Способ сварки трением Советский патент 1984 года по МПК B23K20/12 

1 Изобретение относится к способам сварки трением с применением дополнительного нагрева, преимущественно композиционных сплавов, и может быть использовано для сварки деталей, отросящихся к машиностроению. Для некоторых сплавов, например металлокерамических, дисперсионнотвердеющих и др., нагрев до высоких температур недопустим, так как это приводит к резкому падению механических свойств материала и особенно характеристик пластичности. При свар ке трением обычным способом температура нагрева зоны стыка близка к температуре плавления сплава, а в случае сварки металлокерамических сплавов превьшает температуру плавления фазы-связки. Поэтому сварка трением таких сплавов промышлеиньм способом на серийном оборудовании невозможна из-за низкого качества сварного шва. Известен способ сварки трением, при котором с устранения пере грева зоны шва, скорость относитель ного скольжения в процессе сварки снижают, что достигается тем, что одну из прижатых друг к другу заготовок вращают с пониженной скорость а второй заготовке сообщают вращени в противоположную сторону, отключая ее от привода вращения в момент соприкосновения с первой заготовкой и останавливая в фиксированном положе нии за счет тренИя в стыке, при этом вращение первой заготовки продолжают до конца процесса 1j . Недостатком способа является то, что снижение температуры в зоне стыка более, чем на 100-150 С, приводит к охрупчиванию сварного соединения. Это происходит за счет незавершенности рекристаллизационны и диффузионных процессов на стадии вьщержки после прекращения вращения Известен способ сварки трением,, преимущественно композиционных спла вов, включающий относительное враще ние деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электри ческого тока и проковку с сохранени величины усилия сжатия после прекра щения вращения 2 , Недостатком известного способа является низкое качество сварного шва из сплавов, недопускающих пере9грева, например композиционных, так как при этом способе не исключается перегрев зоны шва, а увеличивается в результате одновременного действия прямого и дополнительного нагревов. Целью изобретения является повышейие качества сварного соединения из сплавов, недопускающих перегрева, например композиционных путем снижения температуры нагрева в зоне стыка в процессе сварки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки трением, включающему относительное вращение деталей с. их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, относительное вращение деталей производят со скоростью 0,2-0,5 м/с, а дополнительный нагрев производят до температуры рекристаллизации сплава и осуществляют его на стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с. На чертеже представлена циклогрш«1а способа. Детали приводят в относительное вращение со скоростью 0,2-0,5 м/с. Низкая скорость относительного вращения приводит к снижению температуры в зоне стыка. Скорость вьш1е 0,5 м/с недопустима, так как приводит к перегреву зоны стыка, скорость ниже 0,2 м/с нецелесообразна, так как отсутствует стабильное схватывание по всей площади контакта. В момент прекращения вращения деталей происходит их схватывание. На этой стадии сварного соединения еще не получено, так как именицееся соединение не обладает технологическими свойствами: оно хрупкое и может разрушаться при снятии осевого усилия. Отсутствие механических свойств соединения на этой стадии объясняется тем, что низкая температура в стыке в сочетании с малым временем ее воздействия на стадии вьщержки не приводят к развитию процессов диффузии. В результате этого между микроучастками схватывания имеются многочисленные участки микронепроваров, при снятии осевого усилия они превращаются в поры и трещины. Поэтому после прекращения вращения, не снимая осевого усилия сжатия, производят нагрев зоны сварки. Нагрев сжатого соединения до температуры рекристаллизации сплава приводит к развитию релаксационных процессов: рекристаллизации взаимной диффузии и т.д. Ниже температуры рекристаллизации нагрев производить нецелесообразно, так как в этом случае релаксационные процесс слабо развиты. В результате этих процессов происходит залечивание микронепроваров. Таким образом, нагрев совместно с сжатием деталей приводит к их дова риванию и формированию технологически свойств сварного соединения. Трение обеспечивает зачистку и активацию поверхностей, а схватывание их приводит к закрытию контакта, поэтому дополнительный нагрев зоны сварки на воздухе не приводит к окислению сплава внутри свариваемого стыка. Пример. Проводят сварку деталей диаметром 25 мм из металлокерамического сплава ВНЖ-90 (температура плавления фазы-связки 1430 С на токарном полуавтомате Финал-150 который имеет заднкио бабку с гидравлическим приводом. Нагрев осуществл ют трансформатором от рельефной ма(ШИНЫ МРП-350 на I ступени нагрева. Йепосредственно перед установкой де талей в станок торцы, подлежащие сварке, протачивают. Температуру нагрева контрсшируют шлейфовым осциллографом Н-«115 с помощью платино-платинородиевых термопар, зачеканенных в центре неподвижной детали. Одна из деталей устанавливается в шпиндель, другая - в заднюю бабку. К детали, установленной в задней бабке, крепят медный токопровод. На другую деталь токопровод устанавливают с зазором с целью ее свободного вращения. Расстояние между токоподводами составляет 35 мм, стык располагается посередине. Шпиндель приводится во вращение, детали сжимаются осевым усилием. Происходит нагрев торцов за счет трения. Затем шпиндель резко тормозится, зажимается токоподвод и включается трансформатор. По истечении некоторого времени трансформатор выключается и осевое усилие снимается. Полученное .сварное соединение снимают со станка. Механические свойства полученных образцов испытывают растяжением на машину МУ-50. Предлагаемый способ сварки трением, устраняя перегрев зоны шва, позволяет получить сварное соединение, пластичность которого примерно в 9 раз превьш1ает пластичность соединения, полученного способом сварки трением с дополнительным нагревом во время вращения.

СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, преимущественно композиционных сплавов. включающий относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества сварного соединения путем снижения температуры нагрева в стыке, относительное вращение деталей производят со скоростью 0,2-0,5 м/с, а дополнительный нагрев производят до температуры рекристаллизации сплава и осуществляют его на стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с.