Способ сварки трением деталей изразнородных металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советския

Социалистических республик

<>814626 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110579 (21) 2763671/25-27,(53)М. Клз с присоединением заявки ¹

В 23 К 20/12

Государственный «омнтет

СССР но делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 230381.Бюллетень йо 11 (53} УДК 621.791..14(088.8) Дата опубликования описания 230381

ИВ. Шибко, СИ. Вдовин, АН. Кваша н Н.Г. Воронов (72) Авторы изобретения (Днепропетровский ордена Трудового Красного Щаме государственный университет им. 300-летия " - "(.Q®;-.;, воссоединения Украины с Россией ф (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ДЕТАЛЕИ

ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к сварке и может быть использовано во многих отраслях промыапенности для получения трубчатых деталей иэ твердых металлов (стали, сплавы титана и др.) с корпусными деталями иэ мягких металлов (сплавы алюминия, магния, .меди) в нахлесточном исполнении, а также биметаллических переходников трубопроводов иэ Укаэанных металлов.

Известен способ получения аналогичных соединений сваркой давлением, заключающийся в запрессовке предварительно нагретой заостренной детали из более твердого металла в деталь из более мягкого металла g1) .

Однако этот способ не обеспечивает высокого качества соединения вследствие недостаточной очистки контактируемых поверхностей, так как в процессе запрессовки осуществляется только поступательное перемещение деталей. Они непригодны для сварки тонкостенных деталей, так как требуемое усилие эапрессовки может превышать предел устойчивости заостренной детали и характеризуются низкой производительностью и высокой .энергоемкостью процесса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ сварки трением деталей иэ разнородных металлов, при котором в торце детали из пластичного металла предварительно растачивают отверстие, а в торце детали из твердого металла выполняют конусную разделку отверстия ) 2).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает высокое качество соединений, так как окисные пленки и другие загрязнения на контактируемых поверхностях толь15 ко разрушаются, но не удаляются из эоны сварного шва. Кроме того, при сварке полых детаяей возможна ее пластическая деформация и с уменьшением проходного сечения вследст20 вие неуравновешенности действующих на нее давлений.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения полых деталей с различной толщиной стенок путем сохранения внутреннего проходного отверстия, а также сохранение жесткости свариваемого соединения.

Поставленная цель достигается тем, что наружную поверхность полой дета30 ли иэ твердого металла выполняют

814626 конусной с углом конусности 3-6, конуснов отверстие с углом конусности 40-50 ., а отверстие в торце детали из пластичного металла выполняют на длину наружной конусности детали из твердого металла и диаметром меньшим диаметра торца детали из твердо5 го металла на 1,0-1,6 толщины стенки этой детали, На наружную поверхность детали из пластичного металла устанавливают технологическую втулку.

Иа фиг. 1 изображена полая деталь из более твердого металла; на фиг. 2 — соединение, где срезанный припуск удалится из отверстия.

Полая детань из более твердого металла 1 выполнена конической под углом о6 3-6О на наружной поверхности и фаской под углом Р 40-50 градусов по внутренней кромке до заострения торца. В корпусной детали 2 или трубчатой 3 из пластичного ме- Я9 талла отверстие на длину нахлестки выполнено меньше диаметра заостренного торца детали 1 на величину удвоенного припуска Z. При сварке с трубчатой. деталью 3 на ее наружную 25 поверхность надета жесткая технологическая втулка 4. 2 0,5-0,8 толщины стенки детали.

B процессе сварки трением детали нагреваются, происходит интенсивная очистка от окисных пленок и других загрязнений наружной поверхности детали 1, что способствует получению качественного сварного соединения. Под действием осевого усилия заостренная деталь 1 врезается в тело детали 2 или 3 со снятием припуска на ее внутренней поверхности.

При врезании на конические поверхности детали 1 действуют радиальные ф) силы Р и Р, которые зависят от значений углов rx, р и припуска 2, Чтобы эти силы не деформировали врезаемую деталь 1, необходимо, чтобы они были уравновешены в пределах 4> несущей способности заостренной части этой детали, что и обеспечивается указанными геометрическими характеристиками.

