Машина для инерционной сварки трением Советский патент 1983 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, а именно к устройства для инерцион ной сварки трением. По основному авт.св. 795821 из вестна машина для инерционной сварк трением, состоящая из станины, на к торой установлен электродвигатель привода вала машины. На валу между подшипниковыми опорами жестко закре лен маховик, являющийся одновременн элементом электромагнитного привода осевого усилия. Установленный на, станине электромагнит для создания осевого давления на свариваемые детали состоит из катушки и кольцевог магнитопровода, отверстие которого соосно с валом машины и имеет диаметр, позволяющий свободное прохождение этого вала. Рабочий торец кол цевого электромагнита обращен в сто рону маховика. Между маховиком и электромагнитом имеется регулируемы зазор (равный или больший величины укорочения свариваемых деталей при сварке). На правом конце вала машины установлен зажимной патрон для закрепления вращающейся свариваемой детали. Левый конец вала соединен с приводным двигателем через муфту, обеспечивающую возможность перемещения вала машины в осевом направле НИИ. На задней бабке установлен зажимной патрон для закрепления непод вижной свариваемой детали ij . К недостаткам машины относится то, что она обеспечивает сварку узкого диапазона диаметров заготовок. Целью изобретения является расширение технологических возможностей машины путем расширения диапазона диаметров свариваемых заготовок. Поставленная цель достигается тем, что в машине для инерционной сварки трением маховик выполнен составным из нескольких дисков, причем поверхности соприкосновения этих дисков описываются следу «цими уравнениямиh { h--K,..R K2,.R,

при R t R C50 при К R R r R; при 0 R К; гле К-- толщина набора дисков от . мг вого ПО 1-ЫЙ включительно MJ , RJ-радиус наружной поверхности i-ro диска м ; K;,K,,,KJ;- коэффициенты. Максимальное усилие, развиваемое электромагнитом при прочих равных условиях прямо пропорционально площади сечения магнитопровода. При пол

K..-Oi§ElH:Ki...

Rj () „ 6,85h;K.

2.-R-:(Kj:K:jf -HOM наборе дисков суммарная площадь их сечения соответствует площади полюсов, неподвижной части электромагнита и максимальная сила, рг звиваемая электромагнитом равна максимальной расчетной силе При уменьшении количества дисков одновременно с уменьшением моМента инерции маховика уменьшается максимальная сила, развиваемая электромагнитом, вследствие уменьшения площади сечения магнитопровода. Пределы диаметров свариваемых заготовок с уменьшением количества дисков уменьшаются и появляется возможность сваривать заготовки меньшего диаметра. Проведенные исследования показали, что форма дисков, соответствующая уравнениям (1) и (2) h,-K..R- К. R, . при R,- R со при .iR 6 R; при О с R $ K;R: где h - толщина набора дисков от 1-го по i-ый включительно R- - наружный радиус i-ro диска Rr . (2) де R(j - наружный радиус наружного полюса электромагнита , Rд - внутренний радиус наружного полиса электромагнита h j - толщина полного набора дисков, соответствующего максимальной силе м , 1 HO - Кдf 7 гГ-Щ- (3) де Rg - наружный радиус внутреннего полюса электромагнита, h - количество дисков. г. п ои л яц «. V ,- -д1м-и.ОПч л тл ,-,,где - К; ,,K2;i - коэффициенты, величина которых зависит от формы катушки применяемого магнитного материала, типа и диаметра провода катуш ки и других факторов, является оптимальной и отклонения от нее ведут

либо к проигрышу в силе, либо к увеличению момента инерции. Физический смысл такой формы дисков заключается в том, что она обеспечивает постоянство площади сечения, проведенного в диске перпендикулярно линиям магнитного поля. Аналитический расчет такой оптимальной формы-дисков затрудн 1телен, вследствие того, что неизвестна точная форма линий магнитного поля.

Каждый дополнительный диск увеличивает площадь любого сечения перпендикулярного линиям магнитного поля на определенную расчетную величину. Этим достигается увеличение максимальиого усилия при минимальном увеличении момента инерции маховика.

На чертеже изображена машина для инерционной сварки трением.

.Машина содержит электромагнит 1, маховик,, состоящий из трех составных дисков 2г4 жестко закрепленных на валу 5 с помощью гайки б и шпонок 7. Составные диски 2-4 с целью уменьшения зазора между ними соединены жестко болтами 8.

При необходимости сместить диапазон диаметров свариваемых деталей в более низкую зону снимается диск 4 или диски 3 и 4. При этом уменьшается минимальный момент инерции, что уменьшает минимальный диаметр свариваемых заготовок и уменьшает максимальную силу, что уменьшает максимальный диаметр свариваемых заготовок .

На известной машине для инерционной сварки трением турбин со сплошным маховиком минимальный момент инерции вращающихся частей составляет 0,45 кг-м (в том числе момент инерции маховика 0,3 кг м ) при максимально развиваемом усилии 65 кН.

Оптимальные параметры при сварке турбин имеют следующие значения: начальная окружная скорость УОПТ 2,2 м/с, давление РОПТ 120 мПа; удельная энергияWопт 90 мДж/м.

На основании этих данных по формулам рассчитывается диапазон диаметров свариваемых заготовок

4Fwa. nat

1 8 jLiTnn Vo

/очг 1 UV п

Чтип

ОПТ

J 8 0,45-2,2 . , .„-г.. т, -ООЛОЬ 1б.10 М

16 мм

гт

,

10 М 120-106 - л

та

26 мм

При выполнении маховика составным из трех дисков минимальный момент инерции вращающихся частей машины при одном диске уменьшается до 0,25 кгм (в том числе момент инерции маховика до 0,1 кг-м ). Максимальное развиваемое усилие уменьшается до 20 кН.

Диапазон диаметров свариваемых заготовок при одном диске следующий

™.-ilH5- oH--. „.

13 мм

4-20-1

1,45-10 м d У

10

14,5. мм

Для сварки заготовок в пределах диаметров 14,5-15 мм надо добавить еще один диск.

При сплошном диске диапазон диаметров свариваемых заготовок составляет 10 NW (26-16 10), а при изготовлении маховика составным увеличивается до 13 мм (26-13 13).

Таким образом, диапазон диаметров свариваемых заготовок расширяются в

1,3 раза.без увеличения производственной площади, габаритов или мощности машины.

МАШИНАДЛЯ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ПО авт.св. 795821, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей машины, маховик выполнен составным из нескольких дисков, причем поверхности соприкосновения этих дисков описываются следующими уравнениями h,-K,,. K,.,.R, h при R 4 : R r 00 при R- : R R; при 0 4 R К; R; где h: - толщина набора дисков от первого по i-ый включительно , , . RJ - радиус наружной поверхности i-ro диска м; , К; ,K,, - коэффициенты.