СПОСОБ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ С ПОДОГРЕВОМ Российский патент 2018 года по МПК B23K20/02 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ диффузионной сварки в вакууме двух элементов [Патент РФ №2167749, кл. B23K 20/14, 1999], при котором сдавливающее усилие прилагают перпендикулярно к поверхности контакта элементов, нагревают зону контакта элементов до температуры сварки, в процессе пластической деформации свариваемых поверхностей смещают один из элементов вдоль или поперек сварного шва на величину, равную величине пластической деформации, и осуществляют изотермическую выдержку.

Недостатком этого способа является возможность образования дефектов в зоне сварки вследствие неполного заполнения впадин между микровыступами из-за накопления структурных дефектов и упрочнения металла в процессе его пластического деформирования.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сварки давлением с подогревом [А.С. СССР №610640, кл. B23K 19/00, Бюл. №22, 1978], при котором задаваемую скорость принудительного деформирования в процессе сварки периодически изменяют по величине и знаку, уменьшают до нуля, в периоды прекращения деформирования нагрузку снимают частично или полностью. В периоды деформирования сжатием с пониженной скоростью или в периоды полной остановки темп накопления структурных дефектов или существенно снижается, или полностью приостанавливается.

Недостатком этого способа является возможность образования дефектов в зоне сварки вследствие неполного заполнения впадин между микровыступами из-за высокой плотности структурных дефектов в металле и высокого уровня сопротивления пластическому деформированию.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения посредством предотвращения образования впадин между микровыступами за счет снижения сопротивления металла пластическому деформированию.

Цель достигается тем, что задаваемую скорость принудительного деформирования в процессе сварки периодически изменяют по величине и знаку, уменьшают до нуля, в периоды прекращения деформирования нагрузку снимают частично или полностью, а в периоды деформирования с пониженной скоростью или в периоды полной остановки деформирование сжатием заменяют деформированием сдвигом.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно собирают свариваемые детали. Нагревают зону контакта деталей до температуры сварки и деформируют с заданной скоростью усилием, приложенным перпендикулярно плоскости физического контакта свариваемых деталей. В период деформирования с пониженной скоростью или в период полной остановки к свариваемым деталям прикладывают нагрузку в плоскости, параллельной плоскости физического контакта свариваемых деталей, и осуществляют деформирование сдвигом. Приложение данной нагрузки в периоды деформирования с пониженной скоростью или в период полной остановки приводит к локализации деформирования сдвигом в зоне образования сварного соединения. За счет изменения напряженно-деформированного состояния в зоне образования сварного соединения происходит изменение направлений линий скольжений, осуществляется разблокировка дислокаций, что облегчает пластическое деформирование микровыступов при последующем деформировании сжатием.

Величину пониженной скорости, длительность деформирования с пониженной скоростью или время полной остановки, степень разгружения после остановки и уровень сдвиговых напряжений и деформаций выбирают таким образом, чтобы релаксационные процессы в деформируемых микровыступах поверхности контакта прошли наиболее полно при данных условиях (температура, скорость сварки, чистота поверхности, тип материала и др.), а время сварки и объемная деформация деталей были бы минимальными.

Способ может быть использован для соединения деталей давлением с подогревом. Осуществляют пластическое деформирование свариваемых деталей сжатием путем приложения к свариваемым деталям нагрузки в плоскости, перпендикулярной плоскости их физического контакта. Скорость деформирования сжатием периодически уменьшают путем снижения упомянутой нагрузки. В период уменьшения скорости деформирования сжатием к свариваемым деталям прикладывают нагрузку в плоскости, параллельной плоскости физического контакта свариваемых деталей, и осуществляют деформирование сдвигом. Способ обеспечивает предотвращение образования впадин между микровыступами за счет снижения сопротивления металла пластическому деформированию.

Способ сварки давлением с подогревом, включающий пластическое деформирование свариваемых деталей сжатием путем приложения к свариваемым деталям нагрузки в плоскости, перпендикулярной плоскости их физического контакта, при этом скорость деформирования сжатием периодически уменьшают путем снижения упомянутой нагрузки, отличающийся тем, что в период уменьшения скорости деформирования сжатием к свариваемым деталям прикладывают нагрузку в плоскости, параллельной плоскости физического контакта свариваемых деталей, и осуществляют деформирование сдвигом.