Устройство для сварки трением длинномерных деталей



Устройство для сварки трением длинномерных деталей
Устройство для сварки трением длинномерных деталей
Устройство для сварки трением длинномерных деталей
Устройство для сварки трением длинномерных деталей
Устройство для сварки трением длинномерных деталей

 


Владельцы патента RU 2476298:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента" (ОАО "ВНИИАЛМАЗ") (RU)

Изобретение может быть использовано для сварки трением с помощью промежуточной вставки длинномерных деталей, в частности железнодорожных рельсов, труб, стержней. На станине с опорными элементами для установки деталей смонтирован механизм захвата промежуточной вставки и сообщения ей движений относительно деталей и механизм зажима деталей в виде двух пар губок. Поверхности губок, контактирующие с деталями, выполнены фасонными с профилем поперечного сечения, образующим в паре ложемент для деталей. На поверхностях губок, смежных к фасонным, выполнено сообщающееся с ложементом углубление по контуру, эквидистантному контуру профиля фасонной поверхности губок. Углубления при сближении губок образуют камеру высокого давления, которая при сварке заполняется пластифицированным материалом промежуточной вставки, создавая эффект избыточного давления, дополнительно воздействующего на шов, придавая ему повышенную прочность. 5 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сварки трением длинномерных деталей, в частности железнодорожных рельсов, труб, стержней и других удлиненных деталей с помощью установленной между концами деталей подвижной промежуточной вставки, обеспечивающей нагрев контактных поверхностей за счет трения. Сварка трением производится как для соединения двух целых деталей, так и их частей для получения целой детали.

Известно устройство для сварки труб и других деталей, в котором промежуточную вставку выполняют в форме клина, а торцы соединяемых деталей выполняют со скосами. Промежуточная вставка устанавливается внутри зубчатого колеса, которое сообщает ей вращение от электродвигателя через зубчатую передачу. При достижении температуры нагрева, необходимой для сварки, осуществляют осевое движение деталей навстречу друг другу. (DOS №2329080, кл. В23K 20/12, 1974 г.) Форма клина промежуточной вставки обеспечивает самоцентрирование деталей. Недостаток устройства заключается в его сложности, из-за наличия зубчатой передачи устройство имеет большие габаритные размеры, высокую металлоемкость.

Известно устройство для сварки трением деталей через промежуточную вращающуюся вставку, вращение которой сообщается ротором асинхронного электродвигателя. На статоре электродвигателя установлены зажимные элементы для крепления деталей. Для создания осевого усилия один из зажимных элементов связан с цилиндром, а второй - со штоком гидравлической системы (SU №616093, кл. В23K 19/02, 1976 г.). С помощью такого устройства можно сваривать детали круглого сечения, такие как трубы, стержни; однако устройство не предназначено для сварки деталей более сложной формы, таких как железнодорожные рельсы.

Наиболее близким является устройство для сварки трением железнодорожных рельсов, описанное в патенте GB №2322586, кл. В23K 20/12, 1998 г.). Устройство содержит раму-станину, на которой смонтированы связанные друг с другом через стержни два зажимных элемента с возможностью движения в направлении, параллельном продольной оси рельсов для соединения их концов, и в поперечном направлении для зажима рельсов с помощью гидравлической системы. Устройство снабжено захватом для промежуточной вставки, который одним концом связан с механизмом осциллирующего движения, установленным на зажимном элементе, а другим концом захват установлен на станине через направляющие и упругую систему.

Недостаток устройства заключается в том, что при сварке с помощью этого устройства имеется большой риск появления пористости или трещин в сварном шве, т.е. нарушение сплошности сварного шва, что отрицательно сказывается на его прочностных характеристиках.

Технической задачей является создание устройства, обеспечивающего получение качественного сварного шва.

