Способ сварки трением деталей с окончательной механической обработкой и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()975286 (61) Дополнительное к авт. свид-ву —, (22) Заявлено 11.03.81 (21) 3255325/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

В 23 К 20/12

Гееударетеелнмй кемитет

Опубликовано 23.1! .82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.11.82 (53) УДК 621.791..14 (088.8) пе делам лэобретений и открытий 1 ФВ „, -=аP. Н. Болдырев, В. П. Воинов и Н./ \. Ведер иков - . - (72) Авторы изобретения

Челябинский политехнический институт им. Л инскоге," омсомола и Конст кто ско-технологический тптечит. т ру р у. автоматизации и механизации автомобилестроения (71) Заявители (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ДЕТАЛЕЙ

С ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сварке металлов трением.

Известны способы сварки трением, направленные на повышение точности взаимного расположения свариваемых труб путем использования промежуточной цилиндрической вставки (1).

Однако если устройство для сварки трением имеет погрешность взаимного расположения станины, передней и задней бабок, то независимо от центрирующей вставки сваренные трубы имеют несоосность, которая увеличивается за счет силовых факторов, определяемых усилием сжатия труб и связанных с этим деформацией элементов устройства.

Наиболее близким к изобретению является устройство для сварки трением деталей с окончательной механической обработкой, содержащее станину, рабочий шпиндель, зажимы деталей и упор (2).

Недостатком такого способа и реализующего его устройства является низкая точность осевого размера сваренной детали.

Кроме того, устройство не является универсальным, так как предназначено для сварки

2 преимущественно деталей небольших размеров и не может быть использовано длц соединения деталей типа вала и шестерни.

Целью изобретения является повышение точности взаимного расположения свариваемых деталей, например вала и шестерни с внешним зацеплением.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки трением деталей с окончательной механической обработкой, например вала и шестерни с внешним зацеплением, заключающемуся в- нагреве и нроковке при их относительном вращении и сжатии, на валу предварительно выполняют хвостовик с цилиндрической переходящей в конус поверхностью, а в шестерне — соответствующее ему отверстие, причем высоту цилиндрической части хвостовика выполняют не менее величины осадки свариваемых деталей при проковке.

В устройстве для сварки трением деталей с окончательной механической обработкой, содержащем станину, рабочий шпиндель зажимы деталей и упор, зажим невращающейся детали выполнен в виде ограничителя ее поворота, например шестерни с внутренним зацеплением, а упор указанной детали

975286 выполнен в виде сферического и упорного подшипников.

При этом упорный подшипник обеспечивает в процессе сварки перемещение шестерни с внешним зацеплением при выправлении радиальных погрешностей, а сферический— несоосность при выправлении угловых погрешностейй.

В процессе проковки центрирующий хвостовик вала цилиндрической поверхностью входит в цилиндрическое отверстие шестерни, обеспечивая соосность свариваемых деталей с точностью, определяемой радиальным зазором посадки упомянутых цилиндрических поверхностей. В конце проковки центрирующий хвостовик вала конической поверхностью входит в коническое отверстие шес-" терни, обеспечивая тем самым полную соосность сваренных деталей, т. е. отсутствие как радиальной, так и угловой погрешности их расположения. Кроме того, поскольку проковка ограничена сопряжением конических поверхностей, совершенно точно регламентируется осевой размер сваренного изделия.

Наличие у центрирующего хвостовика вала именно двух поверхностей: цилиндрической и конической, а также очередность их сопряжения с соответствующими отверстиями шестерни имеют существенное значение. Цилиндрические поверхности деталей выправляют в сваренном изделии угловые погрешности расположения элементов станины, рабочего шпинделя и др., а конические поверхности обеспечивают окончательно полную соосность деталей сваренного изделия и его точный осевой размер. Если бы не было цилиндрических поверхностей, то достижение полной соосности в сваренном изделии достигалось бы только за счет сопряжения конических поверхностей. Однако последнее совпадает с окончанием процесса проковки и при выправлении угловых погрешностей может снизить прочность сварного соединенияя.

Указанные преимущества предлагаемого способа сохраняются при использовании его на любых известных машинах для сварки трением независимо от точности их изготовления либо степени их износа.

