примеру 1 с углом наклона 45, После прессования было проверено качества сварки швов и поверхности полученного изделия. При этом заполнение шва было полным, деформации на поверхности сваренных листов не обнаружено.

Пример 3, Для сварки алюминиевого и стального листов размером 250 х 300 мм толщиной 15 и 25 мм соответственно, были выполнены выступы на алюминиевом и канавки на стальном листе по примеру 1 с углом наклона 70 . Проверка сварного шва показала, что нарушений в шве и на поверхности изделия не имеется.

Данные других примеров приведены в табл.1 — 3.

Анализ опытных данных, приведенных в примерах 1.— 3, а так же в табл. 1 — 3, показывает, что при малых значениях отношения 4/h вследствие возникающей в начальный период прессования некоторой деформации выступа (выступ высокий и узкий) имеет место неплотное соединение.

При этом возможно появление некоторой части металла выступа между плоскостями .

1818188

Таблица 1 а/h (h=10 мм) Результаты опытных данных

Неплотное соединение, наличие заметных вмятин

То же

Плотное соединение, отсутствие вмятин

То же

0,35

0,4

0,45

0,5

0,6

0,7

0,8

Недостаточно надежное защемление, неполное заполнение канавки

Недостаточно надежное защемление соединения, обуславливающее наличие вмятин на поверхности алюминия (на более мягком металле). Аналогичное явление наблюдается и при малых значениях отношения b/h и малых значениях угла заострения 5 треугольного выступа. В то же время, при больших значениях отношений б/h, Ь/h и угла заострения треугольного выступа вследствие недостаточно полного заполнения канавки так же имеет место ненадежное 10 защемление и вызванные этим снижение прочности соединения, Опыт показывает, что наиболее удовлетворительные результаты получаются при следующих усредненных значениях указан- 15 ных соотношений и угла заострения: а/h=(0,45 — 0,6), Ь/h = (0,35 — 0,65) и угол: 45 — 70 .

При этом достигается достаточно плотное качественное соединение листов без, наличия заметных вмятин на поверхности 20 алюминия, обеспечивающее вместе с тем надежную прочность.

Таким образом, при использовании предложенного. способа интегрально достигается высокое качество соединения, 25 обусловленное совместным действием эащемления и элементов холодной сварки.

Как видно из изложенного, использование предложенного способа позволяет получить плотное и прочное соединение 30 алюминиевых и стальных деталей без нару- ., шения поверхностей изделия.

При необходимости, в ответственных случаях соединения деталей по предложенному. способу швы изготовляют и по длине 35 и по ширине во взаимно перпендикулярных направлениях.

Предложенный способ может быть использован и при соединении других разнородных металлов и пластичных материалов, Формула изобретения

Способ соединения внахлест листов из алюминия и стали, включающий выполнение выступов на листе из алюминия, выполнение равнообъемных им канавок на листе из стали, сопряжение выступов с канавками и последующее прессование листов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества соединения путем исключения образования неплотностей в зонах сопряжения выступов с канавками, выступы выполняют прямоугольными с шириной, равной 0,45 — 0,6 их высоты, и с прорезью посредине торца на всем протяжении последнего, канавки выполняют с прямоугольным и трапецеидальным с расширением к основанию участками, на основаниях канавок выполняют треугольные выступы с углом между боковыми гранями 45 — 70, причем наклонные стенки канавки и соответствующие боковые грани треугольного выступа параллельны, и расстояние между ними равно половине ширине прямоугольного выступа, глубина прорези в прямоугольном выступе равна длине боковой грани треугольного выступа, профиль прямоугольной части канавки соответствует профилю прямоугольного выступа, а ее глубина составляет 0;35 — 0,65 высоты прямоугольного выступа.

1818188

Табл и ца 2

Таблица 3

Результаты опытных данных

Угол на выступе, град

90

Неплотное соединение, не надежное защемление и не полное заполнение канавки

То же

Плотное соединение, надежное защемление и заполнение канавки

То же

Не плотное соединение — не надежное защемление и заполнение канавки, снижение прочности

То же

1818188

Фи . 2

Ч иг.З

Составитель Г, Рекус

Редактор Л Народная Техред М. Моргентал Корректор С Юско

Заказ 1918 Тираж 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