Способ изготовления изделий из разнородных трудносвариваемых материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

O% (11)

1511 В 23 К 20/12

Чф г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (,.1 N

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ъОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .:», И АВтОеСИ0МЮ свидктельСтвм (21) 2766684/25-27 .(22) 25.04.79 (46) 07.06.87. Бюл. У 21 (71) Челябинский конструкторско-тех,нологИческий институт автоматизации и механизацни в автомобилестроении (72) В.Н.Воинов, P.Í.Болдырев, И.М.Вайсмвк, Н.N.Âåäåðíèêîâ и К.И.Мулюков (53) 621. 191. 14(088. 8) (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ РАЗНОРОДНЫХ TPYgHOCBAPHBAENbIX

МАТЕРИАЛОВ, включающий операцию сварки с нагревом стыка трением при действии осевого усилия и проковкой и операцию горячей штамповки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, повышения качества соединения и экономии металла, проковку стыка осуществляют в процессе горячей штамповки.

803273

Изобретение относится к сварке металлов трением.

Известен способ изготовления свар- кой трением клапана двигателя внутреннего сгорания, при котором отштам- 5 пованная тарелка с коротким стержнем из жаропрочного трудносвариваемого материала (сплав 5Х20Н4АГ9) приваривается к стержню иэ конструкционной стали (40ХН). Для получения удовлет-. 1О ворительного качества трудносвариваемого соединения его выполняют на специализированных машинах для сварки трением повышенной (относительно площади стыка) мощности, обеспечивающих при значительном времени нагрева (порядка 12 с) усилие проковки в пределах 40-50 кг/мм .

Только специализированные сварочные установки, имеющие мощные зажимные устройства как для тарелки, так и для стержня клапана и усиленные опорные узлы рабочих шпинделей, в состоянии выдерживать такой режим при массовом производстве клапанов. Все

25 это удорожает расходы на изготовление изделия. Кроме того, при повышенныхусилиях проковки происходит интенсивное гратовьщеление, что приводит к потерям дорогостоящего легированного материала.

Необходимо также заметить, что даже повьппенные усилия проковки не дают абсолютной гарантии удовлетворительного качества сварки, что приводит к 35 необходимости 100Х-ного контроля стыка соединения в линиях механической обработки клапана.

Известен также способ изготовления изделий из разнородных трудносвариваемых материалов, включающий операцию сварки с нагревом стыка трением при действии осевого усилия и проковкой и операцию горячей штамповки.

45 Данный способ имеет те же недостатки, что и предыдущий, так как процесс сварки трением в нем осуществляется полностью на сварочной машине. Усилия проковки, развиваемого машиной, недостаточно для получения удовлетворительного качества соединения заготовок из разнородных трудносвариваемых металлов.

Целью изобретения являются упроще- 55 ние технологии изготовления, повьппе. ние качества соединения и экономия металла.

Указанная цель достигается тем, что проковку стыка осуществляют в процессе горячей штамповки.

Заготовки из разнородных трудносвариваемых материалов, например клапана двигателя внутреннего сгорания, предварительно "соединяют" на обычном оборудовании для сварки трением с использованием только осевого усилия нагрева. На этой стадии изготовления соединение еще не сформировано.

После удаления грата заготовки подвергают горячей штамповке в объеме металла, включающего стык предварительно сваренного соединения. Поскольку температура в этих технологических операциях (1150 + 30 С) такая же, как и температура проковки при сварке трением, а усилие горячей штамповки превышает теоретические пределы усилий, возможных для сварочного оборудования, то проковка стыка соединения на этой стадии изготовления изделия обеспечивает абсолютную гарантию высокого качества сварки.

Следует отметить, что на сварку поступают круглые заготовки. Поэтому, если в сварочной операции использовать только усилия нагрева, то она может быть выполнена на неспециализированном оборудовании с помощью обычных зажимных устройств, обычных рабочих шпинделей и обычных приводов осевого усилия. Естественно, при этом снижаются затраты энергии на сварку и уменьшается количество отхода в грат дорогостоящего металла.

Проковка, осуществляемая за счет усилия горчей штамповки, обеспечивает качественно новые условия пластической деформации стыка соединения, которые невозможно создать при использовании только оборудования для сварки трением: на стадии горячей штамповки площадь стыка соединения вначале несколько увеличивается, а затем уменьшается, принимая сложную форму с криволинейной образующей, причем общая площадь стыка остается значительно большей, чем площадь сечения стержня. Благодаря этому такое качество сварного соединения невозможно получить только при использовании оборудования для сварки трением.

На чертеже показаны образцы, соответствующие различным стадиям получения готового изделия, например, 8032

Корректор А.Ильин

Техред Н.Глущенко

Редактор О.Кузнецова

Тираж 975 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2680/1

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 клапана двигателя внутреннего сгорания. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 — предварительно сваренные при усилии нагрева заготовки из жаропрочной и конструкционной ста5 лей со снятым гратом; 2 — заготовка изделия после выдавливания стержня клапана; 3 — готовое изделие после оформления тарелки клапана, 4 — положение стыка гредварительно сварен- 1О ного соединения.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. На обычной машине для сварки трением соединяют круглые заготовки из жаропрочной и конструк- 15 ционной сталей трением при усилии нагрева, обеспечивающем выделение грата заготовки из жаропрочной стали (заготовки ф 22-32 мм, относительная

73 4 скорость вращения 1500 об/мин, давление нагрева 11 кг/мм, время нагрева 4 с). После удаления грата сварен% ные заготовки подают на горячую штамповку, где выполняются операции выдавливания стержня и оформления тарелки клапана. В результате проковки сварного стыка усилием порядка 6080 т (давление 100-150 кг/мм2) обеспечивается высокое качество соединения заготовок из трудносвариваемых обычным способом материалов.

Предлагаемый способ можно использовать при массовом производстве клапанов двигателей внутреннего сгорания, а также других штампованных изделий, у которых зона предварительной сварки подвергается пластическим деформациям горячей штамповки.