Верхний предел угла о определяется из условия получения достаточной величины нахлестки (до 10 толщин стенки врезаемой детали), а нижний установлен экспериментально как минимальный, обеспечивающай достаточное для получения качественного 55 сварного соединения контактное давление.

Возникающая вследствие среза и смятия припуска сила Р на фаске зави,сит от ее протяженности, определяв- фО мой толщиной стенки врезаемой детали и углом, который не может быть малым из условия прочности заостренной части этой детали. Поэтому для ограничения силы Р величина припус Я ка ограничивается в определенных экспериментально пределах, причем большее значение припуска соответствует мальм толщинам стенки врезаемой детали. Технологическая втулка

4 на трубчатой детали 3 предотвращает ее деформацию наружу.

П р и м в р . Проводится сварка .образцов из стали 12 Х18 Н10Т и алюминия АД1. Отрезок стальной трубки с наружным диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм выполняется с конусностью по наружной поверхности под углом Зо- на длину 20 мм и фаской под углом 45О. Деталь из алюминия с наружным диаметром 24 мм выполняется с отверстием диаметром 46 мм.

Сварка производится на экспериментальной машине для сварки трением при скорости вращения шпинделя

1000 об/мин, усилии нагрева 160180 кгс, усилии проковки 400-420 кгс, время проковки 5 сек., прекращение вращения при достижении нахлестки

20 мм. Алюминиевая деталь закрепляется в патроне через жесткую стальную втулку, которая легко снимается с соединения после охлаждения.

Из полученных соединений вырезаются кольца, которые подвергаются механическим испытаниям на срез.

Прочность соединений составляет <

7-8 кгс/мм, разрушение по алюминию.

Металлографические исследования . показывают высокое качество сварного шва, непровары, несплошности и интерметаллиды отсутствуют, Испытания на герметичность показывают вакуумную плотность соединений не хуже 1 ° 10 мм рт.ст. л/сек

llO ГЕЛИЮ.

Микроисследование соединений показывает, что искажение проходного сечения стальной детали не превышает

2-3% диаметра.

Проводятся исследования по сварке образцов из сталей и сплавов титана с наружным диаметром от 8 до

40 мм и толщиной стенки титана с наружным диаметром от 8 до 40 мм и толщиной стенки от 1 до 5 мм и нахлесткой порядка 10 толщин стенки с деталями из алюминия АД1, алюминиевых сплавов АМгЗ, АМг6 и магниевым сплавом КА2-1, которые подтверждают достоверность заявляемого.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество соединений при не изменности проходного сечения охватываемой детали и достижении нахлестки до 10 толщин стенки этой детали.

Способ характеризуется высокой производительностью, малой энергоемкостью, высоким значением коэффициента использования металла. Для реализации способа может быть использовано отечественное серийное оборудование.

814626

Формула изобретения

Составитель В. Влодавская

Редактор Л. Белоусов . Техред Ж. Еастелещ ч Кьрректорм. Вигула

Заказ 898/19 Чираж 1148 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю ° Ф ЮВ

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

Способ может быть внедрен на предприятиях общего, авиационного, криогенного и химического машиностроения для получения соединений трубчатых деталей между собой и с корпусными иэ разнородных металлов. 5

1. Способ сварки трением деталей из разнородных металлов, при котором в торце детали из пластичного металла предварительно растачивают отверстие, а в торце детали иэ твердого металла выполняют конусную разделку отверстия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения полых деталей с различной толщиной.. стенок путем сохранения внутреннего проходного отверстия, наружную поверхность полой детали из твердого металла выполня.эт конусной с углом конусности 3-6, конусное отверстие. с углом конусности 40-50, а отверстие в торце детали иэ пластичного металла выполняют на длину наружной конусности детали иэ твердого металла и диаметром меньшим диаметра торца детали из твердого металла на 1,0-1,6 толщины стенки этой детали °

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сохранения жесткости свариваемого соединения, на наружную поверхность детали иэ пластичного металла устанавливают технологическую втулку.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свндет Ыьство СССР

9 306928, кл. В 23 К 19/00, 27.10 ° 69 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2747041/25-27, кл. В 23 К 19/02, 04.04.79.