Способ сварки нахлесточных соединений


 

B23K97 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2467844:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области сварки неподвижной сжатой дугой и может быть использовано для получения нахлесточных соединений плазменной сваркой электрозаклепками в случае, когда не требуется герметичности соединения. Способ включает возбуждение дежурной дуги и последующее прижатие свариваемых деталей плазмотроном. Далее включают рабочую сжатую дугу и проплавляют обе детали. При этом образуют сварочную ванну в виде точки. Расплавленный металл выдавливают на периферию сварочной ванны с образованием сквозного отверстия в центре точки с тороидальной формой оплавления кромок деталей. Затем дугой действуют на внутреннюю поверхность отверстия. Прогревают границу нахлеста и сохраняют отверстие при кристаллизации после отключения дуги. Техническим результатом изобретения является повышение прочности сварного соединения и обеспечение надежного контроля качества соединения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для получения нахлесточных соединений плазменной сваркой электрозаклепками, когда не требуется герметичности соединения.

Известно сварное нахлесточное соединение (Сварное нахлесточное соединение. SU. Авторское свидетельство №1530389. Опубл. 23.12.89 г. Бюл. №47). Соединение выполнено в виде точки с полным проплавлением ближней к источнику тепла и частичным проплавлением дальней от источника тепла деталей. Образованное ядро точки имеет головку определенного диаметра и высоты.

Однако известное соединение обладает невысокой прочностью соединения при разрыве, которая зависит от площади сечения точки между свариваемыми деталями.

Известен способ дуговой сварки электрозаклепками, при котором собранные внахлестку свариваемые детали сжимают за пределами формируемой электрозаклепки и возбуждают дугу. Производится сквозное проплавление ближней детали и частичное проплавление дальней по отношению к дуге детали (Способ дуговой сварки электрозаклепками. SU. Авторское свидетельство №1440641, опубл. 30.11.88 г. Бюл. №44). Этот способ, взятый за прототип, обеспечивает качественное удаление окисной пленки и стабильное формирование сварной точки.

Однако при этом способе точка получается с малой площадью сечения расплава между деталями, поэтому сварное соединение имеет малую прочность. При данном способе сложно контролировать качество провара соединения из-за отсутствия полного провара дальней свариваемой детали.

Техническими результатами предлагаемого способа сварки нахлесточных соединений является повышение прочности сварного соединения, обеспечение надежного контроля качества соединения за счет внешнего осмотра и обеспечение прохождения жидкой или газовой среды с одной стороны соединения на другую.

Сущность способа состоит в том, что при сварке нахлесточных соединений неподвижной сжатой дугой возбуждают дежурную дугу, прижимают свариваемые детали плазмотроном, включают зависимую дугу, проплавляют обе детали, образуют сварочную ванну в виде точки, расплавленный металл выдавливают на периферию ванны, образуют сквозное отверстие в центре точки с тороидальной формой оплавления кромок деталей, после чего дугой действуют на внутреннюю поверхность отверстия, прогревают границу нахлеста и сохраняют отверстие при кристаллизации после отключения дуги. Образовавшееся отверстие позволяет проплавить границы нахлеста, увеличивает нагрев, а следовательно, диаметр нижней детали, повышая площадь сечения свариваемых деталей, а образуемое после кристаллизации отверстие повышает жесткость соединения за счет тороидального кольца, что повышает прочность всей сварной точки. За счет увеличения наружного диаметра соединения уменьшается концентрация напряжений в сечении между деталями при их нагружении. За счет этого увеличивается статическая прочность соединения на разрыв и его выносливость при переменных нагрузках.

Способ реализуется следующим образом. Процесс начинается с возбуждения дежурной дуги внутри плазмотрона, между вольфрамовым электродом и соплом. Возбуждение может производиться или осциллятором или замыканием угольным электродом. После этого плазмотроном с изолированной от сопла насадкой прижимают свариваемые детали в нужном месте и через управляемые тиристоры включают зависимую, т.е. рабочую дугу, горящую между электродом и свариваемыми деталями. Процесс сварки сжатой дугой происходит в течение времени, необходимом для сквозного проплавления ближней и дальней деталей. При расплавлении деталей, под давлением сжатой дуги, расплавленный металл выдавливается на периферию ванны, а дуга проникает в глубину ванны до образования отверстия с тороидальной формой оплавления кромок. При этом горение дуги переходит на внутреннюю поверхность тороидального отверстия. При образовании сквозного отверстия с тороидальной сварочной ванной возрастает напряжение на дуге, что служит сигналом к отключению дуги. После образования отверстия сжатая дуга выключается. При кристаллизации металла сквозное отверстие остается.

Получение нахлесточного соединения в виде точки с отверстием и с повышенной прочностью возможно, если в качестве источника тепла использовать не только однофазную, но и трехфазную сжатую дугу или другой источник энергии.

Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью известных в технике средств и материалов. В качестве сварочной горелки может использоваться плазмотрон типа ГСД-1 с неплавящимся вольфрамовым электродом. В качестве источника питания может использоваться известный сварочный трансформатор типа ТДМ-400 после доработки схемой защиты от осциллятора, тиристорным блоком и реле времени для управлением временем включения.