Техническое решение задачи заключается в том, что в устройстве для сварки трением длинномерных деталей, содержащем станину с опорными элементами для установки деталей, на которой смонтирован с возможностью продольных вдоль оси деталей встречных перемещений механизм зажима деталей, и механизм захвата промежуточной вставки и сообщения ей движений относительно деталей, механизм зажима деталей выполнен в виде двух пар губок, установленных с возможностью поперечных навстречу друг другу перемещений и у которых поверхности, контактирующие с деталями, выполнены фасонными с профилем поперечного сечения, образующим в паре ложемент для деталей, а на поверхностях губок, смежных к фасонным, выполнено сообщающееся с ложементом углубление по контуру, эквидистантному контуру профиля фасонной поверхности губок, при этом губки установлены так, чтобы смежные поверхности с углублением были расположены против друг друга для образования камеры при их продольном встречном перемещении.

Устройство поясняется следующими фигурами:

на фиг.1 показан вид устройства спереди;

на фиг.2 показан вид устройства сверху без механизма захвата промежуточной вставки;

на фиг.3 показан поперечный относительно продольной оси деталей разрез одной пары губок механизма зажима деталей, в ложементе которых размещена свариваемая деталь;

на фиг.4 показан общий вид одной из губок механизма зажима детали;

на фиг.5 показан разрез по А-А фиг.3 двух губок с углублениями на смежных поверхностях, образующими камеру для заполнения пластифицированным материалом промежуточной вставки.

Существенным отличием устройства для сварки трением длинномерных деталей является то, что при сближении губок в продольном вдоль продольной оси деталей и поперечном направлениях по периметру сварочного шва образуется замкнутая камера, которая на конечном этапе сварки заполняется пластифицированным материалом промежуточной вставки, создавая эффект избыточного давления, придающего сварочному шву повышенную прочность.

Устройство для сварки трением длинномерных деталей содержит станину 1, на которой установлены опорные элементы 2 в виде блока роликов, по которым перемещаются свариваемые детали 3, например железнодорожные рельсы. На станине закреплены направляющие 4, на которых установлен с возможностью перемещений в продольном направлении относительно продольной оси деталей стол 5. Перемещение стола осуществляется с помощью гидросистемы, в которой гидроцилиндры 6 закреплены на станине, а штоки 7 жестко связаны со столом 5 через промежуточные детали 8. Устройство содержит механизм зажима деталей, который состоит из двух пар зажимных губок 9-9 и 10-10. Одна пара губок 9-9 установлена на направляющих 11, закрепленных на столе 5 в поперечном относительно продольной оси деталей направлении для обеспечения поперечных перемещений губок. Вторая пара губок 10-10 также установлена на поперечных направляющих 12, которые смонтированы на опорной детали 13, жестко закрепленной на станине 1. Поперечное перемещение губок 9 осуществляется с помощью гидросистемы, в которой гидроцилиндр 14 жестко связан со столом 5, а шток 15 - с губками 9. Поперечное перемещение губок 10 осуществляется с помощью гидросистемы, в которой гидроцилиндр 16 жестко связан с опорной деталью 13, а шток 17 - с губками 10.

Поверхности 18 каждой губки, которые контактируют с деталями 3, выполнены фасонными таким образом, чтобы профиль поперечного сечения губки в паре с другой парной ей губкой 9-9 и 10-10 соответствовал профилю деталей, образуя для них ложемент. На каждой из поверхностей 19 губок одной пары 9-9, которые являются смежными к фасонным поверхностям этой пары губок, выполнено углубление 20, контур которого является эквидистантным контуру профиля фасонной поверхности губок. Соответственно, на каждой из поверхностей 21 губок второй пары 10-10, смежной к фасонной поверхности 18 губок второй пары, также выполнено аналогичное углубление 22. Губки установлены так, чтобы смежные поверхности 19 одной пары губок находились напротив смежных поверхностей 21 второй пары губок. При сближении губок в направлении вдоль продольной оси деталей углубления 20 и 22 на противолежащих смежных поверхностях 19 и 21 образуют камеру 23. Углубления 20 и 22 выполнены сообщающимися с ложементом для возможности выхода в камеру материала промежуточной вставки при ее сдавливании концами деталей. На станине 1 жестко установлен механизм захвата 24 промежуточной вставки 25. Механизм захвата соединен с блоком перемещений 26, сообщающим промежуточной вставке движения, характер которых зависит от вида сварки: линейные, орбитальные, круговые и др., а также перемещения промежуточной вставки в продольном направлении относительно продольной оси деталей.

Работа устройства показана на примере сварки двух частей железнодорожных рельсов.

