Способ контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1989 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к способам контактной стыковой сварки оплавлением и может быть использовано для сварки изделий различной номенклатуры .

Цель изобретения - повышение производительности способа и получение деталей заданных конечных размеров.

В соответствии со способом процесс сварки осуществляется следующим об- ,разом. После оплавления торцов свариваемых деталей производят их осадку на заданную величину путем прило-- жения осевого усилия сжатия. Это позволяет независимо от степени разогрева торцов деталей всегда получать детали с заданными конечными размерами, что значительно расширяет возможные области применения способа.

После осаживания деталей на заданный припуск сварное соединение выдерживают под действием осевого усилия, величина которого не менее 80% величины сопротивления металла сварного соединения деформированию и не вызывает пластической деформации сварного соединения. Время выдержки должно

J

оо

Јъ

сл

со

N2

обеспечивать охлаждение сварного соединения до температуры реального со- лидуса свариваемого материала. Выдержка деталей в губках сварочной машины позволяет получить соединение высокого- качества за счет того, что исключается возможность образования горячих трещин в зоне сварки, причем охлаждение соединения не до полного JQ его остывания повышает производительность способа.

Пример. Используют машину для Контактной стыковой сварки кольцевых заготовок типа К617, Сваривают пар- 15 тию заготовок под ободья автомобильных колес площадью поперечного свариваемого сечения 2200 мма из стали 45.

Режим сварки: вторичное напряжение холостого хода сварочного трансфер- 20 матора 7-8В, припуск на оплавление 12 мм, припуск на осадку 7 мм, среднее время сварки 45 с. Величина осевого усилия, необходимого для выдержки соединения после осадки может быть 25 определена аналитическим путем.

В случае использования аналитического метода, максимальная величина осевого усилия, необходимая для выдержки соединения после осадки, не 30 вызывающая пластической деформации сварного соединения (Р), определяется из соотношения P-ffT.ft,.F,

се

гдевтсв предел текучести металла

сварного соединения в состоянии после осадки на заданный припуск; площадь поперечного сечения сварного соединения.

f(Tce), т.е.

предел текучести металла сварного соединения после осадки на заданный припуск, является величиной, зави35

зуют методику определения величины необходимого осевого усилия через величину сопротивления металла (R) в момент, когда произошла осадка деталей на заданный припуск.

Величина осевого усилия (Р), развиваемого сварочной машиной при осад ке, определяется как произведение давления (р) в полости гидроцилиндра оплавления и осадки на площадь поверхности поршня гидроцилиндра (F) по формуле .F, т.е. давление в полости гидроцилиндра однозначно определяет величину развиваемого машиной осевого усилия.

Принимают следующие допущения: сила трения в подвижных частях машин отсутствует, так как ее величина сос тавляет около 2% от величины осевого усилия; при осадке подвижная плита сварочной машины движется с постоянной скоростью.

На основании третьего закона Ньютона во время осадки величина сопротивления металла деформации (R), с учетом принятых допущений, равна величине развиваемого в данный момент осевого усилия (Р), т.е. , Следовательно, при осадке свариваемы деталей по величине давления (р) в полости гидроцилиндра оплавления и осадки можно определить величину

сопротивления металла деформации.

i

В момент, когда произошла деформация деталей на заданный припуск, .,2x10 113x0,01 5 кН,

te.

Очевидно, что &Тсд

где р - давление в полости гидроци- 40 линдра оплавления и осадки; Р- площадь поверхности поршня, Иод действием усилия - 63 кН сварное соединение выдерживается в течение 5-10 с. Это время выдержки высящей от температуры металла сварногоД5 бирается из СЛеДующих соображений. (Т ) в этот момент. По

соединения {Д св ) в этот момент. этому для использования аналитического метода определения осевого усилия, необходимого для выдержки соединения после осадки, нужно иметь достоверные данные о температуре металла сварного соединения после осадки на заданный припуск.

Существующие методы измерения температуры непосредствен-но на линии соединения при контактной стыковой

сварке являются технически трудновыполнимыми и дают значительные погрешности измерения. Поэтому испольПри остывании сварного соединения после окончания цикла сварки ме-талл шва проходит через так называемый эф- . фективный интервал кристаллизации.