Опробование способа проведено при однофазной сварке сжатой дугой переменного тока на следующих режимах. Производилась сварка нахлесточных деталей из алюминиевого сплава АМг6 толщиной по 2 мм каждая. В плазмотроне установлен вольфрамовый электрод диаметром 3 мм. Длина открытого участка дуги - 4 мм. Расход аргона - 10 л/мин. Ток сварки 140 А. Время сварки - 10 с. Сварка производилась на подкладке из высоколегированной стали. При данных режимах сварка производилась на нескольких образцах с образованием отверстия. Для сравнения была произведена сварка таких же сплавов на обычных режимах с образованием точки без отверстия.

Сваренные образцы шириной 40 мм и длиной 100 мм были подвергнуты испытаниям на разрыв. По результатам испытаний, представленным в таблице, оказалось, что прочность образцов с образованием отверстия на треть превышает прочность образцов с обычными точками без отверстия. Очевидно горение дуги на внутреннюю поверхность тороидальной точки повышает прогрев нахлесточного соединения и повышает прочность сварного соединения. Кроме этого, жесткость образовавшегося отверстия так же повышает прочность на разрыв.

Таблица
Образец Ток сварки, А Усилие на разрыв, Р, Н Примечание
1 140 5100 С отверстием
2 140 5500 С отверстием
3 140 5100 С отверстием
4 140 3700 Без отверстия

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении прочности при сварке нахлесточного соединения за счет увеличении сечения расплавленной точки и повышения жесткости тороидального кольца, а также уменьшения концентрации напряжений.

Способ сварки нахлесточных соединений неподвижной сжатой дугой, включающий возбуждение дежурной дуги, прижатие свариваемых деталей плазмотроном, включение рабочей сжатой дуги и проплавление обеих деталей с образованием сварочной ванны в виде точки, отличающийся тем, что расплавленный металл выдавливают на периферию сварочной ванны с образованием в центре точки сквозного отверстия с тороидальной формой оплавления кромок деталей, после чего дугой действуют на внутреннюю поверхность отверстия, прогревают границу нахлеста и после отключения дуги при кристаллизации сохраняют образованное отверстие.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству функциональных композиционных металлокерамических материалов, а именно к способу получения материала на основе карбосилицида титана и титанового пористо-волокнистого компонента, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении, а также в химической и энергетической промышленности.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций в виде тонкостенного трубчатого каркаса с толстостенными навесными элементами, и может быть использовано при сварке протяженных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций ответственного назначения в виде сложно-комбинированных оболочковых корпусов, и может быть использовано при сварке конструкций типа сосудов, работающих под давлением.

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов.

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например при производстве или ремонте моноблоков турбомашин из титановых сплавов.

Изобретение относится к способу изготовления стальной трубы путем сварки продольных краев открытой трубы с помощью лазерного луча (далее называемой сваренной лазером стальной трубой), в частности трубы, подходящей для земляных работ и для транспортировки нефти и природного газа для нефтегазопромысловых и магистральных трубопроводов.
Изобретение относится к пайке, а именно к способам изготовления флюсов для пайки алюминия и его сплавов. .

Изобретение относится к области изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (далее ЖРД), содержащего наружную и внутреннюю оболочки. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления осесимметричных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, и может быть использовано при сварке сложных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к плоской сварной заготовке по меньшей мере из двух стальных листов, к центральной (иначе В-образной) стойке кузова транспортного средства, содержащей такую плоскую сварную заготовку, а также к способу ее изготовления.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций в виде тонкостенного трубчатого каркаса с толстостенными навесными элементами, и может быть использовано при сварке протяженных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления стальных осесимметричных сварных конструкций ответственного назначения в виде сложно-комбинированных оболочковых корпусов, и может быть использовано при сварке конструкций типа сосудов, работающих под давлением.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления высокопрочных тонкостенных осесимметричных стальных оболочковых корпусов ответственного назначения, и может быть использовано при сварке конструкций в виде сосудов, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к способам восстановления изношенных поверхностей деталей типа валов. .

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления осесимметричных сварных конструкций из алюминиевых сплавов, и может быть использовано при сварке сложных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам изготовления осесимметричных стальных сварных конструкций ответственного назначения, работающих под давлением, и может быть использовано при сварке сложнокомбинированных конструкций, включающих сочетание массивных и тонкостенных элементов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в технологии производства ответственных сварных конструкций. .

Изобретение относится к электронно-лучевой обработке и позволяет получить качественные сварные соединения изделий большой толщины путем повышения стабильности формирования шва при глубоком несквозном проплавлении с конструктивно заданным зазором.

Изобретение относится к судостроению, мостостроению, строительству и другим отраслям промышленности, где широко используются ребристые панели, а также длинномерные тавровые и двутавровые профили.

Изобретение относится к сварке металлических деталей, в частности, в самолетостроении и особенно при изготовлении газотурбинных двигателей
Наверх