Способ холодной сварки металлов внахлестку

 

СПОСОБ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ 'МЕТАЛЛОВ ВНАХЛЕСТКУ, при котором соединяемые участки деталей деформируют в центральной и периферийной, зонах с различной степенью пластической деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения , периферийную зону свариваемых участков деталей дополнительно деформируют с образованием в ней локальных участков, степени деформации которых больше степени деформации периферийной зоны и не превышает степени деформации центральной зоны.ё(Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Э ЛИО Ю

РЕСПУБЛИК . (19) (1Ц (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕ 1АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2756872/26-27 (22) 19.04.79 (46). 15.09.85. Бюл. У 34 (72) А.К. Евдокимов, Е.В. Юдахин, В.Ф. Кузин и М.А. Архангельский (71) Тульский политехнический институт (53) 621.791.12(088.8) (56) Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. М., Машино" строение, 1971, с. 386, рис. 387.

Баранов И.Б. Холодная .сварка пластичных металлов. М.-Л., Машгиз, 1962, с. 33, рис. 8.

Там же, с. 76, рис. 47. (54) (57) СПОСОБ ХОЛОДНОЙ CBAPKH

МЕТАЛЛОВ ВНАХЛЕСТКУ, при котором соединяемые участки деталей деформируют в центральной и периферийной, зонах с различной степенью пластической деформации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения, периферийную зону свариваемых участков деталей дополнительно деформируют с образованием в ней ло,кальных участков, степени деформации которых больше степени деформации периферийной зоны и не превышает степени деформации центральной зоны.

475

1 812

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам соединения деталей холодной сваркой давлением внахлестку.

Известен способ сварки давлением деталей, соединенных внахлестку, путем сдавливания их с пластической деформацией до получения прочного схватывания по сопряженным поверхностям (1) .

При таком способе сварки прочность сварного соединения зависит в основном от степени деформации сдавливаемых деталей (т.е. от отношения разницы начальной и конеч- 15 ной толщйны металла к его началь- ной толщине). Так, например, начальное схватывание алюминиевых сплавов колеблется по степени деформации в пределах 0,6-0,8, нике- .2п левых 0,8-0,9, латуни 0,85-0,95, что приводит к сильному утонению перемычки (переходной области сварного соединения к основному металлу) вблизи границы схватывания. 25

При увеличении степени деформации прочность схватывания сопрягаемых поверхностей деталей под пуансонами увеличивается, а прочность перемычки уменьшается (так как перемычка при этом утоняется). что не позво-. ляет достичь высокой суммарной прочности сварного соединения. При ма-. лых степенях деформации. сварки изделие под нагрузкой разрушается в

35 сварном соединении по поверхности схватывания, а при больших степеняхпо перемычкам вблизи сварного соединения.

Известен также способ сварки давлением, в котором участки вблизи сварного соединения упруго сжимают дополнительными пуансонами, а основные пуансоны пластически деформируют металл. Такой способ создает дополнительное гидростатическое давление в процессе деформации и позволяет уменьшить степень деформации начального схватывания металлов, что повышает толщину перемычки при оптимальной степени деформации (т.е. при такой ее величине, когда сопротивление деталей на отрыв по плоскости схватывания и по перемычке равнозначны).

Недостаток такого способа в том, что схема деформированного состояния, а значит и растекаемость схватываемых поверхностей на выходе из-под пуансонов, не отличается от предыдущего способа. И достигаемый эффект по прочности сварного соединения, несмотря на конструктивные усложнения, незначителен, так как разрушение деталей под нагрузкой происходит по.перемычке (оптимальной степени деформации практически достичь очень трудно и для повышения надежности схватывания при сварке идут на повьппение степени деформации).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ холодной сварки металлов внахлестку, при котором соединяемые участки деталей деформируют в центральной и периферийной зонах с различной степенью пластической деформации. В этом способе по сравнению с известными изменяется схема деформированного состояния и увеличивается растекаемость свариваемых поверх= ностей изделий в периферийной зоне, увеличивается также гидростатическое давление в центральной зоне, что в общем уменьшает степень деформации начального схватывания и увеличивает толщину перемычки до равной толщине периферийной зоне, что способствует повьппению прочности сварного соединения (3) .