При реализации предлагаемого способа в устройстве фиксатор одной из свариваемых деталей допускает для нее пять степеней свободы: вращение вокруг трех пространственных осей и перемещение в плоскости, перпендикулярной оси соединяемых деталей. При этом упорный подшипник обеспечивает в процессе сварки перемещение шестерни с внешним зацеплением при выправлении радиальных погрешностей, а сферический — несоосность при выправлении угловых погрешностей.

На чертеже показана схема расположения сваренных деталей по предлагаемому способу и элементы устройства для его осуществления.

Вал 1 выполнен с центрирующим хвостовиком 2, имеющим цилиндрическую 3, переходящую в конус 4, поверхность. Шестерня

5 имеет отверстие с такими же по размерам поверхностями, как хвостовик 2 вала 1.

На станине 6 жестко закреплена шестерня 7 с внутренним зацеплением, а также расположены упорный 8 и сферический 9 подши п н и ки упора шестерни 5.

10 В рабочем шпинделе 10 размещен зажим вала 1;

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В процессе финишной механической об15 работки хвостовика 2 вала 1 и шестерни 5 выполняются центрирующие поверхности

3 и 4 с точностью, соответствующей уровню, принятому в производстве подобных деталей.

Перед началом сварки зубцы шестерни 5

20 вводят во впадины шестерни 7, упирая торец шестерни 5 в сферический подшипник 9.

Вал 1 закреплен в зажиме рабочего шпинделя 10. После чего осуществляют сварку трением известным путем.

При нагреве центрирующие поверхности .3 и 4, не контактируют, а свариваемые детали 1 и 5 расположены с погрешностями, присущими элементам устройства. В конце . нагрева начинают входить в контакт цилиндрические поверхности 3 шестерни 5 и хвосзв товика 2. Одновременно включают торможение рабочего шпинделя 10 и прикладывают давление проковки. Величина осадки при проковке регламентирована сопряжением центрирующих поверхностей 4 деталей 2 и 5.

При использовании режимов сварки с малой величиной осадки в процессе проковки высоту цилиндрической поверхности 3 хвостовика 2 можно увеличить до разме1 а, соответствующего полной осадке деталей

4О при сварке. В этом случае контактирование цилиндрических поверхностей 3 деталей 2 и 5 происходит уже в начале нагрева. Уве-. личение высоты цилиндрической поверхности 3 способствует более эффективному выправлению угловых погрешностей, йо возни45 кающие при этом усилия в условиях относительного вращения поверхностей могут вызвать их «прихватку». Для избежания этого цилиндрические поверхности 3 деталей 2 и

5 следует снабдить смазкой, например залудить.

Таким образом, в результате использования предлагаемых способа и устройства в машинах любой, даже пониженной, точйости можно эффективно соединять окончательно механические обработанные детали с точ55 костью, соответствующей уровню точности механической обработки. Это открывает возможность для применения сварки трением на этапе финишной обработки широкого круга деталей.

975286

Составитель Л. Лапина

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор И.Ватрушкнна

Заказ 8410/18 Тираж 1158 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1. Способ сварки трением деталей с окончательной механической обработкой, например вала и шестерни с внешним зацеплением, заключающийся в нагреве ипраковке при их относительном вращении и сжатии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности взаимного расположения свариваемых деталей, на валу предварительно выполняют хвостовик с цилиндрической переходящей в конус поверхностью, а в шестерне — соответствующее ему отверстие, причем высоту цилиндрической части хвостовика выполняют не менее величины осадки свариваемых деталей при проковке.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее станину, рабочий шпиндель, зажимы деталей и упор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности взаимного расположения свариваемых деталей, зажим невращающейся детали выполнен в виде ограничителя ее поворота, например шестерни с внутренним зацеплением, а упор указанной детали выполнен в виде сферического и упорного подшипников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Вилль В. И. Сварка металлов трением.

М., «Машиностроение», 1970, с. 94.

2. Авто рс кое с в идетел ьство ССС P № 554116, кл. В 23 К 20/12, 1975 (прототип).