Способ сварки трением Советский патент 1989 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано при производстве режущего инструмента.

Цель изобретения - упрочнение свар- . ного шва, устранение условий закалки быстрорежущей стали в зоне термического влияния и снижение энергоемкости процесса.

Сварку трением заготовок из быстрорежущих и конструкционных сталей осуществляют посредством их нагрева в процессе относительного вращения с приложением контактного давления. Когда достигается температура, при которой проявляется эффект сверхплас- тичнос ти быстрорежущей стали, вращение прекращают и производят проковку с приложением контактного давления, большего чем при нагреве. Температурный интервал сверхпластичности быстрорежущих сталей достигают, используя следующие режимы:

.Частота вращения, 2

Удельное давление на.грева, МПа

367-588

Бремя нагрева, с 7-10

Удельное давление проковки,

МПа 539-784

Время проковки, с 1-3 Среднее время цикла по предлагае- моьгу способу не превышает времени цикла по известным спосо бам и не может вызвать снижения производительности производственного процесса.

Пример 1, Производят сварку трением биметаллических заготовок режущего инструмента с рабочей частью из быстрорежущей стали Р6М5 и с хвоеСП

ю

s|

3 151274

товой частью из стали 45 диаметром 13 мм на опытной установке, созданной на базе сварочной машины МФ-362 на следующих режимах:,

Частота вращения, 1,16

Удельное давление нагрева,

Ша 374,4,

Время нагрева, с 9

Удельное давление проковки, ю

МПа 588

Время проковки, с 2 Результаты сравнительных испытаний на ударный изгиб образцов, сваренных предлагаемым способом и по су-15 ществующей технологии, показали увеличение ударной вязкости в .2,25 раза при твердости зоны сварного шва НБ 255,

П р и м е р 2. Производят сварку

,

заготовок из стали Р6М5 и ст.45 диаметром 20 мм на следующих режимах: ; Частота вращения, с 1,16

Удельное давление нагрева,

МПа 264

Время нагрева, с 9

Удельное давление проковки,

МПа . 323

Время проковки, с 2 Результаты сравнительных испытаний на ударный изгиб показали увеличение ударной вязкости в 1,38 раза при твердости НВ 255. Незначительное упрочнение сварного шва объясняется низким удельным давлением проковки.

Расчет режимов сварки трением в температурном интервале сверхпластич ности быстрорежущих сталей производится исходя из условия, что время нагрева и проковки не превышает вре- манн цикла по сзществующим способам сварки трением, а именно 9 и 2 с.

Для времени нагрева i 9 с выведена эмпирическая формула, которая с удовлеворительной для практических расчето точностью связывает между собой уделное давление нагрева, диаметр свариваемых заготовок и частоту вращения

Hi

20og

где Р,.. - удельное давление нагрева,

МПа;

D - диаметр заготовок, мм; п - частота вращения,с . 55 При сварке необходима некоторая коррекция режимов для получения сварного шва максимальной прочности, должны быть подобраны такие удельные дав

5

0

5

0

5

0

4550

55 .ления нагрева и частота вращения, ко- торые позволяют за время cJ 9 с достичь температуры сверхпластичности быстрорежущих сталей и прогреть околошовную зону на необходимую глубину-. Давление нагрева следует выбирать из диапазона 367 - 588 МПа. Достижение температурного интервала сверхпластич- ности быстрорежущих сталей возможно ,

и при более низких значениях давления нагрева, но это приводит к увеличению времени нагрева, что экономически нецелесообразно. С учетом предела прочности материала хвостовой части задан диапазон давлений проковки

539 - 784 Ша. Снижение давления проковки приводит к ухудшению механических свойств сварного соединения. Значение давления нагрева не может пре- вьш1ать 588 МПа, а давления проковки 784 МПа потому, что необходим некоторый запас прочности заготовок хвостовой части, чтобы не произошло их разрушение при сварке.

Выполнение сварки трением в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали (когда момент вращения близок к своему максимальному значению, а толщина промежуточного слоя, образованного в результате переноса быстрорежущей стали на поверхность трения заготовки из конструкционной стали, незначительна) исключает возможность образования блестящих полос скольжения, снижающих прочность сварного шва.

У быстрорежущих сталей эффект сверхпластичности проявляется при температурах от АС, - (15 - 25) с до АС,, т.е. при максимальных температурах существования с( -твердого раствора Сразу после нагрева выше этой температу- , ры начинается превращение (перлит- аустенит). Поскольку температура в зоне сварки не превышает АС, аусте- нит не образуется, при охлаждении на

воздухе заготовки сохраняют структуру оттоженной стали (сорбитообразный перлит), имеют низкую твердость и не нуждаются в отжиге, что повышает производительность, процесса, снижает его энергоемкость.

Формула изобретения

Способ сварки трением быстрорежу- щих сталей с конструкционными, включающий стадию нагрева, на которой

51512740

заготовки приводят в относительноературном интервале сверхпластичности

вращение при постоянном приложениибыстрорежущих сталей, который достиконтактного давления,, и стадию проков-ratoT, используя следующие режимы: ки, которую осуществляют после прек- , Частота вращения, 2 ращения вращения, отличаю-Удельное давление нагрева,

щ и и с я тем, что, с целью упрочне- МПа 367 - 588 ния сварного щва, устранения условий Бремя нагрева, с 7 - 10 закалки быстрорежущей стали в зонеУдельное давление проковки,

термического влияния и снижения эйер- я МПа 539 - 784 гоемкости, сварку производят в темпе- Время проковки, с 1-3

Изобретение относится к сварке трением и может быть использовано при производстве режущего инструмента. Цель изобретения - упрочнение сварного шва, устранение условий закалки быстрорежущей стали в зоне термического влияния и снижение энергоемкости. Для этого сварку производят в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущих сталей, который достигают, используя следующие режимы: частота вращения до 2 с^-1

удельное давление нагрева 367-588 МПа

время нагрева 7-10 с

удельное давление проковки 539-784 МПа

время проковки 1-3 с. Выполнение сварки трением в температурном интервале сверхпластичности быстрорежущей стали исключает возможность образования блестящих полос скольжения, снижающих прочность сварного шва, а также исключает необходимость отжига заготовок, что повышает производительность процесса и снижает его энергоемкость.