Способ сварки трением Советский патент 1987 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке трением, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет сварки заготовок с поверхностями стыка, содержащими окалину, ускорения процесса разогрева с одновременной пониженной -величиной осевого усилия нагрева.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что после соприкосновения заготовок одну из них вращают а другую возвратно-поступательно перемещают через центр вращения с амплитудой перемещения от центра 0,2- 0,5 диаметра меньшей заготовки, при этом осевое усилие сжатия заготовок повышают от нуля до давления нагрева выдерживают движения заготовок до разогрева их торцов и центрируют, причем вращение не останавливан т до начала проковки, которую осуществляют через 1,0-1,5 с после фиксации.

Возвратно-поступательное перемещение одной из заготовок через центр вращения с амплитудой перемещения от центра 0,2-0,5 диаметра меньшей заготовки и вращение другой при одновременном повышении осевого усилия сжатия заготовок от нуля до давления нагрева позволяет уже в начальной стадии процесса разогрева заготовок с поверхностями стыка, содержащими окалину, удалить последнюю, очистить поверхности стыков за счет того, что при данных движениях заготовки выполняют роль инструмента, очищающего окалину. При последующих этапах нагрева заготовок в период возвратно- поступательного перемещения также осуществляется разрушение и удаление окисных пленок и окалины:.

Повьш1ение осевого усилия сжатия от нуля до давления нагрева способствует наиболее быстрому удалению окалины из стыка заготовок, не давая ей внедриться в более глубокие слои.

Выдержка вращения и возвратно-поступательного перемещения заготовок до разогрева их торцов позволяет обеспечить быстрый и равномерный нагрев стыков заготовок, так как при данной вариации движений происходит постоянный обмен контактирующими областями поверхностей между двумя заготовками. Области с максимальным

0

5

5

0

5

0

5

0

5

выделением тепла поочередно контактируют с менее нагретыми и нагрев их осуществляется в основном от прямого контакта.

При перемеп1ениях заготовок постоянно происходит изменение площади их контакта, что при прочих равных условиях обеспечивает возможность уменьшения усилия сжатия заготовок во время их нагрева. Уме1гьшение величины общего усилия нагр€:ва ведет, с одной стороны, к уменьшению мощности привода вращения и повышению коэффициента использования его при сварке трением, с другой стороны, обеспечи-. вает возможность сварки трением за- готовок с большими площадями поперечных сечений.

Вьщержка зращат€:льного движения заготовки после центрирования зато- - товок по оси вращения позволяет непосредственно перед проковкой полностью разрушить окисные пленки и образовать необходимые области схватывания металлов.

Способ осуществляется следующим образом.

Свариваемые заготовки устанавливают в зажи(4ных устройствах передней бабки и каретке сварочной машины. Заготовки доводят до соприкосновения ,и сообщают движения; одной, закрепленной в передней бабке, вращение, а другой, закрепленной з каретке, возвратно-поступательное перемещение;. При этом повьш1ают усилие сжатия заготовок от нуля до давления нагрева. Давление нагрева вь;бирают по усредненной площади контакта заготовок во время их перемещений. Выдерживают относительные движения заготовок до разогрева их торцов и фиксируют по центру вращения. После выдержки вращз-- тельного движения осуществляют ковку, завершая тем самым цикл сварки.

Пример конкретного осуществления способа.

Сварку выполняли на машине сварки трением МСТ-51, оснащенной дополнительным устройством для перемещения заготовки с задней бабкой машины. Устройство для перемещений задней бабки оснащено направляющими и упорами для восприятия осевых нагрузок и приводится в действие от гидроцилиндра подачи. На станине машины по оси вращения со стороны задней бабки размещено фиксирующее устройство.

313

выполненное в виде клина, приводимог в движение от гидроцилиндра зажима.

В качестве деталей для сварки брали заготовки с термической окалиной, материал свариваемых заготовок - сталь 45 и сталь 40Х, диаметр заготовок 60 мм.

„ Заготовки закрепляли в зажимных приспособлениях машины и доводили до соприкосновения. Шпиндельный узел передней бабки приводили -во вращение с частотой 500 об/мин. Заготовку, закрепленную в задней бабке, - с помощью дополнительного устройства возвратно-поступательного перемещения с переменной частотой 1 Гц и амплитудой перемещений от центра 20 мм. В течение 2 с усилие сжатия заготовок доводили от нуля до давления нагрева 11 - 12 Ша (1,1-1,2 кг/мм2). Выдержку движений при указанном давлении осуществляли 12 с. После этого заготовки центрировали по оси вращения с помощью фиксирующего устройства. Через 1,0-1,5 с после фиксации останавливали вращение и производили проковку давлением 45 МПа- ( кг/мм ) . Заготовки, сваренные предложенным способом, имели высокую прочность на разрыв (90 кгс/мм). В зоне сварочного соединения отсутствовали дефекты типа пору раковин, расслоений и др. Сваренные заготовки с термической окалиной с теми же параметрами давления нагрева, времени нагрева давления проковки и на зтой же машине, но обычным способом, имели незначительное схватывание при очень низкой прочности на разрыв (менее 50 кгс/мм).

. Таким образом, предложенный способ сварки трением по сравнению с из

Составитель Э.Ветрова Редактор М.Келемеш Техред Л.Олийнык КорректорИ.Эрдейи

Заказ 5745/14 Тираж 970Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб,, д. 4/5

Произя(1дственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5

О 5 5 0

24

вестным имеет ряд преимуществ: ускоряется процесс разогрева стыка тор- цав заготовок; осевое усилие нагрева уменьшается; становится возможной сварка трением заготовок с поверхностями, покрытыми окалиной бед предварительной зачистки; уменьшается трудоемкость сварки трением; увеличивается диапазон свариваемых заготовок по площади их сечений; уменьшается мощность привода; увеличивается коэффициент использования мощности привода. „

Кроме того, устройство для осуществления предложенного способа отличается простотой и надежностью при . эксплуатации.

0 Формула изобретения

Способ сварки трением, включающий нагрев заготовок с вращением одной из них и приложением осевого усилия и проковку после остановки вращения, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения сварки заготовок с окалиной на поверх- ности, ускорения процесса нагрева и снижения величины осевого усилия при нагреве, вторую заготовку при нагреве перемещают возвратно-поступательно через центр вращения первой с амплитудой перемещения от центра 0,2- 0,5 диаметра меньшей заготовки, нагрев производят при повьшгении осевого усилия от нуля до заданного давления нагрева, после окончания нагрева заготовки центрируют, продолжают вращать первую заготовку 1,0-1,5 с, после чего осуществляют проковку.

5

0

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке трением, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Целью изоб- . ретения является расширение технологических возможностей за счет сварки заготовок с поверхностями стыка, содержащими окалину, и ускорения процесса нагрева с одновременным снижением величины осевого усилия нагрева. О При нагреве одну из заготовок вращают, а другую возвратно-поступательно перемещают с определенной амплитудой. При этом осевое усилие сжатия повышают от нуля до давления нагрева. Это способствует быстрому удалению окалины из стыка и не дает ей внедриться в более глубокие слои. После окончания нагрева детали центрируют. Вращение продолжают до начала проковки, чем обеспечивается полное разрушение окисных пленок. I (Л со СП СП