В механизм захвата 24 блока перемещений 26 устанавливают промежуточную вставку 25. С помощью блока перемещений 26 механизм захвата зажимает промежуточную вставку 25 и вводит ее в рабочую зону устройства. На блоки роликов 2 устанавливают рельсы 3, которые располагают с двух сторон от промежуточной вставки. Пары губок 9-9 посредством штока 15 гидроцилиндра 14 перемещают в поперечном направлении навстречу друг другу по направляющим 11, а пары губок 10-10 аналогичным образом перемещают посредством штока 17 гидроцилиндра 16 по направляющим 12, и когда концы рельсов окажутся в ложементе, образованном фасонными поверхностями 18 губок, губки жестко фиксируют их, при этом промежуточная вставка 25 будет находиться между концами рельсов. При помощи блока перемещений 26 промежуточной вставке задают возвратно-поступательные движения высокой частоты и амплитудой 3 мм. Одну рельсу (или деталь рельсы) плавно вводят в контакт с промежуточной вставкой посредством стола 5, перемещаемого в продольном направлении штоком 7 гидроцилиндра 6 навстречу со вторым рельсом. За счет трения промежуточной вставки о поверхности концов свариваемых рельсов происходит выделение тепла и последующая пластификация материала рельсов. После некоторой выдержки производят резкое сближение рельсов с промежуточной вставкой, при этом губки сближаются и образуют камеру 23 по периметру сварного шва, и так как камера 23 сообщается с ложементом, пластифицированный материал вставки, сдавливаемый концами рельсов, заполняет камеру высокого давления, создавая эффект избыточного давления, которое, воздействуя на шов, придает ему повышенную прочность.

Затем производят обрубку облоя и расфиксирование губок.

Таким образом, устройство для сварки длинномерных деталей, например железнодорожных рельсов, к которым предъявляются высокие требования по прочности сварного соединения, благодаря созданию камеры высокого давления, позволяет получать высокопрочные сварные швы.

Устройство для сварки трением длинномерных деталей, содержащее станину с опорными элементами для установки деталей, на которой смонтирован с возможностью продольных вдоль оси деталей перемещений механизм зажима деталей, и механизм захвата промежуточной вставки и сообщения ей движений относительно деталей, отличающееся тем, что механизм зажима деталей выполнен в виде двух пар губок, установленных с возможностью поперечных навстречу друг другу перемещений, причем поверхности, контактирующие с деталями, выполнены фасонными с профилем поперечного сечения, образующим в паре ложемент для деталей, а на поверхностях губок, смежных к фасонным, выполнено сообщающееся с ложементом углубление по контуру, эквидистантному контуру профиля фасонной поверхности губок, при этом губки установлены так, чтобы смежные поверхности с углублением были расположены друг против друга для образования камеры при их продольном встречном перемещении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сборочному узлу из нескольких наложенных друг на друга плит, выполненному сваркой трением, в котором плиты удерживаются вместе соединительным элементом, который опирается буртом на верхнюю плиту и имеет форму пологого конуса с вершиной, причем в области бурта соединительного элемента имеется захват для установки инструмента, обеспечивающего давление и вращение.

Изобретение относится к технологическим процессам сварки, более конкретно к области сварки трением (фрикционной сварки), и может использоваться в различных областях машиностроения и строительства для создания тавровых соединений большой протяженности из разнородных материалов, преимущественно алюминиевых и магниевых сплавов, а также других конструкционных материалов, в том числе не свариваемых плавлением.

Изобретение относится к сварке, а именно к оборудованию для сварки трением с перемешиванием. .

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

Изобретение относится к способу получения соединения сваркой трением нескольких плоских, прилегающих друг к другу деталей, удерживаемых вместе посредством соединительного элемента, буртик которого опирается на верхнюю деталь, и торцевая сторона которого вместе с нижней деталью образует зону сварки трением путем вращения и давления соединительного элемента.

