Способ холодной сварки металлов внахлестку Советский патент 1985 года по МПК B23K20/00 

Изобретение относится к области сварки, а именно к способам соединения деталей холодной сваркой давлением внахлестку. Известен способ сварки давление деталей, соединенных внахлестку, путем сдавливания их с пластической деформацией до получения прочного схватьшания по сопряженным поверхностям f . При таком способе сварки прочность сварного соединения зависит в основном от степени деформации сдавливаемых деталей (т.е. от отношения разницы начальной и конечной толщины металла к его начальной толщине). Так, например, начальное схватывание алюминиевых сплавов колеблется по степени деформации в пределах 0,6-0,8, никелевых 0,8-0,9, латуни 0,85-0,95, что приводит к сильному утонению перемычки (переходной области свар ного соединения к основному металлу) вблизи границы схватывания. При увеличении степени деформации прочность схватывания сопрягаемых поверхностей деталей под пуансонами увеличивается, а прочность пере мычки уменьшается (так как перемыч ка при этом утоняется), что не поз ляет достичь высокой сз ммарной про ности сварного соединения. При малых степенях деформации, сварки изд лие под нагрузкой разрушается в сварном соединении по поверхности схватьшания, а при больших степеня по перемычкам вблизи сварного соед нения . Известен также способ сварки да лением, в котором участки вблизи сварного соединения упруго сжимают дополнительными пуансонами, а осно ные пуансоны пластически деформиру металл. Такой способ создает допол нительное ги дростатическое давление в процессе деформации и позволяет уменьшить степень деформации начального схватывания металлов, что повышает толщину перемычки при оптимальной степени деформации (т. при такой ее величине, когда сопро тивление деталей на отрыв по плоскости схватывания и по перемычке равнозначны). Недостаток такого способа в Том что схема деформированного состояния, а значит и растекаемость схватываемых поверхностей на выходе из-под пуансонов, не отличается от предьздущего способа. И достигаемый эффект по прочности сварного соединения, несмотря на конструктивные усложнения, незначителен, так как разрушение деталей под нагрузкой происходит по. перемычке (оптимальной степени деформации практически достичь очень трудно и для повышения надежности схватью.ания при сварке идут на повьшение степени деформации) . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ холодной сварки металлов внахлестку, при котором соединяемые участки деталей деформируют в центральной и периферийной зонах с различной степенью пластической деформации. В этом способе по сравнению с известными изменяется схема деформированного состояния и увеличивается растекаемость свариваемых поверг : ностей изделий в пё риферийной зоне, увеличивается также гидростатическое, давление в центральной зоне, что в общем уменьшает степень деформации начального схватывания и увеличивает толщину перемычки до равной толщине периферийной зоне, что способствует повьш1ению прочности сварного соединения з . Однако общая прочность соединения повьш1ается незначительно из-за низкого гидростатического давления в периферийной зоне, способствующего слабому схватыванию соединяемых поверхностей в зтой зоне. В этом случае под нагрузкой разрушение сварного соединения происходит вначале по поверхности схватьшания в периферийной зоне, а затем по утоненной перемьмке, соединяющей центральную зону с периферийной, т.е. практически только увеличивается продолжительность процесса разрушения без увеличения суммарной прочности. Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения.. Поставленная задача достигается тем, что периферийную зону соединяемых участков деталей дополнительно деформируют с образованием в ней локальных участков, степень деформации которых больше степени

деформации периферийной зоны и не превьшает степени деформации центральной зоны.

Сварку по предлагаемому способу осуществляют в три стадии: вначале деформируют центральную часть свариваемых участков изделий с максимальной степенью деформации, например, для алнминия она равна 0,80,85, затем - периферийную зону с минимальной степенью деформации (для того же материала 0,5-0,55), а затем получают дополнительным деформированием локальные утоненные участки в периферийной области Для повьшения гцдростатического давления в зоне деформации в процессе сварки и улучшения качества сварного соединения формирование зон и локальных участков проводят одновременно.

Во всех случаях повьшенная прочность, сварного соединения получается за счет того, что дополнительное деформирование с образованием локальных утоненных участков укрепляет плоскости схватывания периферийной зоны, в то время как перемычка остается утолщенной за счет минимальной степени деформации основной части периферийной зоны (т.е. без локальных участков).

Форма локальных участков в периферийной зоне может быть в плане произвольной (например, круглой, прямоугольной и т.п.). в зависимости от технологических возможностей изготовления инструмента. Расположение, например, круглых вплане участков в периферийной зоне может быть в один или в два ряда, в шахматном порядке и так далее в зависимости от размеров изделия и сварного соединения.

Пример . Эксперимент по соединению прямоугольных образцов из

алюминиевого сплава А,Ц1, пригодных для испытания на разрывной машине ЗММ-50. Сравнивают три способа сварки: предлагаемьм и известные. Исходная толщина образцов 6 мм, ширина 30 мм, длина 100 мм. Все образцы перед сваркой отжигают при в течение 40 мин с охлаждением на воздухе. Образцы перед сваркой уклады0вают внахлест, а вдавливание пуансонов в них проводят одновременно с двух сторон. Сварку по предлагаемому -способу ведут в следующей последовательности: вначале деформируют центральную часть со степенью дефор5мации 0,93, потом периферийную зону со степенью деформации 0,50, а затем локальные участки (в виде прямоугольных углублений) со степенью деформации 0,6. По длине шва в предлагае0мом способе выполнено 9 локальных утоненных участков шириной 1,5 мм. Ширина центральной зоны 5 мм, ширина периферийных зон с обоих сторон шва по 6 мм. Общая ширина шва по

5 известным и предлагаемому способу. 1 7 мм.

ч

Испытано.по 10 сваренных образцов каждого варианта. Среднее усилие

0 разрыва образцов по известным способам 540 и 590 кг, по предлагаемому 945 кг.

Таким образом, прочность сварного соединения, выполненного по пред5лагаемому способу выше прочности соединения по известным способам на 75 и 61% соответственно.

Применение предлагаемого способа в производстве позволит расширить

0 диапазон свариваемых изделий и материалов. Такой способ может быть использован при точечной и шовной сварке пуансоном и роликами с кольцевым и прямолинейным швом, для сварки листов, труб, полых корпусов и т.п.

СПОСОБ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ 'МЕТАЛЛОВ ВНАХЛЕСТКУ, при котором соединяемые участки деталей деформируют в центральной и периферийной, зонах с различной степенью пластической деформации, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения , периферийную зону свариваемых участков деталей дополнительно деформируют с образованием в ней локальных участков, степени деформации которых больше степени деформации периферийной зоны и не превышает степени деформации центральной зоны.ё(Л