PL236480B1 - Urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego oraz sposób zgrzewania tarciowego - Google Patents

Abstract

Urządzenie charakteryzuje się tym, że zawiera korpus (2), który ma otwór (3) przelotowy do komory (4) grzewczej znajdującej się wewnątrz tego korpusu (2), przy czym wewnątrz komory (4) grzewczej zamocowana jest grzałka (5) indukcyjna oraz pirometr (6). Sposób charakteryzuje się tym, że narzędzie (1) do zgrzewania tarciowego wprowadza się przez otwór (3) do komory (4) urządzenia, a następnie podgrzewa się je za pomocą grzałki (5) do temperatury z przedziału od 20° do 600°C, po czym wyjmuje się narzędzie (1) z komory (4) i prowadzi się nagrzanym narzędziem (1), znanym sposobem, zgrzewanie tarciowe.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego oraz sposób zgrzewania tarciowego, mające zastosowanie zwłaszcza do zgrzewania ustawionych do siebie równolegle blach.

Proces zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny jest powszechnie znany i stosowany w praktyce przemysłowej. Polega na łączeniu dwóch elementów ustawionych do siebie równoległymi płaszczyznami. W metodzie tej do wykonywania połączenia niezbędne jest wykorzystanie obracającego się narzędzia zakończonego wieńcem opory i trzpieniem mieszającym, którym penetruje się materiał wzdłuż linii styku elementów. Narzędzie wprowadzane w ruch obrotowy, po chwili styku doprowadza do nagrzania i uplastycznienia materiału. Ciepło wytworzone w skutek tarcia narzędzia i zgrzewanego materiału jest źródłem inicjacji procesu. Sposób ten nadaje się do łączenia liniowego doczołowego elementów płaskich, blach wykonanych zarówno z materiałów o jednakowych jak i różnych właściwościach takich jak stopy aluminium, magnezu, cyrkonu, miedzi, tytanu czy stali nierdzewnej. Pomimo licznych zalet procesu powstające w ten sposób zgrzeiny posiadają również wady. Główną wadą, która znacznie ogranicza stosowanie zgrzewania tarciowego jest to, że na początku procesu zgrzewania powstaje zgrzeina o obniżonej, jakości. Co w rezultacie może prowadzić do obniżenia własności mechanicznych wykonanego złącza. Przyczyną takiego stanu jest niewystarczająca ilość ciepła wytworzona wskutek tarcia narzędzia i zgrzewanego materiału.

Z polskiego opisu patentowego PL 185998 B1 znany jest sposób zgrzewania tarciowego, w którym elementy zgrzewane umieszczane na stole roboczym zaciskane są ze sobą za pomocą elementów zaciskowych a następnie zgrzewane za pomocą sondy zgrzewającej. Dodatkowo złącze ogrzewane jest za pomocą spirali grzejnej umieszczonej pod złączem. Według tego sposobu sonda zgrzewająca wprowadzana jest w ruch obrotowy i przemieszcza się wzdłuż złącza pomiędzy zgrzewanymi elementami. Ciepło wytworzone wskutek tarcia obracającej się sondy zgrzewającej oraz dostarczone za pomocą spirali grzejnej umożliwia uplastycznienie materiału złącza, co w rezultacie poprawia jego jakość. Sposób ten umożliwia wykonywanie wzdłużnych zgrzein blach wykonanych zwłaszcza ze stopów aluminium.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 7078647 B2 znany jest sposób zgrzewania tarciowego, w którym w proces zgrzewania tarciowego włączono wstępne podgrzewanie złącza pomiędzy zgrzewanymi materiałami za pomocą palnika gazowo-wolframowego do spawania łukowego (GTAW). Gdy łuk jest przesuwany wzdłuż złącza na obrabianym przedmiocie, złącze to jest podgrzewane. Za palnikiem podąża narzędzie zgrzewające i wykonywana jest zgrzeina.

Z chińskiego opisu wynalazku CN106624346A znane jest urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego zawierające spiralną grzałkę indukcyjną. Rozwiązanie nie pozwala na uzyskanie wysokiej efektywności energetycznej nagrzewania oraz pozwala osiągnąć równomierność nagrzania narzędzia jedynie w ograniczonym stopniu.

Urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego zawierające grzałkę indukcyjną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera korpus, który ma otwór przelotowy do komory grzewczej znajdującej się wewnątrz tego korpusu, przy czym grzałka indukcyjna jest zamocowana wewnątrz tej komory grzewczej, a ponadto urządzenie ma pirometr zamocowany wewnątrz tej komory grzewczej.

Korzystnie korpus urządzenia ma kształt cylindryczny a jego otwór jest w górnej ściance korpusu na jego osi.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli grzałka urządzenia jest spiralna, a jej zwoje są na osi korpusu, przy czym wewnętrzna średnica zwojów jest równa lub większa od średnicy otworu.

