Способ сварки трением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоз Советскин

Соцналистичесиин

Республик (тт) 573296 (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 231274,(21) 2088139/27 с присоединением заявки %в (23) Приоритет(Я) М. Кл.

В 23 К 19/02

Гвврврвтввлныя нвинтвт йввата Мнннвтрвв йййР нв валам вааврвтвннн н втнрытнв (53) УДК

621.791,14(088.8l (43) Опубликовано 25.09.77.Бюллетень % 35 (45) Дата опубликования описания 27.1077, (72) Авторы изобретения

Р, Н. Болдырев н В. П. Воинов (7l) ЗаявитЕль Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54 ) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ

Изобретение касается сварки металлов трением.

Известен способ сварки трением, при котором уменьшают диаметр заготовки у торца, благодаря чему пиковый момент 8 сил трения развивается на меньшем сечении заготовки, чем номинальное и по величине не превосходит установившегося момента сил трения в номинальном сечении 4 1 .

Однако этот способ требует сравнительно трудоемкой предварительной обработки заготовок. Уменьшение диаметра заготовки у торца приводит к снижению относительной скорости в начальный момент сварки, благодаря чему возрастает необходимое время нагрева. Кроме того, время нагрева .увеличивается вследствые неоправданного повышения удельного,т(авления на уменьшенном тор- 20 це заготовки. Все это приводит к понижению производительности процесса, сварки.

Известен способ сварки трением, при котором между трущимися поверхностя- 25 ми соосно с вращающимися свариваемыми заготовками размещают металлический элемент в виде тела вращения 2 .

Этот способ предусматривает исполь,зование смазки наряду с элементом из 80 инородного материалр,, например из алюминия, при сварке стали. цель изобретения — обеспечить уменьшение пиковых моментов сил трения в стыке.

Это достигается тем, что элемент выполняют из металла того же состава, что и свариваемые заготовки, при этом диаметр и высоту элемента определяют из следующих соотношенн

d=l3 206

И 008 где (7 — диаметр свариваемых заготовок;

Рн — рекомендуемое удельное давление нагрева;

60 — предел текучести металла элемента.

На чертеже представлен войчожный вариант обработки торца заготовки.

Способ заключается в следующем.

Между трущимися поверхностями размещают соосно с вращающимися заготовками 1 металлический элемент 2, например, цилиндрической формы, площадь торца которогс обеспечивает в нем при заданном усилии, напряжение значитель573296

Формула изобретения

2 р

h =0,08

Йо Н-о,ооо(— Р) но, например в двадцать раз, превышающее предел текучести, а отношение диаметра и высоты металлического элемента выбирают так, что скорость деформации объема металла и радиальном направлении больше скорости деформации его в осевом направлении, В результате объем металла под действием такого большого давления начинает растекаться в радиальном направлении. Относительная скорость вращающих о ся заготовок и работа сил трения способствуют распределению металла по всей поверхности стыка. Внешние воздействия на объем металла (большие данления и относительная скорость вращения заготонок) таковы, что распределение металла по стыку происходит раньше, чем поянляются участки пластичности в самих заготовках. Поэтому распределенный металл играет роль смазки между трущимися плоскими поверхностями, в этом случае не возникает гидродинамических эффектов.

При сварке заготовок, например, из стали 20, D = 20 мм высоту и диаметр элемента определ яют следующим образ ом: 25 — -206 р2 н ДУ 021 где Р— усилие сжатия при нагреве;

Є— рекомендуемое удельное давление нагрева, в данном случае Р *5кг/мм, 30 о

60 — предел текучести, для стали

20 бои = 25 .кг/мм; .

Следовательно

J P„р 5 —, Д.П - 2а 2 2(0 1 0>2

Чтобы обеспечить необходимую скорость деформации н радиальном направлении,необходимо распределить элемент н тонкий слой металла толщиной порядка

0,08 мм, распространяющийся на 2/3 D 40 свариваемых заготовок.

Из этого следует, что

b=0î8(—, =о,ов(— —, ) =з,2(ve) Такая высота элемента обеспечивает продольную устойчивость в начале процес-. са и требуемое соотношение скорости де- 160 формации .

Наличие элемента между трущимися поверхностями заготовок приводит к их равномерному прогреву. Поскольку отсутстнуют гидродинамические явления пика на кривой момент сил трения не возникает.

Существенно, чтобы смазка торцов происходила достаточно тонким слоем и материал смазки соответствовал материалу свариваеьых заготовок по физико-механическим свойствам.

Кроме того, возможно использование различных композиций материала элемен-, та при сварке заготовок из разнородных материалов.

Для осуществления данного способа элемент можно получить на торце заготовок при механической резке, например, на токарном станке. Возможна также наклейка элемента на торец из заготовок.

Способ сварки трением, при котором между трущимися понерхностями соосно с вращающимися сваринаемыми заготовками размещают металлический элемент н виде тела вращения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения пиковых моментов сил трения н стыке, элемент выполняют из металла того же состава, что и снаринаемые заготовки; при этом диаметр и высоту элемента определяют иэ следующих соотношений: где D — диаметр сваринаемых загото вок.

Р— рекомендуемое удельное данлеиие нагрева; — предел текучести металла элемента, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Вилль В. И. Сварка металлов трением, Л., Машиностроение, 1970, с. 89.

2. Патент ЧССР 9 99558, кл. 49h35/02, 1961 .

573296

Составитель Н. Твтчвнкова

Техред И. Гоксич корректор д. Лакида

Редактор Л. Народная

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 34 15/9 Тираж 1207 Подпи сн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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