СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ШОВНОЙ СВАРКИ Российский патент 2019 года по МПК B23K11/06 

Изобретение относится к сварке давлением, в частности к контактной шовной сварке, и может быть использовано в различных областях машиностроения преимущественно при сварке тонколистовых конструкций в твердой фазе.

Известен обжимной ролик для сварки давлением с подогревом, имеющий цилиндрическую рабочую поверхность с центральной сферической или цилиндрической выемкой [АС СССР №603533, кл. В23K 19/00, Бюл. №15, 1978 г.].

Недостатком способа сварки давлением с подогревом, использующего обжимной ролик, имеющий цилиндрическую рабочую поверхность с центральной сферической или цилиндрической выемкой, является ограниченность деформации сдвига из-за деформирования свариваемых деталей обжимным роликом только с одной стороны относительно свариваемых деталей, что снижает качество сварки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ контактной шовной сварки [АС СССР №1505713, кл. В23K 11/06, Бюл. №33, 1989 г.], при котором на поверхности роликового электрода выполняют волнообразные рельефы. В результате этого появляется дополнительная сдвиговая деформация в направлении, перпендикулярном усилию сжатия электродов.

Недостатком указанного способа является изменение площади контакта роликового электрода и детали, давления и плотности тока в зоне контакта роликовых электродов и свариваемых деталей в процессе сварки, что приводит к ухудшению условий формирования соединения металлов в зоне их контакта и снижению качества сварки. Необходимость в согласовании времени поворота роликового электрода на один выступ с длительностью цикла сварочного тока ограничивает диапазон варьирования параметров режима сварки и технологические возможности способа.

Задача изобретения - повышение качества сварки за счет улучшения условий формирования соединения металлов в зоне их контакта вследствие обеспечения постоянной площади контакта роликового электрода и детали, давления и плотности тока в зоне контакта роликовых электродов и свариваемых деталей в процессе сварки при одновременном расширении диапазона варьирования параметров режима сварки и технологических возможностей способа за счет отсутствия необходимости согласования времени поворота роликового электрода на один выступ с длительностью цикла сварочного тока.

Сущность изобретения поясняется схемой процесса сварки, приведенной на фиг.

На рабочей поверхности 1 электрода 2 выполняют волнообразный рельеф в виде центральной выемки 3 шириной b₁ и толщиной h₁. На рабочей поверхности 4 электрода 5 выполняют волнообразный рельеф в виде центрального выступа 6 шириной b₂ и толщиной h₂. При этом центральную выемку 3 и центральный выступ 6 выполняют так, чтобы ширина b₁ была больше или равна ширине b₂, и толщина h₁ была больше или равна толщине h₂.

Роликовый электрод 2 и роликовый электрод 5 устанавливают друг напротив друга так, чтобы центральная выемка 3 на роликовом электроде 2 совпадала с центральным выступом 6 на роликовом электроде 5.

В процессе сварки при прохождении импульсов сварочного тока и вращении роликовых электродов нагретый металл деталей 7 и 8 вдавливается центральным выступом 6 электрода 5 в центральную выемку 3 электрода 2, в результате чего металл деталей подвергается деформации сдвига и создаются благоприятные условия формирования соединения металлов деталей 7 и 8 в твердой фазе. Благодаря тому, что один роликовый электрод 2 имеет центральную выемку 3, а другой роликовый электрод 5 имеет центральный выступ 6 обеспечивается постоянство площади контакта роликового электрода и детали, давления и плотности тока в зоне контакта роликовых электродов и свариваемых деталей, что улучшает условия формирования соединения металлов в зоне их контакта в процессе сварки деталей и повышает качество сварки. Отсутствие в необходимости согласования времени поворота роликового электрода и длительности цикла сварочного тока расширяет диапазон варьирования параметров режима сварки и технологические возможности способа.

Способ осуществляется следующим образом. Предварительно на роликовом электроде 2 выполняют центральную выемку 3, а на роликовом электроде 5 выполняют центральный выступ 6 (например, с отношением высоты рельефа к толщине более тонкой свариваемой детали 0,5-1,7). При этом центральную выемку 3 и центральный выступ 6 выполняют так, чтобы ширина b₁ была больше или равна ширине b₂, и толщина h₁ была больше или равна толщине h₂. На машину для контактной шовной сварки (например, МШ-3207) устанавливают роликовые электроды друг напротив друга так, чтобы выемка 3 на роликовом электроде 2 совпадала с выступом 6 на роликовом электроде 5. Затем свариваемые детали 7 и 8 собирают между собой, устанавливают между роликовыми электродами 2 и 5, и сжимают сварочным усилием Р. Далее через зону контакта роликовых электродов 2 и 5 со свариваемыми деталями 7 и 8 пропускают импульсы сварочного тока с одновременным вращением роликовых электродов. При прохождении импульсов сварочного тока происходит интенсивный нагрев металла деталей под электродами и деформирование соединяемых деталей с образованием сварного соединения между ними. Величина сварочного усилия, скорость вращения электродов, параметры импульса сварочного тока выбираются в зависимости от материала и толщины свариваемых деталей. Постоянство площади контакта роликового электрода и детали, давления и плотности тока в зоне контакта роликовых электродов и свариваемых деталей обеспечивается благодаря тому, что один роликовый электрод имеет центральную выемку, а другой роликовый электрод имеет центральный выступ. Расширение диапазона варьирования параметров режима сварки и технологических возможностей способа обеспечивается за счет того, что отсутствует необходимость в согласовании времени поворота роликового электрода и длительности цикла сварочного тока.

Способ может быть использован для контактной роликовой сварки, преимущественно для получения тонколистовых конструкций. Предварительно на рабочей поверхности одного роликового электрода выполняют центральную выемку, а на рабочей поверхности другого роликового электрода выполняют центральный выступ. На машину для контактной шовной сварки устанавливают роликовые электроды напротив друг друга так, чтобы выемка на одном роликовом электроде совпадала с выступом на другом роликовом электроде. Свариваемые детали собирают между собой, устанавливают между роликовыми электродами и сжимают сварочным усилием. Через зону контакта роликовых электродов со свариваемыми деталями пропускают импульсы сварочного тока с одновременным вращением роликовых электродов. Способ обеспечивает улучшение условий формирования соединения в зоне контакта роликовых электродов и свариваемых деталей. 1 ил.

Способ контактной шовной сварки тонколистовых конструкций, включающий пропускание импульсов тока через зону контакта со свариваемыми деталями роликовых электродов, имеющих волнообразный рельеф на рабочей поверхности, передачу усилия к свариваемым деталям и их перемещение с помощью упомянутых роликовых электродов, отличающийся тем, что рельеф на рабочей поверхности одного из роликовых электродов выполняют в виде центральной выемки шириной b₁ и толщиной h₁, а рельеф на рабочей поверхности другого роликового электрода выполняют в виде центрального выступа шириной b₂ и толщиной h₂, причем ширина b₁ больше или равна ширине b₂, а толщина h₁ больше или равна толщине h₂, при этом роликовые электроды устанавливают напротив друг друга таким образом, чтобы центральная выемка одного роликового электрода совпадала с центральным выступом другого роликового электрода.