Изобретение относится к конструктивным металлическим элементам, принадлежащим кессону центроплана самолета, в особенности к конструкции и способу изготовления и сборки такого элемента

Изобретение относится к области соединения металлических деталей и может быть использовано в авиастроении, судостроении и других отраслях машиностроения

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано в различных отраслях промышленности при производстве сварных деталей из однородных и разнородных материалов

Изобретение относится к получению в деталях внутренних прямолинейных и криволинейных каналов, в том числе каналов, имеющих большую протяженность

Изобретение может быть использовано при изготовлении соединительной штанги, усиленной на всех ее участках за счет использования волокон разной длины. Изготавливают корпус (1) из металлического материала, усиленного длинными волокнами (5), ориентированными, главным образом, вдоль его продольной оси (X). Корпус содержит стакан (2), заканчивающийся кольцевым выступом (4), и цилиндрическую основную часть (3), имеющую длинные волокна (5), проходящие до положения вблизи кольцевого выступа. Изготавливают наконечник, например, в виде проушины из металлического материала, усиленный короткими волокнами. Сваривают наконечник с концом корпуса с помощью способа сварки трением с перемешиванием. Способ обеспечивает необходимое сцепление между корпусом штанги и ее наконечником с созданием непрерывного перехода между зонами соединительной штанги, усиленной на всех ее участках волокнами, длина которых имеет соответствующее значение для каждой зоны. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может использоваться при соединении сваркой трением тонколистовых конструкций, преимущественно из несвариваемых плавлением материалов толщиной от 0,5 до 2 мм. Перед сваркой поверх стыка свариваемых заготовок закрепляют накладную пластину толщиной, равной 0,5-1,0 их толщины, выполненную из материала, идентичного материалу свариваемых заготовок. После подготовки и фиксации заготовки осуществляют перемещение погруженного вращающегося дискового инструмента со скоростью сварки вдоль стыка заготовок с пластифицированием материала заготовок и формированием сварного шва. В процессе сварки вращающийся дисковый инструмент погружают в накладную пластину таким образом, что расстояние от нижней точки инструмента до поверхности свариваемых заготовок составляет 0,1-0,3 их толщины. После сварки остатки пластины удаляют. Способ обеспечивает качественную сварку за счет того, что дисковый инструмент образует соединение через накладную пластину без непосредственного погружения в соединяемые заготовки, при этом накладная пластина играет роль присадки. 4 ил., 1 пр.

Изобретение может быть использовано при изготовлении моноблочного лопаточного диска (блиска), преимущественно, для ротора газотурбинного двигателя. Получают лопатку с выступом, параметры которого обеспечивают присоединение к диску посредством линейной сварки трением. На лопатке выполняют припуск для удержания ее в оснастке в процессе сварки. Предварительно осуществляют моделирование геометрии припуска для выполнения условия удержания лопатки в процессе линейной сварки трением без пластических деформаций этого припуска. Опорные поверхности припуска, по которым осуществляют удержание лопатки в процессе линейной сварки трением, в направлении хорды лопатки выполняют с наклоном относительно вертикальной оси лопатки и расширением в сторону свариваемого сечения. Лопатку устанавливают с зазором в оснастку сварочной машины. Посадочные поверхности оснастки имеют такой же наклон относительно се вертикальной оси, как и опорные поверхности припуска лопатки. Фиксируют лопатку в оснастке сварочной машины в направлении ее осцилляции для осуществления линейной сварки трением. Изобретение обеспечивает высокое качество сварки за счет устранения перекосов сварочного шва, достигаемого полнотой контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска. 3 ил.

Изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к способу изготовления моноблочного лопаточного диска преимущественно для использования в роторе газотурбинного двигателя. При изготовлении лопаточного диска, имеющего множество лопаток, присоединенных к диску радиально, формируют лопатку, имеющую выступ для соединения с диском, и соединяют выступ лопатки с выступом диска посредством линейной сварки трением. Перед линейной сваркой трением лопатку зажимают в оснастке небольшим предварительным усилием зажатия, вводят в соприкосновение с диском и нагружают осевым сварочным усилием. Затем, не снижая приложенного сварочного усилия, лопатку закрепляют в оснастке полным усилием зажатия и осуществляют линейную сварку трением лопатки и диска. Полученную фиксацию лопатки сохраняют в течение всего процесса сварки. Изобретение позволяет повысить качество сварки за счет устранения перекосов сварочного шва, достигаемого полнотой контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска. 2 ил.
Наверх