Однако общая прочность соединения повьппается незначительно из-за низкого гидростатического давления в периферийной зоне, способствующего слабому схватыванию соединяемых поверхностей в этой зоне. В этом случае под нагрузкой разрушение сварного соединения происходит вначале по поверхности .схватывания в периферийной зоне, а затем по утоненной перемычке, соединяющей центральную зону с периферийной, т.е, практически только увеличивается продолжительность процесса разрушения без увеличения суммарной прочности.

Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения.

Поставленная задача достигается тем, что периферийную зону соединяемых участков деталей дополнительно деформируют с образованием в ней локальных участков, степень деформации которых больше степени

81247 1

15

Редактор Л. Утехина Техред M.Ãåðãåëü

Корректор В. Бутяга

Заказ 6398/2 Тираж 1086

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф»

Подписное

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

3 деформации периферийной зоны и не превышает степени деформации центральной зоны.

Сварку по предлагаемому способу осуществляют в три стадии: вначале деформируют центральную часть свариваемых участков изделий с максимальной степенью деформации, например, для алюминия она равна 0,80,85, затем — периферийную зону с минимальной степенью деформации (для того же материала 0,5-0,55), а затем получают дополнительным деформированием локальные утоненные участки в периферийной области.

Для повышения гидростатического давления в зоне деформации в процессе сварки и улучшения качества сварного соединения формирование зон и локальных участков проводят одновременно.

Во всех случаях повышенная прочность. сварного соединения получается за счет того, что дополнитель-. ное деформирование с образованием локальных утоненных участков укрепляет плоскости схватывания периферийной зоны, в то время как перемычка остается утолщенной эа счет минимальной степени деформации основной части периферийной зоны (т.е. без локальных участков), Форма локальных участков в периферийной зоне может быть в плане произвольной (например, круглой, прямоугольной и т.п.). в зависимости от технологических возможностей изготовления инструмента. Расположение, например, круглых в плане участков в периферийной зоне может быть в один или в два ряда, в шахматном порядке и так далее в зависимости от размеров изделия и сварного соединения.

Пример . Эксперимент по соединению прямоугольных образцов из

5 4 алюминиевого сплава Я1, пригодных для испытания на разрывной машине

УММ-50. Сравнивают три способа сварки: предлагаемый и известные. Исходная толщина образцов б мм, ширина

30 мм, длина 100 мм. Все образцы перед сваркой отжигают при 400 С в течение 40 мин с охлаждением на воздухе. Образцы перед сваркой укладывают внахлест, а вдавливание пуансонов в них проводят одновременно с двух сторон. Сварку по предлагаемому -способу ведут в следующей последовательности: вначале деформируют центральную часть со степенью деформации 0,93, потом периферийную зону со степенью деформации 0 50 а затем локальные участки (в виде прямоугольных углублений) со степенью деформации 0,6. По длине шва в предлагаемом способе выполнено 9 локальных утоненных участков шириной 1,5 мм.

Ширина центральной зоны 5 мм, ширина периферийных зон с обоих сторон шва по 6 mr. Общая ширина шва по известным и предлагаемому способу.

17 мм.

Испытано по 10 сваренных образцов каждого варианта. Среднее усилие разрыва образцов по известным способам 540 и 590 кг, по предлагаемому .945 кг.

Таким образом, прочность сварного соединения, выполненного по предлагаемому способу выше прочности соединения по известным способам на

75 и 61Х соответственно.

Применение предлагаемого способа в производстве позволит расширить

40 диапазон свариваемых изделий и материалов. Такой способ может быть использован при точечной и шовной сварке пуансоном и роликами с кольцевым и прямолинейным швом, для сварки

45 . листов, труб, полых корпусов и т.п °