Способ сварки трением

 

(iц66479!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е. Ьветских

Социалистических

Республик т Д i

1 (61) Дополнительное к авт. свиЛ-ву (22) Заявлено 19.07.76 (21) 2389573/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

В 23К 19/02

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20 (53) УДК 621.791 14 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.05.79 (72) Авторы изобретения (71) Заявители

А. Н. Попандопуло и Г. Д. Ткачевская

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина и завод-ВТУЗ при ленинградском дважды ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции металлическом заводе им. XXII съезда КПСС (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ

V„= 0,25+ 5,2 ехр(— 5,17Х ")

Р„ = — 29,36+ 75,07 Х з в

;„, = 5,25 (1 — ехр (— 3,7Х вз)), где

Рпр тпр

Изобретение относится к сварке, а именно к способам сварки трением инструментальных сталей и сплавов с конструкционной сталью.

Известен способ сварки трением, по которому осуществляют нагрев свариваемых заготовок в процессе их относительного вращения и выдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева (1).

Для получения качественного соединения 10 при сварке трением по известному способу необходимо в каждом конкретном случас подбирать экспериментально оптимальные режимы сварки, т. е. необходимо определение соответствия скорости вращения, давле- 15 ния и времени проковки. При определенной заданной скорости давление подбирается в зависимости от соединяемых материалов, формы изделий и т. д.

Использование вышеуказанного способа 20 при сварке новых материалов требует непроизводительных затрат рабочего времени и оборудования, материалов и электроэнергии. Известны также случаи, когда при сварке трением известных материалов, 25 например сталей Р18 и РбМ5, со сталью 45 рекомендуемые технической литературой параметры сварки не приводили к получению доброкачественного соединения.

Для одной и той же марки инструментального материала рекомендуются самые разнообразные параметры сварки со скоростью, давлением и временем при нагреве в качестве оптимальных.

Целью изобретения является улучшение качества и упрощение выборов режимов сварки.

Поставленная цель достигается тем, что линейную скорость вращения, давление и время проковки устанавливают в зависимости от фазового состава свариваемых материалов, определяемого соотношением ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых карбидов, исходя из следующих уравнений: — линейная скорость вращения; — давление проковки; — время проковки; — соотношение ванадиевых и сложных вол ьфраммолибденовых карбидов, МС/МвС.

66479

30 (1) (2) (3) 35

3Предложенный способ определения параметров сварки трением основан на взаимосвязи химического и фазового состава соединяемых материалов с параметрами сварки. В качестве основного критерия, определяющего физические и механические свойства свариваемых материалов при температуре процесса, принято содержание основных сильных карбидообразующих элементов (ванадия, вольфрама и молибдена) и углерода, выраженное через количественное соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых карбидов МС/МеС.

На основании фазового анализа свыше

100 составов инструментальных материалов установлено, что соотношение МС/МеС является функцией химического состава стали, зависящей от содержания углерода, ванадия, вольфрама, молибдена, хрома и кобальта. Отношение МС/МеС характеризует также различные технологические свойства стали, шлифуемость и пр., в том числе и свариваемость трением. Чем больше

МС/МеС, тем хуже свариваемость и шлифуемость.

Между параметрами сварки трением (линейной скоростью вращения, давлением проковки) и соотношением МС/МеС сущестВует математическая сВязь: 1 н, Рн, тпр =

=/(МС/МеС), которая выражается следующими эмпирическими формулами:

V„=0,25+5,2ехр(— 5,17 Х "), Р„= — 29,36 + 75,07 Хе е, с„= 5,25(1 — ехр(— 3 7 Хо,е2)1 мс

М,С

Соотношение МС/М,C определяется на отожженных образцах в состоянии поставки на дифрактометрах УРС 50 — ИМ, ДРОН-1 или иных ионизационных рентгеновских установках при съемке непосредственно от шлифа. Данное определение вместе со съемкой и автоматической записью линии (III)

МС и (333,511) МеС и последующим расчетом отношения МС/МеС занимает около

10 — 15 мин. Поэтому этот экспресс-анализ может проводиться при входном контроле материала на заводах-потребителях или на выпускном контроле на заводах-изготови.телях. В последнем случае число, характеризующее МС/М,С, может быть введено в сертификат в виде факультативного или жс обязательного показателя плавочного контроля. В зависимости от химического состава материалов отношение МС/МеС колеблется от 0,05 до 1,9 и выше.

Для различных плавок это отношение может быть различным и для сталей с нестабильным фазовым составом и свойствами колеблется в довольно широких пределах. По этой причине различные плавки одной и той же стали Р6М5 и другие с по1

4 вышенным отношением МС/МеС склонны при постоянном режиме сварки к образованию блестящих колсц непровара и кольцевым трещинам. В металле блестящих колец непровара в сталях Р6М3 и Р6М5 количество ванадиевых карбидов возрастает в 2 — 3 и более раз.

Пример, Быстрорежущую сталь марки

Р8М6Ф8К7 в прутках диаметром 18 мм, изготовленную из распыленных порошков, сваривают трением со сталью 45 на машине

МСТ-31. Эта сталь содержит до 35/е карбидной фазы по объему, главным образом карбидов ванадия. Отношение МС/МеС в этой стали равно .1,2.

Согласно формулам (1, 2, 3) определяют значения У„, Рр, тр, которые равны соответственно: 0 25 м/с, 46 кг/мм, 5 с.

Давление нагрева Р„и время нагрева т;, выбирались из литературных данных. После сварки образцы отжигают и испытывают на ударный изгиб. Испытанию подвергались как отожженные, так и не отожженные образцы. Исследование микро- и макроструктуры показало высокое качество сварных образцов.

Экспериментальный метод опробования и корректировки не дал результата — все образцы были поражены блестящими полосами непровара. Площадь дефектов составляла до 90%.

Предлагаемый способ может найти применение в инструментальной и машиностроительной промышленности.

От внедрения предложения ожидается повышение производительности труда, экономия электроэнергии и материалов, в том числе экономия дефицитных и дорогостоящих элементов (W, Ме, V, Се и др.) в народном хозяйстве.

На чертежах 1, 2, 3 приведены графические зависимости У„Рр, т р —— /(МС/М,С), по которым на практике определяются параметры сварки трением.

Формула изобретения

Способ сварки трением преимущественно инструментальных сталей и сплавов с конструкционными сталями, по которому осуществляют нагрев свариваемых заготовок в процессе их относительного вращения и выдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью улучшения качества сварного соединения и упрощения выбора режима сварки, линейную скорость вращения, давление и время проковки устанавливают в зависимости от фазового состава свариваемых материалов, определяемого соотношением ванадиевых и сложных вол ьфраммолибденовых карбидов, исходя из следующих уравнений:

V„= 0,25+ 5,2ехр (— 5,17Х " ), Рпр = — 29,36+ 75,07 Х ", -„= 5,25 (1 — ехр(— 3,7Хе ")

664791

1,5

О1 02 03 00 П5 Пп 07 00 П9 10,I 12 С

Puz 1 1БС напр

МТ

ММ2

15

1D где

Рпр

<пр

Х линейная скорость вращения; давление проковки; время проковки; соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых карбидов МС/МбС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вилль В. И. Сварка металлов трением. Л., Машиностроение, 1970, стр. 61 — 62.

664791

Сло сек

Л5 а и

Фь.С (X)

Составитель В. Власова

Редактор В. Кухаренко Тех ред А. Камышникова Корректоры; Л. Брахнина и 3. Тарасова

Заказ 10.29/12 Изд. № 357 Тираж 1221 Подпи ное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2