Машина для сварки трением Советский патент 1981 года по МПК B23K20/12 

(54) МАШИНА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ

Изобретение относится к CBapke, а именно к устройствам для сварки трением. Известна машина для инерционной сварки тре.нием, которая содержит привод вращения, электромагнитный привод осевого давления, сердечник которого является одновременно маховиком сварочной машины, зажимные устройства для свариваемых деталей 1. . В известной : машине привод вращения и пр вод осевого давления вьшолнены в виде отдел ных агрегатов. Поэтому эта машина сложна конструктивно, имеет значительные габариты и вес. Наиболее близкой к предлагаемой является машина для сварки трением, содержащая зажи мы для свариваемых де.талей, один из которых смонтирован на статоре, а другой связан с ротором, установле шым в статоре с возмохоюстью осевого перемещения и обмотку статора с цепью питания 2. Несимметричность расположения обмотки статора позволяет создать несимметричное магнитное поле относител«-чо поперечной оси симметрии ротора, что,В свою очередь, дает возможность использовать ротор в качестве сердечника электромагнита, создающего осевое давление. В данной машине привод вращения и привод осевого давления конструктивно объединены, что значительно упрощает конструкцию. Однако во время разгона ротор притягивается к торцу статора и создает давление в стыке. Из-за момента трения, возникающего в стыке, время разгона значительно увеличивается и цикл сварки затягивается. На известной машине невозможно осуществление сварки по инерционному циклу. Как известно при инерционном цикле сварки необходимо в начале разогнать ротор до номинальных оборотов, а затем, отключив привод вращения, приложить осевое сварочное давление. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества сварки. Указанная цель достигается тем, что в машине, содержащей зажимы для свариваемых деталей, один из которых смонтирован на статоре, а другой связаи с ротором, установленным :в статоре с возможностью осевого перемещени ;И обмотку статора с цепью питания, обмотка статора выполнена в виде двух отдельных секций, расположенных по обе стороны от поперечной оси симметрии ротора, конструкхивные размеры каждой из секций выбираются из условия получения симметричного магнитного по ля относительно поперечной оси симметрии ротора, а в цепь питания одной из секций введен прерыватель. На чертеже изображена предлагаемая машин для сварки трением, общий вид. Машина состоит из статора, включающего корпус 1 и фланцы 2, 3 ротора 4, установленiHoro на валу 5 с возможностью осевого пере мещения. Вал 5 смонтирован в статоре на под шипниках 6. Осевое сварючное давление от ротора 4 зажимному устройству 7, установленному с возможностью осевого перемещения относительно вала 5, передается посредством вилки 8. Зажимное устройство 9 для невращаю щейся детали смонтировано на статоре 3. Обмотка статора вьшолнена в виде двух отдельных секций 10 и И, расположенных по разны стороны относительно поперечной оси симметрии ротора 4. Питание к обмотке 12 ротора подводится через токоподводы 13. На валу 5 предусмотрено место для установки сменных инерционных масс 14 для проведения сварок по инерционному циклу. Пружина 15 служит для возврата ротора 4 в исходное положеьше. Машина может работать как по обычному циклу сварки, т. е. при включенном приводе вращения при нагреве, так и по инерционному циклу сварки, когда привод вращения после достижения номинальных оборотов ротора отключается. Машина работает следующим образом. После установки деталей в зажимны;. устройствах замыкают цепи питания обмоток статора и ротора, т. е. замыкаются контакты Т, Тп, Т. Ротор разгоняется до номинальных оборотов. Во время разгона ротора со стороны торцов статора на него действуют две силы, равные по величине и противоположные по на правлению. Поэтому ротор во время разгона не смещается влево и не создает дaвлe tиe в стыке. Равенство сил, действующих на ротор, достигается за счет того, что магнитное поле, создаваемое секциями статора 10, 11 симметри но относительно поперечной оси симметрии ро тора, а величины магнитных индукп 1й к зазорах rf, и (Л рзвны между собой. Равенство величин магнитных индукций в зазорах с достигается соответствующим выбором ве личины намагничивающей силы в каждой секции обмо-йси статора. После разгона ротора до заданных оборотов размыкают ко1ггакт Tjj , разрывая цепь питания секции П обмогки статора, и ротор 4, перемещаясь влево, создает сварочное давление в стыке. Если при этом обмотка ротора включена, то разогрев стыка происходит при включенном приводе вращения, т. е. цикл сварки обычный. Если вьпслючить обмотку ротора, то будет осуществлен инерционный цикл сварки. Замедление ротора 4 будет происходить только за счет сил трения в стыке. При ведении обычного цикла сварки через определенный промежуток времени контакт Т размыкают, а контакт Т. замьпсают. В этом Случае происходит электродинамическое торможение ротора 4. При симметричном магнитном поле относительно поперечной оси симметрии ротора, величины магнитной индукции с обеих сторон торцов ротора равны между собой. А так как сила, действующая на ротор в осевом направлении, определяется произведением площади торца на квадрат величины магнитной индукции, то силы, действующие на торцы ротора, будут равны .по величине и противоположны по направлению, и, следовательно, ротор не будет смещаться во время разгона в осевом направлении и создавать давление в сварочном стыке. Конструктивные размеры каждой из секций обмотки статора выбираются, исходя из получения одинаковой магнитной индукции у торцов ротора. Так как магнитное сопротивление цепи магнитопровода у секции, создающей осевое давление при сварке, больше чем у магнитопровода другой секции, потому что торцовой зазор у первой секции должен быть пе меньше величины осадки при сварке, а у второй секции должен быть минимальным, так как он является паразитным, то величина намагничш1ающей силы первой секции обмотки должна быть больше, чем у второй. Расчеты конструктивных параметров каждой секции обмотки производят по известным формулам из теории эяектромагнит№ х механизмов, исходя из получения заданного одинакового значеьшя величины индукции у торцов ротора. Таким образом, предлагаемое конструктивное решение позволяет значительно расширить технологические возможности машины - производить сварку по обычному и инерционному циклам; сократить время на разгон ротора машин и тем уменьптть время сварочного цикла. Кроме того, экономический эффект достигается за счет повышения качества сварных соеинений, так как на предлагаемой машине можно Н 1значать оптимальный шосл сварки (обычный или инерционный) в зависимости от типа сварного соединения.