Способ холодной сварки металлов внахлестку

 

:т

Союз Советских

Соцналистнческих

Республнк

ОП . И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (11) 6203 55

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05. 07. 76 (21) 2405582/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.08.78. Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 14.07.78

2 (51) М. Кл.

В 23 К 21/00

Государстаенний номитет

Совета Министроа СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 621.791..12(088.8) (72) Авторы изобретения

M. A. Архангельский, Ю. В. Бредихин, А. К. Евдокимов, В. Ф. Кузин и С. П. Яковлев

Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ ВНАХЛЕСТКУ

Изобретение относится к области сварки давлением.

Известен способ холодной сварки внахлестку путем сдавливания деталей с д формацией их до получения прочного схватывания (11

При этом прочность сварного шва определяется адгезией соединяемых материалов, которая зависит от растекаемости свариваемых поверхностей при деформа- 1О ции (необходимая для разрушения окисной пленки) и от воздействия нормального давления на плоскость соединения, пропорционального гидростатическому давлению в очаге деформации. 15

Недостатком такого способа является громоздкость его осушествления, необходимость наличия дополнительных участков Фланца детали под сварку, незначительный достигаемый эффект, так как повышен-20 ное гидростатическое давление, действующее с самого начала деформации, тормозит разрушение окисной пленки.

Известен наиболее близкий к изобретению способ холодной сварки внахлест ку со сдавливанием инструментом предварительно упрочненных участков деталей (2) .

В известном способе сварки соединяемые участки деталей предварительно упрочняют по всему объему и затем совместно деформируют.

Такой способ позволяет увеличить гидростатическое давление в очаге деформации свариваемых деталей. Однако схема деформированного состояния в очаге деформации не зависит ни от предварител» ной HBIBpTDBKH материалов, ни DT вида деформируемого материала, поэтому невозможно получить дополнительного ðàñтяжения свариваемых поверхностей от неравномерности деформации в очаге при осуществлении этого способа.

11елью изобретения является повышение прочности сварного соединения за счет увеличения растекаемости свариваемых поверхностей.

Это достигается тем, что упрочнение участков каждой детали производят со стороны, прилегаюшей к инструменту,по°е ки предварительно упрочненной поверхнооти металла.

Пример . Сваривают алюминиевые капсулы с наполнителем, представляющие собой цилиндрические сосуды с фланцем и крышкой. Диаметр корпуса капсулы 50 мм, высота — 35 мм, толщина стенок и фланца О,8 мм, толщина крышки О,8 мм.

Материал, из которого изготавливают детали, предварительно нагревают по всему объему. Предел прочности материала корпуса в зоне фланца составляет 8 0 =

= 1 7 кг/мм, крышки Я - 15 кг/мм .

2. 2

Свариваемые поверхности фланцев корпуса и крышки перед сваркой облучают лазерной установкой с длительностью импульса луча в 30-35 нс. В результате получают более мягкую облученную поверхность фланца. Предел прочности отожженного слоя, который составит не более

0,3 мм, не превышает Q = 10 кг/мм .

Нагартованный слой прочность свою не изменяет.

Капсулы сваривают, сжатием фланцев со степенью деформации равной 80% с усилием 30 тс.

Прочность сваренной капсулы проверяют с помощью сжатого воздуха. Прочность капсулы после сварки составляет

9-11 атм. Отрыв капсулы проходит рядом со швом, По сравнению с известным способом прочность сварного шва увеличилась на

25-5O%.

Способ холодной сварки металлов внахлестку со сдавпиванием инструментом предварительно упрочненных участков деталей, с т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения за счет увеличения растекаемости свариваемых поверхностей, упрочнение участков каждой детали производят со стороны, прилегающей к инструменту, получая переменную по толщине детали твердость металла, уменьшающуюся к з оне с ое ди не ни я де талей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Семенов А. П. Схватывание металлов, М„1958, с. 7О 71.

2. То же, с. 152-153

ИНИИПИ Заказ 4461/11 Тираж 1263 Подписное

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

3 62ОЗ55 пучая переменную по толщине детали твердость металла, уменьшающуюся к зоне соединения деталей.

Получить заданную переменную по толщине детали твердость можно либо за счет поверхностного упрочнения участка

5 детали, либо за счет поверхностнoro огжига предвари тепьн о нагар то ванн ого материапа.

Дпя поверхностного упрочнения издеHmH используют в бопьшинстве случаев

10 дробеструйную ипи пескоструйную обработку в зависимости от вида обрабатываемого материала и его массы. При сварке закапиваемых материалов (стапь, высокопегированные алюминиевые сппа15 вы и др.) упрочненную поверхность изделия можно получить путем поверхностной закалки. Дпя этого изделия нагревают до температуры закапивания, а затем требуемую поверхность его (т.е. обращенную

20 при сварке к пуансону) обрабатывают струей пара ипи водной аэрозолью.

Поверхностный отжиг нагартованного изделия можно получить путем облучения лазерным лучом, нагревая свариваемую

25 поверхность до температуры отжига.

Сварка металлов давлением по предлагаемому способу буде происходить следующим образом.

Участки фпанцев деталей перед свар30 кой подвергают обработке одним из указанных способов до получения переменíoH твердости по толщине фланца. Затем свариваемые изделия укладываются в штамп так, чтобы мягкие слои металла соединяемых участков изделиясоприкасаписьмежду собой, а твердые были обращены к рабочему инструменту. После этого соединяемые участки деформируют на заданную величину.

При деформировании фпанцев пуансоны нажимают на упрочненные слои материала, при этом мягкие слои начинают деформироваться и упрочняться до тех пор, пока не сравняются по величине упрочнения с припежащими споями. Таким образом, деформацией будет охвачена вся толщина фланца, но после того, как будут значитепьно деформированы поверхностные ранее более мягкие слои, т.е. в этот момент будут значительно растянуты свари50 ваемые поверхности. Повышение гидростатического давления в конце процесса происходит за счет дополнительной нагартовФ ормула изобретения