5о Состояние металла в этом интервале характеризуется повышенной хрупкостью. При этом в зоне соединения в случае отсутствия прикладываемого к свариваемым деталям осевого усилия

55 сжатия могут образоваться горячие трещины. При переходе через нижний предел интервала хрупкости (температура реального солидуса) пластические свойства металла резко улучшаютQ

5

0 5

0

5

зуют методику определения величины необходимого осевого усилия через величину сопротивления металла (R) в момент, когда произошла осадка деталей на заданный припуск.

Величина осевого усилия (Р), развиваемого сварочной машиной при осадке, определяется как произведение давления (р) в полости гидроцилиндра оплавления и осадки на площадь поверхности поршня гидроцилиндра (F) по формуле .F, т.е. давление в полости гидроцилиндра однозначно определяет величину развиваемого машиной осевого усилия.

Принимают следующие допущения: сила трения в подвижных частях машины отсутствует, так как ее величина составляет около 2% от величины осевого усилия; при осадке подвижная плита сварочной машины движется с постоянной скоростью.

На основании третьего закона Ньютона во время осадки величина сопротивления металла деформации (R), с учетом принятых допущений, равна величине развиваемого в данный момент осевого усилия (Р), т.е. , Следовательно, при осадке свариваемых деталей по величине давления (р) в полости гидроцилиндра оплавления и осадки можно определить величину

сопротивления металла деформации.

i

В момент, когда произошла деформация деталей на заданный припуск, .,2x10 113x0,01 5 кН,

бирается из СЛеДующих соображений.

При остывании сварного соединения после окончания цикла сварки ме-талл шва проходит через так называемый эф- фективный интервал кристаллизации.

Состояние металла в этом интервале характеризуется повышенной хрупкостью. При этом в зоне соединения в случае отсутствия прикладываемого к свариваемым деталям осевого усилия

сжатия могут образоваться горячие трещины. При переходе через нижний предел интервала хрупкости (температура реального солидуса) пластические свойства металла резко улучшают5U

ся и уменьшается вероятность образования горячих трещин.

Также горячие трещины могут образоваться и при температурах ниже точки плавления основного металла. В этом случае причиной их. зарождения могут явиться образующиеся на границах зерен относительно легкоплавкие

включения и прослойки.

Исследования температурных циклов для контактной стыковой сварки оплавлением показали, что через 5-10 с после окончания цикла сварки зона . соединения остывает до температур, при которых исключается возможность образования горячих трещин.

Для деталей с малыми поперечными свариваемыми сечениями требуемое время выдержки меньше, так как в этом случае детали после сварки остывают быстрее.

Проведенные исследования показали, что увеличение осевого усилия, под действием которого осуществляется выдержка сварных соединений до 85% от величины сопротивления металла деформированию, может привести к дальнейшему деформированию металла шва, что влечет за собой нарушение постоянства размеров полученных деталей, С другой стороны, уменьшение

6

осевого усилия до 75% и ниже от величины сопротивления металла деформированию приводит к снижению механических свойств сварных соединений, а в отдельных случаях в них наблюдается образование горячих трещин.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором после оплавления производят осадку на заданный припуск, а после осадки сварное

соединение выдерживают под действием осевого усилия в течение времени, обеспечивающего его охлаждение до определенной температуры, отличающийся тем, что, с целью

повышения производительности способа и получения деталей заданных конечных размеров, выдержку сварного соединения осуществляют в течение времени, обеспечивающего охлаждение сварного

соединения до температуры реального солидуса свариваемого материала, под действием осевого усилия, которое не вызывает пластической деформации сварного соединения и составляет

не менее 80% от величины сопротивления металла деформированию в мо- . мент, когда произошла осадка деталей на заданный припуск.

Изобретение относится к технологии контактной стыковой сварки и может быть использовано для изготовления изделий различной номенклатуры, преимущественно с регламентируемыми конечными размерами. Цель изобретения - повышение производительности и получение деталей заданных конечных размеров. После осадки на заданный припуск сварное соединение выдерживают в течение заданного времени под действием осевого усилия заданной величины. Время выдержки должно обеспечивать охлаждение стыка до температур, исключающих образование горячих трещин, а величина осевого усилия не должна вызывать пластической деформации стыка сталей и составляет не менее 80% величины реакции сопротивления металла деформированного в момент, когда произошла осадка деталей на заданный припуск. Охлаждение сварного соединение не до полного его остывания повышает производительность способа. Осадка на заданную величину позволяет получать детали с заданными конечными размерами.

Составитель И. Фелицина Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 2978/12

Тираж 894

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное