Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой



Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой
Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой
Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой

 


Владельцы патента RU 2527563:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение может быть использовано для фрикционной сварки с перемешиванием. Стык свариваемых заготовок 1 и 2 размещают на опорном ролике 5 с профильной канавкой 4. Сварное соединение получают путем перемещения рабочего стержня 6 сварочного инструмента 7 с формированием корня сварного шва. В профильную канавку непрерывно подают присадочный материал 3, соответствующий форме профильной канавки 4 ролика 5. Рабочий стержень 6 сварочного инструмента перемещают в процессе сварки с возможностью погружения его торца в присадочный материал 3. При этом осуществляют совместное обжатие сварочным инструментом 7 кромок свариваемых заготовок 1 и 2 и части присадочного материала 3 в зоне сварки. Способ обеспечивает полное проплавление свариваемых заготовок по толщине, уменьшение занижения сварного шва, повышение прочности сварного соединения, качества сварки и исключение внедрения сварочного инструмента в опорную поверхность ролика. 3 ил.

 

Изобретение относится к сварке, а именно к способу фрикционной сварки с перемешиванием.

Из патентной литературы известен способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой, заключающийся в формировании корня сварного шва в свариваемых встык заготовках посредством вращающегося сварочного инструмента (патент США №5769306, кл. B23K 20/12, 1998 г.).

При формировании сварного шва на ролике с канавкой в корне шва могут образовываться дефекты в виде непровара, микротрещин, несплошностей, а также повышенное занижения сварного шва и не исключена возможность внедрения сварочного инструмента в опорную поверхность ролика.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение качества сварного соединения, а также расширение технических средств при проведении сварки.

Техническим результатом предлагаемого способа является полное проплавление свариваемых встык заготовок по толщине, уменьшение занижения сварного шва, повышение прочности сварного соединения, качества сварки и исключение вероятности внедрения сварочного инструмента в опорную поверхность ролика.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой, заключающемся в формировании корня сварного шва в свариваемых встык заготовках, при котором согласно изобретению в корневую зону в процессе сварки непрерывно подают присадочный материал, соответствующий форме профильной канавки ролика, с возможностью погружения торца рабочего стержня в присадочный материал и совместного обжатия кромок свариваемых заготовок и части присадочного материала в зоне сварки сварочным инструментом.

Рассматриваемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показан пример выполнения способа сварки, на фиг.2 - устройство для непрерывной подачи присадочного материала, а на фиг.3 - геометрические параметры сварных швов сравниваемых вариантов способов сварки.

Предлагаемый способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой заключается в формировании корня сварного шва в свариваемых встык заготовках 1, 2, при котором в корневую зону в процессе сварки непрерывно подают присадочный материал 3, соответствующий форме профильной канавки 4 ролика 5, с возможностью погружения торца рабочего стержня 6 в присадочный материал 3 и совместного обжатия кромок свариваемых заготовок 1, 2 и части присадочного материала 3 в зоне сварки сварочным инструментом 7.

Работает данный способ следующим образом. После сборки свариваемых заготовок 1,2 на опорном ролике 5 присадочный материал 3 заводится в профильную канавку 4 опорного ролика 5. Инструмент 7 внедряется в стык заготовок 1, 2 создавая при этом необходимое сварочное давление. Загрузка L рабочего стержня 6 при этом составляет величину:

L=δмат+0,2-0,5δпр.мат,

где δмат - толщина свариваемого материала

δпр.мат - толщина присадочного материала

Перемещение свариваемых заготовок и присадочного материала происходит за счет их принудительной подачи вдоль линии стыка или привода вращения опорного ролика с заданной скоростью.

Данный способ может быть осуществлен на примере устройства для непрерывной подачи присадочного материала, включающего в себя корпус 8, кассету 9 с присадочным материалом 3, прижимные ролики 10, 11, направляющий мундштук 12. При необходимости после сварки присадочный материал может быть удален, а процесс подачи автоматизирован.

Сравнительная характеристика геометрических параметров сварных швов рассматриваемых вариантов характеризует уменьшение занижения сварного шва с 0,3 до 0,1 мм, вследствие чего увеличивается рассчетное сечение сварного шва и соответственно повышается прочность сварного соединения.

Благодаря такому выполнению способа достигается поставленный технический результат в виде полного проплавления свариваемых заготовок по толщине, уменьшения занижения сварного шва, повышения прочности сварного соединения, качества сварки и исключения вероятности внедрения сварочного инструмента в опорную поверхность ролика.

Способ фрикционной сварки с перемешиванием, включающий размещение стыка свариваемых заготовок на опорном ролике с профильной канавкой и получение сварного соединения путем перемещения рабочего стержня сварочного инструмента с формированием корня сварного шва, отличающийся тем, что в процессе получения сварного соединения в профильную канавку ролика непрерывно подают присадочный материал, соответствующий форме профильной канавки, а рабочий стержень сварочного инструмента перемещают с возможностью погружения его торца в упомянутый присадочный материал, при этом осуществляют совместное обжатие сварочным инструментом кромок свариваемых заготовок и части присадочного материала в зоне сварки.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении или ремонте теплообменной аппаратуры, в частности, из легированных сталей, склонных к закалке. На свариваемых торцах трубы и трубной решетки устанавливают шайбу, внешняя поверхность которой имеет коническую и цилиндрическую части, а внутренний диаметр равен проходному сечению трубы.

Изобретение может быть использовано при термической обработке сварных соединений, полученных линейной сваркой трением, в частности сварных соединений диска и лопаток, например дисков ротора в моноблоке с лопатками - блисков.

Группа изобретений может быть использована при соединении концов металлических полос точечной сваркой трением, например, во входной зоне установки для обработки полос, в частности из алюминиевого сплава.

Изобретение может быть использовано для фрикционной сварки перемешиванием вращающимся инструментом. Корпус инструмента снабжен на одном конце хвостовиком для закрепления в приводе вращения, а на другом конце - опорным буртом и рабочим стержнем.

Изобретение может быть использовано при изготовлении каркасно-панельных конструкций, а также конструкций типа тел вращения, например баков и обечаек. Предварительно погруженный в свариваемый стык вращающийся сварочный инструмент 1 перемещают по линии стыка соединяемых деталей 2.

Машина может быть использована при изготовлении сваркой трением сложных металлических изделий из разнородных материалов. Привод вращения и торможения шпинделя машины выполнен в виде установленного соосно на шпинделе гидравлического двигателя.

Изобретение может быть использовано при сварке деталей, в частности, из титановых или медных сплавов, сталей. Инструмент в виде вращающегося с высокой скоростью рабочего сердечника из высокопрочного материала погружают в свариваемые детали и перемещают его по всей длине соединения.

Заявленные изобретения относятся к вариантам цельной конструкции и к способам их изготовления. Цельная конструкция включает многослойный металловолокнистый лист, содержащий неметаллические и металлические слои, крайний внутренний металлический слой и добавочный слой, присоединенный к крайнему внутреннему металлическому слою путем сварки трением с перемешиванием.

Способ включает соединение двух деталей. Каждая из деталей выполнена, по меньшей мере, с одним основанием.

Изобретение относится к авиационной промышленности, в частности к способу изготовления моноблочного лопаточного диска преимущественно для использования в роторе газотурбинного двигателя.

Изобретение может быть использовано для приваривания орбитальной сваркой трением лопаток к барабану осевого компрессора. Барабан (14) удерживают в люльке (44) с помощью делительного стола (54). Люлька (44) выполнена с возможностью поворота и движения в вертикальном направлении для расположения различных участков своей наружной поверхности параллельно плоскости орбитального движения лопатки (18, 20, 22). Лопатка удерживается в устройстве (62) орбитального движения с помощью зажимного устройства (68). Внутренняя поверхность барабана (14) закреплена опорами (51), которые опираются на сердечник (52), крепящийся к люльке (44). Барабан (14) содержит ряд выступов (38), поперечное сечение которых соответствует форме лопатки. Выступы (38) образуют поверхности сопряжения для лопаток (18, 20, 22). Лопатка (18, 20, 22) содержит пластину, обеспечивающую ее надежный зажим в зажимном устройстве (68). Изобретение обеспечивает возможность изготовления тонкостенного барабана с меньшими по сравнению с традиционной линейной сваркой трением затратами. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ может быть использован при изготовлении титановых конструкций методом сварки трением с перемешиванием. Соединяют сваркой титановые листы (802, 804) с образованием заготовки, имеющей несколько литых зон швов (918). Помещают заготовку между секцией матрицы и секцией крышки. Секцию матрицы нагревают для нагрева заготовки. В пространство между секцией крышки и секцией матрицы подают сжатый газ для вдавливания заготовки в форму секции матрицы для формования компонента. Литые зоны швов имеют заданную относительную толщину после формования компонента, составляющую примерно от 1,1 примерно до 1,25, так что металлические листы и сформованный компонент имеют несколько характеристик, являющихся по существу одинаковыми. Упомянутые характеристики выбирают из группы, состоящей из прочности, усталостных характеристик, изломостойкости, коррозионной стойкости, ударной прочности и гранулометрического состава. За счет регулирования процесса сварки трением с перемешиванием обеспечивают выбор необходимой скорости сверхпластической деформации в литой зоне шва с сохранением заданной толщины упомянутой зоны в процессе формования. 13 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к области сварки трением с перемешиванием, в частности к способу изготовления штифта инструмента для перемешивающей сварки трением, который устанавливается в держателе инструмента. Способ включает изготовление металлической основы штифта и оболочки из керамического материала. Вначале из керамического материала изготавливают оболочку в виде стакана. Затем внутри оболочки формируют металлическую основу штифта из порошков жаропрочных материалов методом порошковой металлургии. После чего в керамической оболочке выполняют по меньшей мере одну термокомпенсационную прорезь, проходящую по всей высоте оболочки, глубиной, равной ее толщине. Термокомпенсационная прорезь может быть направлена вдоль оси инструмента, или в виде наклонной к оси инструмента линии, или в виде винтовой линии. Способ позволяет получить из керамического материала равноплотную по высоте толстую оболочку штифта с применением несложных технологических операций и в совокупности с термокомпенсационными прорезями существенно повысить срок службы инструмента. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретения могут быть использованы для соединения проводящих металлических элементов. Проводят этап предварительного скользящего перемещения пары соединяемых элементов относительно друг друга без резистивного нагрева. На этапе соединения осуществляют резистивный нагрев посредством пропускания тока через пару соединяемых элементов при скользящем их перемещении относительно друг друга. Скользящее перемещение соединяемых элементов осуществляют посредством возвратно-поступательного или эпициклического движения. Количество тепла, образованного резистивным нагревом, регулируют. На этапе соединения детектируют контактное сопротивление соединяемых элементов или силу трения между ними. Изобретения обеспечивают равномерное соединение поверхностей по всей площади контакта. 4 н. и 52 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение может быть использовано для термической обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением, в частности, соединения диска и лопаток блисков. Нагревают сварное соединение пропусканием через сварное соединение электрического тока до 10 кА при закреплении токоподводов с разных сторон относительно сварного шва на технологическом напуске лопатки и диске блиска. Во время термообработки измеряют температуру поверхности сварного соединения и регулируют ее изменением величины тока в пределах 540-620°С. Максимально допустимую температуру нагрева устанавливают из условия сохранения мелкозернистой структуры сварного соединения. Минимально допустимую температуру устанавливают из условия снятия остаточных сварочных напряжений в сварном соединении. Термообработку осуществляют переменным током с тиристорным регулированием его величины. Изобретение позволяет повысить эффективность снятия остаточных напряжений соединений за счет уменьшения искажения профиля блиска, а также повысить производительность термообработки за счет прямого нагрева всего сечения сварного соединения электрическим током большой величины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Установка может быть использована при сварке трением прессованных или катаных тонкостенных полуфабрикатов неограниченной длины из алюминиевых сплавов. Сварочный инструмент закреплен на корпусе, имеющем привод его поступательного