Способ термической обработки инструмента для ультразвуковой сварки Советский патент 1978 года по МПК C21D1/78 

чества сварных соединений. Система должна отключить ввод ультразвуковых колебаний только после выхода частоты колебаний за допустимые технологически установленные пределы, Целью изобретения является получение структуры инструмента, обеспечивающей улучшение качества сварного соединения за счет повышения четкости самоотключения ультразвуковых колебаний при выходе частоты за установленные пределы. Это достигается тем, что в способе термической обработки изделий, включа ющем нагрев заготовки до температуры закалки, выдержку при температуре закалки с одновременным наложением ульт развуковых колебаний, закалку и отпуск, нагрев заготовки под закалку проводят в зонах расположения узлов и пучностей колебаний. Затем заготовку вторично нагревают до температуры закалки и прикладывают ультразвуковые .колебания со смещением по отношению к их первоначальному распространению на 1/4 длины волны,затем заготовку помещают в закалочную среду. Способ осуществляют следующим образом. Подвергаемое термической обработке изделие, например инструмент для ульт развуковой сварки, устанавливают для интенсификации процесса ультразвуково термообработки в двух концентраторах ультразвуковых колебаний, частота и фаза колебаний которых совпадает (при нагреве в индукторе) с частотой и фазой токов высокой частоты индуктора. Длину зоны,нагрева, т.е. длину индуктора, выбирают равной величине смещения зон узлов и пучностей в процессе эксплуатации, например смещению длины лВ волны в момент образования сварного соединения. Нагрев заготовки под закалку для уменьшения потерь ультразвуковой энер гии по длине изделия можно осуществлять локально,перемещая индуктор. По ле зонной закалки заготовки на эксплу атационной частоте в ней возбуждают ультразвуковые колебания, сдвинутые на длину, соответствующую изменению частоты колебаний в процессе сварки, например на 1/4 длины волны, т.е. в местах расположения пучностей создают узловые зоны и наоборот. Затем нагреваютзоны узлов и пучностей и проводя их закалку. После закалки выполняют низкий отпуск тела изделия и передают его на механическую обработку. В процессе сварки, в момент образо вания сварного соединения, резко возрастает амплитуда колебаний инструмен та, уменьшается волновое сопротивление в зоне сварки, а следовательно изменяется скорость распространения ультразвуковых колебаний, что приводи изменению длины волны.Существует доустимое значение изменения частоты льтразвуковых колебаний, которое значительно не влияет на качество образования сварного соединения. Изменение частоты колебания выше установленного предела ведет к разрушению образовавшегося соединения, поэтому частота колебаний должна лежать в пределах определенного допуска, а ввод ультразвуковой энергии в зону сварки должен быть прекращен при изменении частоты кол,ебаний выше допустимой, т.е. уже после образования сварного соединения и ухода (смещения) узлов и пучностей за величину допуска. При распространении ультразвуковых колебаний узлы и пучности волны в инструменте лежат в структуре материала, соответствующей им по физической природе и механическим свойствам. При изменении частоты выше установленного допуска, т.е. равного длине зоны .закалки, узлы смещаются в зоны со структурой, благоприятной только для распрос.транения колебаний в пучностях волны. Таким образом возникает барьер на пути распространения волны в инструменте, который почти полностью приводит к мгновенному затуханию амплитуды колебаний, и путем самоотключения ввода энергии в зону сварки достигается осуществление процесса соединения только по частоте в пределах установленного допуска. Смещение зон нагрева узлов и пучностей можно осуществлять на 1/4 длины ёолны. При смещении зон нагрева больше 1/4 длины волны происходит наложение одной термообработки на другую. При м е р. По предлагаемому способу изготовляют инструмент из стали XI2м длиной 160 мм для сварки в пределах изменения частоты 20 ± 1 кГц. Изменение частоты в пределах 10% от эксплуатационной частоты приводит к изменению (смещению в процессе сварки) длины волны приблизительно на 1516 мм.Заготовку инструмента в .зонах узлов и пучностей нагревают индуктором до 1000-1020°С с длиной зону нагрева 16 мм, соединяют заготовку инструмента с двумя преобразователями ВМС-6, работающими на частоте 20 кГц. После нагрева этих Зон (всех вместе или по отдельности) Выполняют закалку. Затем изменяют длину волноводов и подают на заготовку инструмента колебания, сдвинутые на 1/4 длины волны, т.е. на 16 мм. После этого заготовку нагревают до 1000-1020С, а затем зоны нагрева закаливают, например, в масло. Выполняют, низкий отпуск тела изделия при в течение 1 ч и передают инструмент на механическую обработку. Формула изобретения Способ термической обработки инструмента для ультразвуковой сварки, включающий нагрев заготовки до температуры закалки, выдержку с одновременным наложением ультразвуковых колебаНИИ, закалку и отпуск, отличающ и и с я тем, что, с целью получения требуемой структуры инструмента, на- Ю грев под закалку проводят в зонах расположения узлов и пучностей колебаний, затем вторично нагревают со смеиением нагреваемых зон на 1/4 длины волны по отношению к их первоначальному распространению, после чего инструмент закаливают. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1 .НИИинформтяжмаш Применение ультразвука при термической обработке металлов и сплавовjM.,1968,13-67-4, с.36-38. 2.Автореферат кандидатской диссертации в.Е.ЕреминаВлияние ультразвуковых колебаний на процесс термичес«ей обработки сталей , Минск,1968, с,5-6,10-11.