Машина для инерционной сваркиТРЕНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, а именно к устройствам для инерционной сварки трением. Инерционная сварка представляет собой разновидность сварки трением и отличается от обычной схемы этого процесса тем, что механическая энергия, необходимая для сварки, преобразуется из электрической не непосредственно в зоне сварки, а предварительно аккумулируется в маховике машины. Процесс инерционной сварки закрепленных деталей начинается с того, что маховику машины с помощью электродвигателя сообщается наростающая скорость вращения. В маховике образуется запас кинетической энергии Эц, величина которого определяется из уравнения Эк- . где j - момент энергии маховика, (о-угловая скорость вращения маховика. При дбстижении заданной величины Э. необходимой для сварки данных деталей, специальное устройство подает команду на электромагнитную муфту, щпиндель машины подключается к маховику и начинает вращаться вместе с ним. Таким образом, свариваемые детали приводятся в относительное вращение, а при их поджатии торцами в стыке начинается тепловыделение. Тормозной путь зависит от величины запасенной энергии и от момента трения, а время торможения (и весь процесс тепловыделения) задается всего лишь двумя параметрами: начальной скоростью вращения маховика и усилием сжатия деталей при сварке. Время нагрева при инерционной сварке значительно меньше, чем при обычной сварке трением. Осевое усилие для ускорения тепловыделения выгодно в таких машинах принимать сравнительно высоким. Осевое усилие в машинах для сварки трением осуществляется с помощью пневматического, пневмогидравлического и гидравлического приводов. Пневмопривод применяется в машинах малой мощности (до 5 тс). Причем, например, при усилии 5 тс нужен цилиндр с большим диаметром поршня около 400 мм. Поэтому для больших усилий приходится

применять гидравлические приводы, которые сложны, ненадежны в эксплуатации, громоздки (насосная станция с баком и др).

Применение всех названных выше приводов в машинах для сварки трением существенно их усложняет, требует больших затрат на обслуживание, снижает надежность в работе. Необходимость в повышенном осевом усилии при инерционной сварке осложняет работу упорных подшипников машины, ограничивает применение машин большой мощности.

Известна машина для инерционной сварки трением, включающая станину, переднюю и заднюю бабки, электродвигатель. Передняя бабка состоит из левой фрикционной муфты, соединенной через клиновременную передачу с электродвигателем, маховика, установленного на подшипниковых опорах, правой фрикционной муфты, смонтированной между валом маховика и шпинделем передней бабки, патрона, закрепленного на правом конце шпинделя. Задняя бабка, передвигаюшаяся вдоль станины, состоит из неповоротного патрона, смонтированного на корпусе ползуна и двух параллельных гидроцилиндров, осуществляющих продольное перемещение ползуна 1.

Недостатками таких мащин является прежде всего их сложность, громоздкость, что определяется наличием отдельного гидропривода осевого давления и сложного узла восприятия этого давления.

Проблема надежности и долговечности упорных подшипников является одной из главных причин, ограничивающих применение машин средних и особенно больших мощностей, а также использование повышенных скоростей вращения.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности конструкции.

Указанная цель достигается тем, что устройство для создания осевого давления выполнено в виде установленной на станине электромагнитной катушки с отверстием, расположенным соосно с валом, а маховик установлен относительно катушки с зазором обеспечивающим магнитное взаимодействие и равным или большим величины укорочения свариваемых деталей при сварке.

Применение электромагнита тарельчатого типа и связанного с ним электромагнитным полем маховика позволяет исключить отдельный привод осевого давления, а также узел восприятия этого давления, так как упорные подшипники исключены и применяются только радиальные, не несущие осевой нагрузки. При этом осевое усилие замыкается через зазор на жестко связанную со станиной заднюю бабку и магнитопровод электромагнита тарельчатого типа.

Применение предлагаемой схемы машины позволяет расширить пределы регулирования основных параметров процесса, в частности скорость вращения и осевое усилие, что существенно расширяет диапазон свариваемых сечений и свариваемых материалов. На чертеже изображена схема машины

для инерционной сварки трением.

На станине 1 установлен электродвигатель 2 привода вала машины. На валу между подщипниковыми опорами 3 и 4 жестко закреплен маховик 5, являющийся одновременно элементом электромагнитного привода осевого усилия. Установленный на станине электромагнит для создания осевого давления на свариваемые детали 6 и 7 состоит из катущки 8 и кольцевого магнитопровода 9, отверстие которого соосно с валом 10 машины и имеет диаметр, позволяющий свободное прохождение этого вала. Рабочий торец кольцевого электромагнита обращен в сторону маховика. Между маховиком и электромагнитом .тся регулируемый воздушный зазор (равный или больший величины укорочения свариваемых деталей при сварке). На правом конце вала машины установлен зажимной патрон 11 для закрепления вращающейся свариваемой детали 6. Левый конец вала соединен с приводным двигателем 2 через муфту 12, обеспечивающую возможность перемещения вала машины в осевом направлении. На задней бабке 13 установлен зажимной патрон 14 для закрепления неподвижной свариваемой детали 7.

0 Принцип действия машины заключается в следующем.

После закрепления в зажимных патргонах 11 и 14 свариваемых деталей 6 и 7 включается электродвигатель 2, разгоняющий через муфту 12 маховик 5. В момент

достижения маховиком заданной скорости вращения двигатель 2 отключается и одновременно подается питание на катушку кольцевого электромагнита. В результате магнитного взаимодействия между электромагнитом тарельчатого типа и маховиком, жестко закрепленным на валу, к свариваемым деталям прикладывается осевое давление, определяемое величиной подаваемого на катушку 8 тока и воздушного зазора между электромагнитом и маховиком.

За счет/ применения предложенной конструкции машины снижается ее стоимость, габариты, вес, увеличивается долговечность и надежность в работе, упрощается обслуживание, существенно повыщается культура

Q производства.

Предлагаемая машина обладает высокими технико-экономическими результатами при сварке однородных и разнородных материалов.

Формула изобретения

Мащина для инерционной сварки трением, содержащая станину, привод вращения.

связанный посредством вала с маховиком со шпинделем, и устройство для создания осевого давления, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции машины, повышения ее надежности и долговечности, устройство для создания осевого давления выполнено в виде установленной на станине электромагнитной катушки с отверстием, расположенным соосно с валом, а маховик

установлен относительно катушки с зазором, обеспечивающим магнитное взаимодействие и равным или большим величины укорочения свариваемых деталей при сварке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3235162, кл. 29-470.3. 1966.