Устройство для сварки вибротрением Советский патент 1983 года по МПК B23K20/12 

( 54 УСТРОЙСТВО ,ДЛЯ СВАРКИ ВИВРОТРЕНИЕМ

Изобретение относится к сварке, а именно к устройствам для сварки вибротрением, и может быть использовано также при наплавке трением.

Известно устройство, содержащее корпус, привод для создания колебаний, привод осевого давления и зажимы для неподвижной и вибрирующей деталей f

Однако известное устройство может применяться только при небольшой массе вйбрирукхдей детали. При увеличении массы вибрирующей детали и связанного с ней зажимного устройства значительно возрастают инерционные нагрузки, что приводит к.значительно му увеличению энергозатрат на сварку. Усилие привода, в основном, ±ратится не для преодоления сил трения в стыке, а на преодоление сил инерции вибрирукщих масс зажимного устройства и самой свариваемой детали.

Цель изобретения - уменьшение энергозатрат на сварку путем исключения знергозатрат на преодоление сил инерции вибрируккцих масс зажимного устройства с деталью и жестко связанных с ними инерционных масс привода колебаний и привода осевого давления.

Для достижения указанной цели ycTi ройство для сварки вибротрением, со-1 держащее корпус, привод для создания колебаний, привод осевого.давления и зажимы для неподвижной и вибрирующей деталей, снабжено установленным между зажимом для вибрирующей детали и корпусом упругим элементом, жесткость которого определяется исходя

10 из следующей формулы

где С - жесткость упругого элемента,

15 H/MiI

m - массы зажимного устройства с деталью и жестко связанных с ними инерционных масс привода колебаний и привода осевого давления, кг/

20

U) - круговсШ частота колебаний привода, 1/с.

В этом случае частота собственных колебаний упругого элемента и связанных с ним инерционных масс равна 25 частоте колебаний привода.

Энергия расходуется, в основном, на преодоление сил трения в стыке и не расходуется на преодо|ление сил инерции, что значительно {снижает энергозатраты на сварку.

30 Данная формула выводится исходя из широко известной формулы теории колебаний, определягацей частоту . собственных колебаний пружины и св занной с ней инерционной массой cUc-V, ; ш где ( - круговая частбта собствен 1ых колебаний, которая равна и;. (т - период колебани На чертеже схематично показана конструктивная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из Kippnyca 1 на котором закреплено зажШлное устройство 2 для неподвижной детали 3 Зажимное устройство 4 для вибрирукхцей детали 5 установлено в направляющих б корпуса; между зажимным устройством 4 и направляющими 6 установлены пружины 7. Приводом для создания колебаний является вибрато 8, закрепленный на.зажимном устройс ве 4. Привод 9.служит для создания сварочного давления. Частоты свобод ных колебаний пружины и связанной с ней инерционной массы зажимного устройства 4, детали 5 и вибратора 8, подбирают равными частоте колеба ний вибратора. Величина возбуждающей силы, действугацей со стороны центробежного вибратора 8, регулируется путем из менения массы эксцентриков. Массы зксцентриков подбираются таким обра зом, чтобы энергия колебаний целико рассеивалась в сварочном стыке. В случае, когда амплитуда колебаний в определенной стадии сварочного цикла начинает превышать определенную величину, сигнал от датчика амплиту ды колебаний (устройство,снабжено индукционным датчиком ) подается на привод осевого давления. При этом; увеличивается давление в сварочном стыке, повьпаается сила трения, а следовательно, увеличивается и величина энергии, выделяемой в сва рочном стыке. Устройство снабжено также предохранительным демпфером (не показан, который срабатывает при увеличении амплитуды колебаний выше заданного значения, вызванного отклонением параметров сварочного цикла, в частности изменением программы осевого сварочного давления. Он представляет собой резиновую подушку, конструкция которой аналогична автомобильным демп ферам. На более мощных устройствах для сварки вибротрением можно осуществлять дополнительное рассеивание (демпфирование в направляющих б путем их сжатия при помощи индивидуального привода. Например, если вибратор имеет угловую скорость вращения (л 300/с (3000 об/мин, то при суммарной массе m зажимного устройства 4, детали 5 и вибратора 8, равной 100 кг, жесткость пружин С должна равняться С 910 Н/м или С 900 кг/мм. Центробежные массы виб ратора при вращении должны обеспечивать центробе кное усилие, достаточное для преодоления сил трения в стыке. Устройство работает следующим образом. После зажима деталей 3 и 5 в зажимных устройствах 2 и 4 включают вибратор 8. Вибратор 8 начинает раскачивать инерционные массы 4, 5 и 8. При достижении заданной амплитуды колебаний 5 мм (имеется датчик ам длитудЫ) не показан у включается привод 9, создающий давление в сварочном стыке. Происходит разогрев стыка. После разогрева вибратор 8 отключается, колебания прекращаются, проковкой, завершается цикл сварки. В слу.чае, когда колебания превышают заданную амплитуду, срабатыва-, ет демпфер (не показан, гасящий ко лебания. При амплитуде 5.мм и W 300 1/с максимальная линейная скорость V 1,5 м/с. Предлагаемое устройство позволяет затрачивать минимальную энергию на преодоление сил инерции вибрирующих масс, так как частота свободных колебаний инерционной массы с пружиной равна-частоте возбуждающей силы. Формула изобретения Устройство для сварки вибротрением, содержащее корпус, привод для создания колебаний, привод осевого давления и зажимы для неподвижной и вибриругацей дет алей, о т л и чающееся тем, что,.с целью уменьшения энергозатрат на сварку, оно снабжено установленными между зажимом, для вибрирукадей детали и корпусом упругим элементом, жесткость которого определяется исходя из следующей формулы ; )j где с жесткость упругого элемента, н/м 1 W - массы залсимного устройства с деталью и жестко связанных с ними инерционных масс привода колебаний и привода осевого давл.ения, кг/ U) - круговая частота колебаний привода, 1/с. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ,№ 141053, кл. В 23 К 20/12, 1961 ( прототип /.