Машина для сварки трением Советский патент 1982 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварке, а именно к устройствам для сварки трением.

Известна машина для трением, содержащая электромагнитный привод осевогсэ усилия сжатия деталей при сварке и устройство для создания пульсирующего осевого усилия сжатия.

В данной машине пульсирукнцее осевое усилие создается за счет опре- . деленной.формы концов сердечника и .якоря электромагнита.

В зависимости от необходимой частоты пульсации они могут быть выполнены в виде многогранника, эллипса и т.п.

При вращении якоря относительно сердечника возникает изменение магнитного сопротивления, что приводит к пульсации магнитного потока, а следовательно, и осевого усилия.

Пульсирующее осевое усилие,действующее на стык свариваемых деталей, способствует повышению качества сварных соединений f1J.

Однако, данный способ создания пульсирующего осевого усилия снижает КПД электромагнитного привода.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является маши-.

на для сварки тгрением, содержащая электромагнитный привод осевого усилия и аккумулятор энергии, выполненный в виде упругого элемента, установленного между сердечником электромагнита и зажимным устройством одной из деталей, усилие которого при заданной деформации достаточно для проковки.

10

В этой машине усилие при нагреве деталей создается при помощи электромагнита, а при проковке - за счет . аккумулятора энергии, выполненного в виде упругого элемента, сжатого предварительно в процессе нагрева деталей электромагнитом f 2J.

Недостатком известной конструкции являются дополнительные энергозатра20ты на сжатие упругого элемента.

Так как усилие упругого элемента на участке проковки (ход 2-3 мм), должно быть почти постоянным, то необходимо или выбирать электромагнит 25 с завышенными габаритами, усилие которого при нулевом зазоре значительно превышает усилие пружины, или работать на участке кривой намагничивания, близкому к насыщению материала

30 магнитопровода.

Выбор электромагнита с большими габаритами влечет за собой увеличение момента инерции вращающегося сердечника электромагнита и, следовательно, повьошение энергозатраты на разгон и торможение шпинделя,

Работа электромагнита на режимах насыщения материала магнитопровода .требует значительно больших величин намагничивающей силы, т.е. больших значений тоа, а следовательно, и больших энергозатрат.

Целью изобретения является снижение энергоемкости путем приложения к деталям пульсирующего усилия и повышения качества сварного соединения.

Эта цель достигается тем, что машина снабжена установленной соосно с сердечником дополнительной катушкой, созданлцей переменное магнитное поле, частота пульсации котррого равна частоте свободных колебаний упругого элемента и связанной с ним инерционной массысердечника.

Кроме того, с целью обеспечения надежной фиксации сердечника на корпусе-магни топроводе установлен фиксатор, взаимодействукяций с сердечником.

В этом случае при включении дополнительно установленного устройства, например катушки, у которой частота пульсаций магнитного потока равна частоте свободных колебаний упругого элемента, и связанной с ним инерционной массы сердечника возникает резонанс системы, содержащей упругий элемент и сердечник, т.е. резкое возрастание амплитуды колебаний сердечника электромагнита, что ведет .к его замыканию на корпус-магнитопровод электромагнита и сжатию упругого элемента.

Для настройки на резонансную часто-ру машина снабжена тиристорным преобразователем частоты с плавной регулировкой частоты переменного тока на входе цепи питания.дополнительной обмотки электромагнита от О до 20 000 Гц, что позволяет создавать переменную по величине возбуждакидую силу с частотой, равцой частоте собственных колебаний сердечника, т.е. получать резонанс системы.

При этом затраты энергии значительно ниже, чем если бы сжатие осуществлялось за счет увеличения намагничивающей силы электромагнита или увеличения габаритов электромагнита.

При замыкании сердечника на корпус-магнитопровод электромагнита усилие отрыва сердечника может превышат усилие, развиваемое электромагнитом при нулевом зазоре. В том- случае, когда усилие упругого элемента превышает усилие электромагнита, при Нулевом зазоре необходим дополнительный фиксатор, например механический.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая машина для сварки трением; на фиг.2 - график изменения усилия в стыке свариваемых деталей в зависимости от времени сварки.

Машина состоит из станины 1, на которой закреплен корпус-магнитопровод 2 электромагнита, создающего осевое усилие при сварке.

Сердечник 3 установлен с возможностью осевого, перемещения относительно шпинделя 4. Зажимное устройство 5 для вращающейся детали смонтировано на сердечнике с возможностью осевого перемещения. Корпус зажимного устройства 5 опирается на пружину 6. Зажимное устройство 7 для невращащейся детсши смонтировано на корпусемагнитопроводе 2. .

Магнитный поток электромагнита создается катушкой 8, включенной в цепь питания постоянного тока. Для создания пульсирующего осевого усили используется катушка 9, включенная в цепь питания переменного тока с частотой пульсации, равной частоте свободных колебаний пружины 6 и сердечника 3.

Для фиксации сердечника 3 в замкнутом на корпус-магнитопровод 2 положении, на корпусе-магнитопроводе 2 установлен механический фиксатор 10, автоматически срабатывающий в момент замыкания сердечника 3.

Машина работает следующим образом

После установки деталей в зажимны устройствах 5 и 7 включается привод вращения шпинделя 4. При достижении номинальных оборотов замыкается тумблер Т , в стыке создается сварочное давление нагрева. По истечении .определенного jipoMejxvTKa времени (в машине установлено реле времени, не указанное на фиг.1) замыкается тумблер T/j, при этом катушка 9 создает пульсирующий магнитный поток, а следовательно, и пульсирующее осевое усилие. Так как частота пульсаций осевого усилия совпадает с собственной частотой колебаний системы,состоящей из пружины б и сердечника 3, то сердечник 3 начинает раскачиваться вдоль оси вращения, впадая в резонанс, и замыкается на корпус-магнитопровод 2, сжимая при.этом упругий элемент - пружину 6. При замыкании сердечника 3 привод вращения отключается, шпиндель 4 с сердечником 3 резко тормозится, и сердечник 3 фиксируется в замкнутом положении механическим фиксаторам 10. Разжимающаяс пружина 6 создает проковочное давление. Сварка закончена.

Предлагаемое техническое решение позволяет с меньшими энергозатратами получить необходимую величину проковочного давления и рекомендуется к использованию в машинах, проектируемых для сварки трением инструментальных и жаропрочных сталей, где проко- вочное-ус.илие должно быть в 3 раза выше усилия нагрева.

Формула изобретения

1. Машина для сварки трением, содержащая электромагнитный приводосевого усилия, включающий корпусмагнитрпровод с катушкой, вращающийся сердечник и аккумулятор энергии, выполненный в виде упругого элемента, расположенного между сердечником и зажимным устройством одной из деталей, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергоемкости путем приложения к деталям пульсирующего осевого усилия и повышения качества сварного соединения, она снабжена установленной соосно с сердечником дополнительной катушкой, создающей переменное магнитное поле,частота пульсации которого равна частоте свободных колебаний упругого элемента и связанной с ним инерционной массы сердечника.

2. Машина поп.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения надежной фиксации сердечника,

на корпусе-магнитопроводе установлен фиксатор, взаимодействующий с сердечником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №.715261, кл. В 23 К 20/12, 1977.

2.Авторское СЕИдетельство СССР | 742080, кл. В 23 К 20/12, 1978

(прототип).

5.

-

Фиг.

Момент замыкания Времц сердечникапроно9ки

Кар-ка разжи Ю шеися прутины

Врени offapKU, t

TV

Фиъ. г