Способ сварки трением Советский патент 1985 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке металлов трением. Цель изобретения - ловышение пр чности сварного соединения путем формирования стыка по типу замкового соединения, На фиг,1 изображены графики изменения относительной скорости (и)) заготовок и момента в стыке (М) тр ния во времени (t) в способе сварк трением на фиг.2 - возможный вари ант схемы машины сварки трением дл реализации предлагаемого способа; на фиг.З - разрез А-Л на фиг,2, Машина сварки трением содержит корпус 1, приводной двигатель 2, вал которого посредством муфты 3 сцепления с рабочим шпинделем 4, В шпинделе 4-закреплена о на из свариваемых заготовок 5, а .другая заготовка 6 закреплена неподвижно в зажиме корпуса 1. На ва лу шпинделя 4 жестко установлен эл мент 7 тормоза, а сопряженный ему элемент 8 тормоза размещен на подшипниках в корпусе 1 с возможность поворота относительно последнего. Пружина 9 установлена между двумя упорами, из которых один Ю закреплен на элементе тормоза 8, а другой - 11 - на корпусе 1. Позици ей 12 обозначен стык соединения между заготовкам 5 и 6„ Способ осуществляют следующим образом. После зажима заготовок 5 и 6 приводят во вращение рабочий шпиндель 4, прижимая для нагрева стыка 12 заготовки друг к другу с уси лием. Относительная скорость oJ заготовок при этом остается постоянной а момент трения после достижения первого максимального значения М снижается до установившейся величины После нагрева стыка 12 заготово с помощью тормозных элементов 7 и производят регламентированное торможение шпинделя 4, в результате чего момент трения увеличивается д второго макет-шального значения Mj В самом начале торможения фрикцпон ньгй элемент 7 воздействует тормозным моментом на фрикционный элемент 8, который поворачивается вок руг оси и с помощью упора 10 сжимает пружину 9, которая имеет опору на упор 11 корпуса 1 машины. Таким образом, фрикционный элемент 8 совершает лишь ограниченный поворот, не нарушая характеристик торможения шпинделя, которые практически остаются такими же, как и при торможении на корпус. Параметры пружины 9 выбраны такими, что усилие сжатой пружины развивает на шпинделе 4 крутяшкй момент, равный Mj , Пружина 9 остается сжатой вплоть до окончания торможения, когда относительная скорость заготовок 5 и 6 становится равной нулю. Становятся равными нулю также инерционные силы П1пи аделя 4, которые создавали момент трения в стыке. Одновременно пружина 9 через сцепленные фрикционные элементы 7 и 8 передает крутящий момент в противоположную сторону, развития силы трения, равные М , противоположного знака. Стык 12 заготовок испытывает незначительную деформацию, равную по величине деформации, получаемой в момент окончания инерционной сварки (или обычной сварки трением без применения тормозных устройств). В отличие от известных способов сварки в предлагаемом происходит смена знаков моментов трения в стыке, в результате чего совокупность зерен и частиц сплошностиметалла стыка ориентированы однородно и перемещаются навстречу друг другу, формируя соединение по типу замкового, что благоприятно сказывается на структуре и пpoч tocти сварного соединения. Предлагаемая схема машины сварки трением для реализации способа пе является единственной. Возможно в момент достижения нулевой относительной скорости заготовок создавать крутящий момент в стыке не с помощью пружины, а с помощью, например, дополнительных фрикционных элементов, приложенных к рабочему шпинделю и стремящихся позер-f нуть его в сторону, противоположную первоначальному вращению, или приложенных к неподвижной заготовке так, чтобы фрикционные элементы стремились повернуть ее в сторону начальной скорости вращения рабочего шпинделя. Предлагаемый способ экспериментально опробован на машине сварки

трением типа МСТ-1. Параметры сварки: скорость рабочего шпинделя 2100 об/мин, давление нагрева 5 кгс/мм ; давление проковки 10 кгс/мм -, время нагрева 2,2 с, время проковки 1,5 с, использовали заготовки 0 20 мм, сталь 20, Качество сварного соединения оценивали по величине ударной вязкости образцов в соответствии со стандартной методикой испытаний. Величина второго максималвного момента трения в стыке М при торможении составляла 16,6 кгм (т.е. 3,4 величины установившегося момента в трения в стыке). Это значение было использовано для проверки способа

1978114

с помощью дополнительных фрикционных элементов на рабочем шпинделе.

При обычной сварке трением по предлагаемому способу ударная вязкость образцов была 20,4 кгм/см, а при сварке без проковки12,5 кгм/см.

Результаты сравнительного зкспе10 римента показывают, что предлагаемый способ не только улучшает качество сварных соединений, но и снижает требуемую величину проковочньгх усилий. Способ рекомендуется 15 применять на машинах сварки трением, предназначенных для ответственных деталей.

СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, при котором свариваемые заготовки нагревают путем сообщения им относительного вращения при прижатии друг к другу, а в конце нагрева осуществляют их торможение, обеспечивая при этом возрастание момента трения в стыке до максимального значения, отличающийся тем, что, с целью повьппения прочности сварного соединения, торможение осуществляют до нулевой относительной скорости вращения заготовок, при достижении которой к одной из заготовок прикладывают крутящий момент, равный по i величине максимальному значению (Л момента трения в стыке при торможении и противоположный ему по знаку. -ч

5 /г б

г 37

Фие. 2

А-4

А/. 3