Способ сварки трением Советский патент 1979 года по МПК B23K19/02 

Предложенный способ определения параметров сварки трением основан на взаимосвязи химического и фазового состава соединяемых материалов с параметрами сварки. В качестве основного критерия, определяющего физические и механические свойства свариваемых материалов при температуре процесса, принято содержание основных сильных карбидообразующих элементов (ванадия, вольфрама и молибдена) и углерода, выраженное через количественное соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых карбидов . На основании фазового анализа свыше 100 составов инструментальных материалов установлено, что соотношение является функцией химического состава стали, зависяшей от содержания углерода, ванадия, вольфрама, молибдена, хрома и кобальта. Отношение характеризует также различные технологические свойства стали, шлифуемость и пр., в том числе и свариваемость трением. Чем больше , тем хуже свариваемость и шлифуемость. Между параметрами сварки трением (линейной скоростью враш.ения, давлением проковки) и соотношением сушествует математическая связь: Ун, РП, Тпр f(MCIMgC), которая выражается следуюшими эмпирическими формулами: ,25-f5,2exp(-5,17-A:o.5i2), Я„р - 29,36 + 75,Q7-X° т 5,25 1-ехр(-3,.8% Соотношение определяется на отожженных образцах в состоянии поставки на дифрактометрах УРС 50 -ИМ, ДРОН-1 или иных ионизационных рентгеновских установках нри съемке непосредственно от шлифа. Данное определение вместе со съемкой и автоматической записью линии (III) МС и (333,511) уИбС и последуюшим расчетом отношения занимает около 10-15 мин. Поэтому этот экспресс-анализ может проводиться при входном контроле материала на заводах-потребителях или на выпускном контроле на заводах-изготови.телях. 3 последнем случае число, характеризуюшёе МС/МдС, может быть введено в сертификат в виде факультативного или же обязательного показателя плавочного контроля. В зависимости от химического состава материалов отношение колеблется от 0,05 до 1,9 и выше. Для различных плавок это отношение может быть различным и для сталей с нестабильным фазовым составом и свойствами колеблется в довольно широких пределах. По этой причине различные плавки одной и той же стали Р6М5 и другие с повышенным отношением склонны при постоянном режиме сварки к образованию блестящих колец непровара и кольцевым . В металле блестящих колец непровара в сталях Р6МЗ и Р6М5 количество ванадиевых карбидов возрастает в 2-3 и более раз. Пример. Быстрорежущую сталь марки Р8М6Ф8К7 в прутках диаметром 18 мм, изготовленную из распыленных порошков, сваривают трением со сталью 45 на машине МСТ-31. Эта сталь содержит до 35% карбидной фазы по объему, главным образом карбидов ванадия. Отношение в этой стали равно 1,2. Согласно формулам (1, 2, 3) определяют значения Vs, Рпр, Тпр, которые равны соответственно: 0,25 м/с, 46 кг/мм, 5 с. Давление нагрева РН и время нагрева Ги выбирались из литературных данных. После сварки образцы отжигают и испытывают на ударный изгиб. Испытанию подвергались как отожженные, так и не отожженные образцы. Исследование микро- и макроструктуры показало высокое качество сварных образцов. Экспериментальный метод опробования и корректировки не дал результата - все образцы были поражены блестящими полосами непровара. Площадь дефектов составляла до 90%. Предлагаемый способ может найти применение в инструментальной и машиностроительной промышленности. От внедрения предложения ожидается повыщение производительности труда, экономия электроэнергии и материалов, в том числе экономия дефицитных и дорогостоящих элементов (W, Me, V, Се и др.) в народном хозяйстве. На чертежах 1, 2, 3 приведены графические зависимости Ун, Рпр, (), по которым на практике определяются параметры сварки трением. Формула изобретения Способ сварки трением преимущественно инструментальных сталей и сплавов с конструкционными сталями, по которому осуществляют нагрев свариваемых заготовок в процессе их относительного вращения и выдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева, отличающийся тем, что, с целью улучщения качества сварного соединения и упрощения выбора режима сварки, линейную скорость вращения, давление и время проковки устанавливают в зависимости от фазового состава вариваемых материалов, определяемого оотношением ванадиевых и сложных ольфраммолибденовых карбидов, исходя з следующих уравнений: УН - 0,25 + 5,2ехр (-5,17Х°- }, Р„р -29,36 +75,07-ЛГо.з, г„р 5,25 1-ехр(-3,.82)|, где У„ - линейная скорость вращения; Рщ - давление проковки; Тпр - время проковки; X - соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых 5 карбидов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Билль В. И. Сварка металлов трением. Л., Машиностроение, 1970, стр. .

VH

fLсек.

2,0: 1,5 W 0.5

V 0,25 +5,(-5,17 }( )

0,1 0,2 0,5 D,f 0,5 0,5 0,7 08 0,9 X/ /, W . .

np

кг

МП40 353025 W 15 W

:11 0,2 B,i 0,t 0,5 0,6 /7,7

РигЛ бС

,36f75 07-X

a,2is

0,9 1,0 1.1 , - - HgC

Риг.2

.0 3.5 3,0 2.5

го

.5 f.Q

О, 0,2 0.5 O.t 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t,t (2 МС

,(-j7X

9иг.,