Następne korzyści uzyskuje się, jeżeli pirometr urządzenia jest zamontowany na dnie komory grzewczej na osi korpusu.

Sposób zgrzewania tarciowego z wykorzystaniem urządzenia do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że narzędzie do zgrzewania tarciowego wprowadza się przez otwór do komory urządzenia, a następnie podgrzewa się je za pomocą grzałki do temperatury z przedziału od 60° do 200°C, po czym wyjmuje się narzędzie z komory i prowadzi się nagrzanym narzędziem, znanym sposobem, zgrzewanie tarciowe.

Korzystnie podczas podgrzewania narzędzia jego temperaturę mierzy się pirometrem.

PL 236 480 B1

Dzięki zastosowaniu urządzenia oraz sposobu według wynalazku możliwe jest uzyskanie lepszej jakości złącza dzięki uplastycznieniu materiału już w początkowym etapie procesu zgrzewania. Wykonana zgrzeina charakteryzuje się większą wytrzymałością oraz odpornością na pęknięcia w stosunku do wykonanych znanymi metodami. Urządzenie charakteryzuje się prostą budową oraz niskimi kosztami wytworzenia. Sposób jest łatwy i tani we wdrożeniu oraz zapewnia wysoką efektywność energetyczną nagrzewania oraz równomierne nagrzanie narzędzia.

Urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego według wynalazku pokazano na rysunku, na którym przedstawiono urządzenie w przekroju wzdłużnym z narzędziem do zgrzewania tarciowego wprowadzonym do jego komory.

Urządzenie do podgrzewania narzędzia 1 do zgrzewania tarciowego w przykładzie wykonania ma korpus 2 o cylindrycznym kształcie, a w górnej ściance tego korpusu 2 na jej osi znajduje się otwór 5 do wprowadzania narzędzia 1 do zgrzewania tarciowego. W swojej górnej części korpus 2 zawiera komorę 4 grzewcza, wewnątrz której zamontowana jest, bezpośrednio pod otworem 3, spiralna grzałka 5 indukcyjna. Zwoje grzałki 5 są owinięte wokół osi korpusu 3, a ich wewnętrzna średnica jest większa od średnicy otworu 3 w górnej ścianie korpusu 2. W dnie komory 4 na osi korpusu 2 zamontowany jest pirometr 6.

Sposób zgrzewania tarciowego według wynalazku prowadzony jest z wykorzystaniem wyżej opisanego urządzenia oraz standardowego narzędzia 1 do zgrzewania tarciowego zakończonego wieńcem opory i trzpieniem mieszającym. Narzędzie 1 wprowadza się poprzez otwór 3 w górnej ściance korpusu 2, do komory 4 grzewczej. Następnie podgrzewa się je do temperatury z przedziału od 20 do 600°C w zależności od zgrzewanego materiału. Temperaturę narzędzia 1 podczas podgrzewania mierzy się za pomocą pirometru 6 zamocowanego w dnie komory 4. Następnie podgrzane narzędzie 1 wyjmuje się z komory 4 i za jego pomocą prowadzi się zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału zgrzeiny i w ten sposób łączy się dwie blachy ustawione do siebie równoległe zgrzewanymi płaszczyznami.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do podgrzewania narzędzia do zgrzewania tarciowego zawierające grzałkę indukcyjną, znamienne tym, że zawiera korpus (2), który ma otwór (3) przelotowy do komory (4) grzewczej znajdującej się wewnątrz tego korpusu (2), przy czym grzałka (5) indukcyjna jest zamocowana wewnątrz tej komory (4) grzewczej, a ponadto urządzenie ma pirometr (6) zamocowany wewnątrz tej komory (4) grzewczej.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego korpus (2) ma kształt cylindryczny.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że jego otwór (3) jest w górnej ściance korpusu (2) na jego osi.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że jego grzałka (4) jest spiralna, a jej zwoje są w osi korpusu (2), przy czym wewnętrzna średnica zwojów jest równa lub większa od średnicy otworu (3).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienne tym, że jego pirometr (6) jest zamontowany na dnie komory (4) na osi korpusu (2).
6. 6. Sposób zgrzewania tarciowego z wykorzystaniem urządzenia według zastrz. 1, znamienny tym, że narzędzie (1) do zgrzewania tarciowego wprowadza się przez otwór (3) do komory (4) urządzenia, a następnie podgrzewa się je za pomocą grzałki (5) do temperatury z przedziału od 60° do 200°C, po czym wyjmuje się narzędzie (1) z komory (4) i prowadzi się nagrzanym narzędziem (1), znanym sposobem, zgrzewanie tarciowe.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podczas podgrzewania narzędzia (1) jego temperaturę mierzy się pirometrem (6).