перемещения вдоль линии сварки по горизонтальной поверхности свариваемых элементов. Механизм позиционирования корпуса относительно свариваемых элементов и их фиксации выполнен в виде вертикально или наклонно ориентированной роликовой пары, шарнирно закрепленной на корпусе с возможностью совместного с ним перемещения по вертикально расположенным поверхностям свариваемых элементов, образующим направляющие, и горизонтально ориентированных роликовых пар, жестко закрепленных на корпусе с возможностью их опоры на горизонтальную поверхность свариваемых элементов. Одна из упомянутых роликовых пар расположена перед сварочным инструментом под углом в сторону направления его движения. В качестве направляющих могут быть использованы внешние торцы свариваемых элементов, ребра жесткости и прилегающая к ним поверхность свариваемых элементов. Изобретение обеспечивает надежную фиксацию свариваемых кромок в процессе сварки, а также исключение угловых деформаций и их поперечных смещений. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сваркой трением блисков, преимущественно для роторов газотурбинных двигателей. Неподвижно закрепленный на станине узел вращения диска блиска выполнен в виде сменной револьверной головки, установленной с помощью втулки в сменном корпусе, смонтированном на станине по ее фланговой и опорной поверхностям. Опорная поверхность корпуса головки выполнена с образованием углов наклона α и β относительно горизонтальной плоскости, обеспечивающих направление усилия осадки сварочной машины по нормали к плоскости сечения привариваемого диска блиска с учетом угла наклона его конусной поверхности и разворот свариваемого сечения лопаток относительно оси диска блиска с учетом направления осцилляции сварочной машины. Гидропривод установлен в корпусе с возможностью передачи усилия для прижатия и удержания диска блиска в процессе сварки, а также для подъема основания при смене положения диска блиска под приварку каждой следующей лопатки. В основании револьверной головки выполнены отверстия, число которых соответствует числу привариваемых лопаток, для зацепления лопатки с подвижным фиксатором, размещенным с возможностью его осевого перемещения в отверстии, выполненном во втулке. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства и сократить трудоемкость подготовки производства блисков разных типоразмеров. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Cпособ изготовления полой детали для транспортного средства, образованной путем соединения предварительно сформованных элементов из листового металла, включает сверление первого отверстия путем прижимания вращающегося сверла для термического сверления к одному из указанных элементов из листового металла с образованием первого кольцевого выступа на внутренней окружности отверстия, отведение сверла от образованного отверстия и сверление второго отверстия на другом элементе в местоположении, противоположном указанному отверстию, путем прижимания вращающегося сверла для термического сверления к другому элементу в направлении, перпендикулярном поверхности другого элемента, во внутреннем направлении с одновременным образованием второго кольцевого выступа, а также образованием цилиндрического соединительного элемента путем сплавления второго и первого кольцевых выступов. Также предлагается полая деталь для транспортного средства и устройство для изготовления полой детали. Обеспечиваются хорошие прочностные свойства полой детали, низкая себестоимость и приемлемые условия труда на рабочем месте. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ может быть использован при сварке стальных листов трением с перемешиванием. Для вращающегося инструмента скорость вращения RS устанавливают равной 100-1000 об/мин. Крутящий момент RT устанавливают равным 50-500 Нм. Скорость перемещения TS устанавливают равной 10-1000 мм/мин. Подвод тепла при сварке HIPT (кДж/мм2) регулируют таким образом, чтобы он равнялся от 0,3 до 1,5. Материал свариваемых стальных листов содержит, мас.%: от 0,01 до 0,2 С; от 0,5 до 2,0 Μn; 0,6 или менее Si; 0,030 или менее Р; 0,015 или менее S и 0,0060 или менее О. Содержание титана Ti [%Ti] и азота Ν [%N] ограничивают в зависимости от величины HIPT. Эквивалентное содержание углерода Ceq составляет 0,5 мас.% или менее, а остальное составляют железо и случайные примеси. Способ обеспечивает предотвращение локального изменения тепла, выделяющегося вследствие трения и создаваемой трением пластической деформации, что обеспечивает однородную и хорошую вязкость в области сварки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение может быть использовано для соединения пары металлических деталей, в частности деталей двигателя, с использованием тепла трения. Осуществляют этап нагрева соединяемых поверхностей путем их перемещения относительного друг друга. Значения температуры соответствующих соединяющихся поверхностей (Wa), (Ta) пары металлических деталей (W), (T) в момент начала первого этапа соединения достигает, по меньшей мере, 20%, предпочтительно, по меньшей мере, 40% точки плавления материала упомянутых металлических деталей (W), (T). Глубина (h) нагрева пары металлических деталей (W), (T) в момент начала первого этапа соединения достигает, по меньшей мере, 1,0 мм. При проведении второго этапа процесса соединения осуществляют непрерывный прижим соединяемых деталей. Изобретение позволяет осуществить соединение одной металлической детали с другой без увеличения соединительной нагрузки, что обеспечивает быстрое размягчение соединяющихся поверхностей и плавный выброс заусенцев. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх