Способ сварки давлением

 

Сыа Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е < >6GIIGI

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2308967, 25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.04.78. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 03.04.78

I 51, М.Кл.- В 23 К 21 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УЛК 621.791.12 (088.8) ао делам изобретений е открытий (72) Авторы изобретения

М. А. Архангельский, Ю. В. Бредихин, А. К. Евдокимов, В. Ф. Кузин, С. П. Яковлев

Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ э

»»

Изобретение относится к сварке, а именно к способам соединения деталей сваркой давлением.

Известе н способ холодной сварки деталей давлением внахлестку, осуществляемый за счет деформации сдавливаемых деталей и прилегающих к ним слоев металла пуа нсонами, »причем гидростатическое да зление з зоне деформации увеличивают путем улругого илп пластичного сжатия зон, прилегающих к сварному шву (1).

Известен способ сварки деталей давлением с пластической деформацией сдавливаемых поверхностей деталей пуансонами, рабочую поверхность которых выполчIÿþò рифленой

Р1

Однако рифленая поверхность пуансонов позволяет увеличить сцепление пуансонов с поверхностью сзаризаемых деталей и тем самым ограничить зону деформации и уменьшить усилие сдавливания поверхностей.

Известный слособ не обеспечивает высокой прочности сварного соединения, так как сцечления рабочей поверхности пуансонов с поверхностью деталей недостаточно для получения большого гид ростатического давления.

Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения за счет увеличения гидростатического давления з очаге деформации.

Указанная цель достигает я тем, что раоочие поверхности пуансоноз и контактирующие с ними поверхности деталей перед сдавлизанием обезжирпзают и покрывают порошком из окисла сзариваемого металла, не снижающим коэффициент трения деформируемого металла î поверхность пуансона. При этом их располагают таким образом, чтобы рифления были налразлены поперек течения деформируемого металла.

Степень рифления поверхности пуансонов зависит от толщины сзаризаемых деталей.

При сварке изделий с деформированием обезжиренным инструментом очаг деформации по

15 сравнению с деформированием инструментом, смазанным каким-либо жиром, увеличивается за счет повышения на контактных границах коэффициента трения до предельного значения (т„„„- = t среза материала). Повышение 0 коэффициента трения происходцт за счет приварки части поверхности дефор»мпруемого ме-.àëëа к инструменту. Предельное трение не зависит от шероховатости инструмента, так

KHK прпконтактный слой деформируемого маЖ териала прилипает к его поверхности. С увеличением размероз очага деформации растет и площадь созмест-10 растекаемых свариваемых поверхностей, а следовательно, и относительная величина растекаемостп. Для приведения в пластическое состояние оольшей мас60110!

35

55 б0 сы металла ." оольшим коэффициентом трения на контытных границах требуется большее удельное усили дефэрмпрозания, т. е. большее усилие сдавлизания растекаемых поверхностей. А это вызывает более раннее схватывание деформируемых изделий и на большей площади, что приводит к значительному повышению прочности сварного шва.

Таким образом, при холодной сварке давлением .ВI«ахлс т д;Iя узеличе1«ия про"гисстп основногэ сварного шва создаются !1акусственио дзе дополнительные зоны схватывания (сварки) по обе стороны от основного шва.

Однако при разъеме штампа после деформирования изделий дополнительные зоны сварки разрушаю.гся после приложения к ним определенных растяглвающих напряжений, которые частично разрушают основной сварной шов. В этом случае остаточная прочность основного сварного шва за висит от прочности при|варки металла к инсгрументу.

Такое побочное явление устраняется благодаря введению в зону контакта обезжиренного мелкого порошка (например, из окисла того же дефэр мируемого металла), не снижающего коэффициент трения металла об инструме нт. Деформируемый металл, растекаясь по псве рхнсст!«инструмента, приваривается к частицам этого порошка.

К инсгрумснту частицы порошка призариться не могут, так 1«ак о :!!1 пласт!!чеа!«и не деформируются при давлениях деформации (известно, что прочность скис lа мета:!ла примерно з 4 раза оэльше прочности самого металла) и не разруша1этся вследстзие небольших размеров. При разъеме штампа растягизающих напряжений, дейстзующи-; на основной шоз, нет и прочность шва не изменяется. Однако, если поверхность инструмента огполировать !

«ли отшлифовать, направив рифления вдоль течения металла, сварка деформирусмого металла с частицами порошка пе,даст положительного эффекта, так как приваренные частицы будут перемещаться по поверхности инструмента, не создавая предель ного состояния грения.

Совокупный эффект дополнительной сварки с легким разъемом без разрушения основHoIo шва можно достигнуть, "èøü сделав поверхность инструмента рифленой, рифления которой направлены поперек течения металла (т. е. почти перпендикулярно движению поверхносгного потока деформируемого материала), Рифленая поверхность инструмента, как и деформируемая поверхность изделия, должны быть предварительно обезжирены. Иначе частицы порошка, проворачиваясь в углублениях рифлений, не приварятся к изделию.

По предлагаемому способу сварки был проведен эксперимент на герз4етизированных капсулах с фланцем, и зготовленных из алюминиевых сплавоз АДО, АД1 и Д1. Толщи«!а фланца корпуса и крышки 0,5 и 0,8 мя соответственно. Сзаризаемые поверхности зачпщены прэкализанием изделий в печи при тем,пературе 400 С в течение 30 л«ин. Сра внизались два варианта:

1) пуансоны полированные и смазанные машинным маслом;

2) пуансоны с рифлениями 1 g 4), обезжиренные и при пудренные порошком окиси алюМ:: kIHB.

В сзариваемьш корпус ставлялп штуцер и после аварки проверяли прочность шва давлением из нутри, путем подачи в капсулу возд"— ха от компрессора.

Испытания показали, что прочность шза во втором варианте составляла 6 — 9 атм против 1,5 — 2 ати в первом. Это соотношение сохранялось и при сварке капсул с различной толщиной материала.

Кроме того, В первом варианте,давление сжатия для детали из АД1 составляло 50—

60 кг/я1л, во втором варианте 80 — 90 кг/.ял прп стспе н 1 деформации 88, .

Таким образом, НрН увеличении гидростат:«ческого давления з зоне сварки в 1.5 раза прочность сварного шва увеличилась в 4 — 6 раз без усложнения способа сварки и без изменения объема вытесняемого металла. Примменение предлагаемого способа в производстве позволит расширить диапазон свариваемых изделий и материалов и повысить производите;II»HGcTH тр .да.

Формула изобретения

Споссс сзаpHH давлением, пp2èìë1 :,2ÑTВСI.=но холодной сва рки виахлесгку, с пластической деформацией сдавлизаемых поверхностей деталей пуансонами, рабочую поверхность которых выполняют рифленой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения за счет увеличения гидростатического давления в очаге деформации, рабочие поверхности пуа:-Ic0HQB и контактирующие с ними поверхности деталей перед сдавл!«Ван!«ез«обезжиривают и пок рывают порошком из окисла свариваемого металла, не снижающим коэ ффициент трения деформируемого металла о поверхность пуансонов, которые располагают таким образом, чтобы рифления их рабочих поверхностей были направлены поперек течения дефор мируемого металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспер тизе:

1, И. Б. Баранов. Холодная свар ка пластичных металлсз. Л., «Чашиносгрсение», 1969 г., с. 40, рис. 11.

". Патент ФРГ ¹ 1220235, кл. 49h 31, 10, 1967.