Машина для сварки трением

 

И.А.Черненко, Г.К.Леоненко, В.И.Тишура, Э. .Карпенкои А.Т.Дышленко е .. !

Ордена Ленина..и ордена Трудового Красного: Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (g4) МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ

Изобретение относится к оборудованию в области сварки трением,в частности к машинам, работающим по конвен= ционному и инерционному принципу.

Известны машины для сварки трением, имеющие типовые узлы: привод вра- 5 щения шпинделя, привод осевого давления, зажимные устройства.свариваемых заготовок, муфту сцепления привода вращения со шпинделем, муфту торможения шпинделя (только в конвенционных машинах), маховик, жестко связанный со шпинделем (только в инерционных машинах).,В этих машинахоразо-. грев- стыка осуществляется за счет взаимного перемещения торцов свариваемых заготовок при одновременном осевом сжатии заготовок. Такой способ сварки широко применяется для сварки однородных металлов и сплавов, а также дпя неоднородных металлов при небольшом различии их физических свойств, в особенности, температуры плавления Р 1

Однако сварка на этих машинах таких материалов, как высоколегированные стали А1 и его сплавы Ti, МЬ, Мо, l4, Си и ее сплавы и др. в разнородном сочетании имеет большие трудности или вовсе не возможна. Это вызывается резкой разницей в температурах плавления и теплопроводности этих материалов. Невозможна также сварка одновременно двух стыков.

Наиболее близкой к предлагаемой по техническому решению является машина для сварки трением, включающая привод вращения промежуточной вставки с выходным приводным колесом, зажимные тиски и привод осевого давления (2) .

Такая конструкция обеспечивает сварку одновременно двух стыков, но имеет большие габариты и вес, затрудняет доступ к зажимные устройст вам и отрицательно сказывается на автоматизации загрузки и выгрузки заготовок. Кроме того, применение зуб988497 чатой передачи большого диаметра усложняет конструкцию, увеличивает ее стоимость, создает излишний шум.

Существенным недостатком этого типа машин является также их огра- 5 ниченные технологические воэможности при сварке композиций металлов с сильно отличающимися; физическими и химическими свойствами, так как оба стыка работают в практически равных температурных условиях, обусловленных равенством основных параметров сварки — частоты вращения.и удельного давления нагрева. Для сварки укаэан15 ных композиций необходимо создать в каждом стыке различные температурные ,режимы.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и металлоемкости указанных

20 машин, а также расширение их технологических возможностей для сварки металлов и сплавов с.резко отличающимися физико-химическими свойствами.

Указанная цель достигается тем, что машина с промежуточной вращающейся вставкой, включающей привод вращения вставки с выходным приводным колесом для крепления вставки, зажимные тиски и привод осевого давления, снабжена шпиндельной головкой, а приводное колесо промежуточной вставки снабжено опорами качения и установлено на зажимном патроне шпиндельной головки.

Привод вращения колеса выполнен с клиноременной передачей.

Данный привод комплектуется сменной оснасткой для крепления промежуточных вставок различной конструкции.

На чертеже показана конструктивнокинематическая схема машины.

Вращающаяся заготовка 1 фиксируется в зажимном шпиндельном патроне 2, а неподвижная заготовка 3 - в тисках 4.

Вращающаяся промежуточная вставка 5 устанавливается в приводном колесе 6, выполненном в виде шкива, приводимого во вращение электродвигателем 7 через клиноременную передачу. К приводному колесу жестко крепится тормозной диск 8, проходящий внутри дискового тормоза 9. Зпиндельная бабака 1О может иметь как конвекционный, так и инерционный привод вращения. Осевое давление в свариваемых стыках создает гидро(пневмо) цилиндр 11, перемещая тиски по направляющим.

В зависимости от степени различия физико-химических свойств свариваемых заготовок машина может работать в 2-х режимах. При резко отличающихся свойствах заготовок для одновременной сварки обоих стыков необходимо создать различные температурные условия в каждом стыке. При включении приводов вращения шпинделя и насадки в одну сторону их угловые скорости вычитаются в результате чего относительная скорость вращения в стыке деталей (1 и 5) меньше, чем в стыке деталей 2 и 5, т.е. температура в стыке деталей 1 и 5 меньше, чем в стыке деталей 2 и 5. При включении приводов в противоположном направлении их скорости суммируются, т.е. темггература в стыке деталей 1-5 выше, чем в стыке деталей 2-5.

При незначительном расхождении физико-химических свойств свариваемых заготовок темперагурные поля в укаэанных стыках должны быть одинаковы.

В этом случае привод вращения шпинделя вообще не включается и устанавливается на тормозе. Нагрев стыков происходит только за счет вращающейся вставки.

В общем случае, т.е. при резком различии физико-химических свойств заготовок, машина работает следующим образом.

Сначала устанавливаются (при отведенных в заднее положение тисках) вращающаяся заготовка 1 в зажимном патроне 2 и вставка 5 в колесе 6. 3атем неподвижная. заготовка 3 устанавливается в тисках 4. После фиксации в эажимных устройствах указанных заготовок тиски с помощью гидроцилиндра перемещаются в переднее положение до соприкосновения торцов свариваемых заготовок. Затем включаются приводы вращения вставки и шпинделя и одновременно включается давление в гидроцилиндре 11, которое плавно нарастает от нуля до требуемой величины.

При этом происходит нагрев 2-х стыков до расчетных температур. Плавное повышение давления дает возможность уменьшить большой крутящий момент, возникающий одновременно в обоих стыках, и соответственно уменьшить пусковые токи в приводном электродвигателе. В процессе повышения давления сначала происходит операция притирки торцов, которая затем плавно переходит в операцию нагрева стыков. При достижении определенной величины суммарной деформации нагрева

988497

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 10957/!5 Тираж 1104 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 приводы вращения шпинделя и вставки выключаются и тормозятся. После этого в цилиндр 11 подается давление .проковки, завершающее образование сварного Соединения,8 дальнейшем цикл

- повторяется.

Металлоемкость предлагаемой машины на 25-303 меньше по сравнению с конструкцией базового объекта, за ко о торый принят прототип. Замена зубчатого редуктора клиноременной передачей уменьшает себестоимость машины на 15-204, улучшает эксплуатационные качества машины и условия труда. !

Зкономия при изготовлении предлагаемой машины достигается за счет снижения металлоемкости и упрощения конструкции.

Расширение технологических возможностей машины также дает экономический эффект за счет расширения номенклатуры свариваемых композиций металлов.

На основе предлагаемой конструк25 ции существующие конвенционные машины могут быть переоборудованы s более универсальные машины, снабженные съемным устройством для крепления промежуточной вращающейся вставки, со своим приводом вращения.

Машина для сварки трением, включающая привод вращения промежуточной вставки с выходным приводным колесом, зажимные тиски и привод осевого давления, о т л и ч а ю,щ а яс я тем, что, с целью уменьшения габаритов и металлоемкости, а также расширения технологических возможностей, машина снабжена шпиндельной головкой, а приводное колесо промежуточной вставки снабжено опорами качения и установлено на зажимном патроне шпиндельной головки.

2. Машина no n.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что привод вращения колеса выполнен.с клиноременной передачей.

Источники информации, принятые во внимание йри экспертизе

Вавилов А.Ф., Воинов В.П. Сварка трением. "Машиностроение", М., l964, с.118.

2. Авторское свидетельство СССР 586971, кл. В 23 К 20/12, 1975 (прототип).