RO117521B1

RO117521B1 - Friction welding machine

Info

Publication number: RO117521B1
Application number: RO14292589A
Authority: RO
Inventors: Stefan Ardeleanu; Nicolae Ciprian Voicu; Mircea Grigoriu; Nicolae Trifu; Gheorghe Voicu; Nicolae Denghel
Original assignee: 23 August Intreprinderea
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 2002-04-30

Abstract

The invention relates to a friction welding machine, meant especially for assembling pistons made of aluminium alloy provided with an insertion of cast iron. According to the invention, the machine comprises a frame (1) whereon a main shaft (2) is vertically mounted, said shaft being coaxial with a drive bushing (3) and a hydraulic cylinder (4) exerting a pushing force on the piston members to be assembled, namely a body (7), a segment holder insertion (8) and a head (9) located one over the other the reaction of the pushing force being taken over by a lower plate (10) and a higher plate (11) connected to one another with at least two columns (12), the main shaft (2) and the drive bushing (3) receiving a rotary motion from an electric motor (16) by means of a gear drive (A) comprising a coupling (20) and a hydraulic brake (32), the reduction ratios of the wheels being chosen so that average relative sliding speeds, optimal for the welding process by the friction between the three pieces, be obtained due to performed rotary motions.

Description

Invenția se referă la o mașină de sudare prin frecare, destinată în special asamblării pistoanelor din aliaj de aluminiu cu inserție din fontă, folosite la motoarele termice.The invention relates to a friction welding machine, intended in particular for the assembly of cast aluminum alloy pistons used for thermal engines.

Este cunoscută o mașină de sudare prin frecare, formată dintr-un batiu, pe care sunt montate niște dispozitive de fixare și un dispozitiv de prindere și rotire, alcătuit din niște semicarcase, în care sunt fixate niște role, pentru a pătrunde în niște degajări conice ale unor discuri, aceste discuri, datorită deplasării semicarcaselor, apropiindu-se unul de celălalt, pentru a permite fixarea piesei intermediare cu ajutorul unor bacuri de strângere.It is known a friction welding machine, consisting of a bat, on which are mounted some fastening devices and a fastening and rotating device, made up of semi-carcasses, in which are fixed some rollers, to enter into conical recesses. of some discs, these discs, due to the movement of the semi-carcasses, approaching each other, to allow the intermediate part to be fixed with the help of clamping brackets.

Această mașină prezintă dezavantajul că, deși sudează trei piese, nu poate realiza decât două îmbinări sudate, simple, care leagă prima piesă de piesa intermediară, și aceasta, la rândul ei, de a doua piesă, neputând suda toate elementele din alcătuirea pistonului.This machine has the disadvantage that, although it welds three pieces, it can only realize two welded joints, simple, that connect the first part to the intermediate part, and this, in turn, to the second part, not being able to weld all the elements of the piston composition.

Problema, pe care o rezolvă invenția, constă în realizarea unei mașini, care să facă posibilă sudarea prin frecare a celor trei piese elemente componente ale unui piston, realizând legături metalice simultane și corespunzătoare, ca aderență, între toate trei piesele, luate două câte două.The problem, which the invention solves, consists in making a machine, which makes possible the welding by friction of the three component parts of a piston, making simultaneous and corresponding metallic connections, as adhesion, between all three pieces, taken two by two. .

Problema este rezolvată cu o mașină, care are în componență un ax principal coaxial cu o bucșă de antrenare și un cilindru hidraulic care, prin intermediul unei tije și al unui taler, exercită forță de apăsare asupra elementelor de asamblat, reacțiunea forței de apăsare fiind preluată de o placă inferioară și de o placă superioară, legate între ele cu cel puțin două coloane, axul principal transmițând un cuplu capului, iar bucșa de antrenare fiind capabilă să transmită și ea un cuplu la un dispozitiv, care fixează în el inserția portsegment, axul principal și bucșa de antrenare primind mișcarea de rotație de la un motor electric, prin intermediul unei transmisii, după care, urmare a unei comenzi date către cilindru, axul principal și bucșa de antrenare pot fi frânate brusc, prin decuplarea hidraulică a ambreiajului și cuplarea unei frâne hidraulice, care blochează arborele și transmisia, în același timp, motorul electric principal fiind și el decuplat electric, dar continuând să se rotească cu turația lui nominală, antrenat de un motor electric auxiliar, de putere redusă, rapoartele de transmisie ale roților dințate fiind astfel alese, încât prin mișcarea de rotație realizată între inserția portsegment și capul pistonului pe o suprafață de frecare, să se realizeze o viteză relativă de alunecare medie, optimă pentru procesul de sudare prin frecare, iar față de corpul care nu se rotește, datorită blocării lui cu un bolț, să se realizeze de asemenea o viteză relativă de alunecare medie, optimă în raport cu inserția portsegment, pe o suprafață, și în raport cu capul, pe o altă suprafață, pentru realizarea automată a procesului de sudare, mașina fiind prevăzută și cu un limitator de cursă, care sesizează pozițiile tijei în raport cu cilindrul hidraulicThe problem is solved with a machine, which consists of a coaxial main shaft with a drive bush and a hydraulic cylinder which, by means of a rod and a cutter, exerts a pressing force on the assembling elements, the reaction of the pressing force being taken over. of a lower plate and a top plate, connected together by at least two columns, the main shaft transmitting a torque to the head, and the drive bushing being able to transmit also a couple to a device, which fixes in it the portegment insert, the shaft main and drive shaft receiving rotational motion from an electric motor, by means of a transmission, after which, following an order given to the cylinder, the main shaft and drive shaft can be braked abruptly, by hydraulic decoupling of the clutch and coupling a hydraulic brakes, which lock the shaft and the transmission, at the same time, the main electric motor be nd also he was disconnected electrically, but continuing to rotate at his rated speed, driven by an auxiliary electric motor, of reduced power, the gear ratios of the gears being chosen so that by the rotational movement realized between the insertion of the portsegment and the head of the piston on a friction surface, to achieve a relative speed of average slip, optimal for the process of welding by friction, and compared to the body that does not rotate, due to its locking with a bolt, also to achieve a relative speed of average slip , optimal in relation to the insertion of the portsegment, on one surface, and in relation to the head, on another surface, for the automatic completion of the welding process, the machine being provided with a travel limiter, which notices the positions of the rod in relation to the hydraulic cylinder.

Mașina conform invenției prezintă următoarele avantaje:The machine according to the invention has the following advantages:

- permite realizarea unor pistoane de calitate superioară cu o aderență îmbunătățită a inserției portsegment;- allows the production of pistons of higher quality with an improved adhesion of the portsegment insert;

- realizează productivități superioare altor procedee la fabricarea unor astfel de pistoane.- achieves higher productivity than other processes for the manufacture of such pistons.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă:An example of embodiment of the invention is given below, in connection with FIG. 1 and 2, representing:

- fig.1, schema cinematică a mașinii;- fig.1, the kinematic diagram of the machine;

- fig.2, secțiune parțială prin elementele de piston așezate în poziția premergătoare sudării.- Fig. 2, partial section through the piston elements placed in the position prior to welding.

Mașina conform invenției este constituită dintr-un batiu 1, pe care sunt montate, în poziție verticală, un ax principal 2 coaxial cu o bucșă de antrenare 3 și un cilindru hidraulic care, prin intermediul unei tije 5 și al unui taler 6, exercită o forță de apăsare asupraThe machine according to the invention consists of a rod 1, on which are mounted, upright, a main axis 2 coaxially with a drive bush 3 and a hydraulic cylinder which, by means of a rod 5 and a plate 6, exerts a pressing force on

RO 117521 Β1 elementelor de piston, necesar a fi asamblate, și anume, un corp 7, o inserție portsegment și un cap 9, cu sau fără canal interior de răcire, așezate corespunzător unul peste altul, 50 reacțiunea forței de apăsare fiind preluată de o placă inferioară 10 și de o placă superioarăEN 117521 Β1 the piston elements, required to be assembled, namely, a body 7, a portsegment insert and a head 9, with or without internal cooling channel, placed properly over each other, 50 the reaction of the pressing force being taken by a bottom plate 10 and a top plate

11, legate între ele cu cel puțin două coloane 12.11, connected by at least two columns 12.

Axul principal 2 dispune de niște pene frontale 13 și este capabil să transmită un cuplu capului 9 prevăzut cu niște canale de pană a, iar bucșa de antrenare 3 are un alezaj b și este prevăzută cu niște pene 14, fiind capabilă să transmită și ea un cuplu la un dis- 55 pozitiv 15 care fixează în el inserția portsegment 8, utilizând de exemplu pene și șuruburi, nefigurate și nereperate.The main shaft 2 has some front feathers 13 and is capable of transmitting a torque to the head 9 provided with some channels of wedge a, and the drive bush 3 has a bore b and is provided with some feathers 14, being able to transmit a torque to a device 55 which secures the port segment segment 8 in it, using, for example, feathers and screws, not shown and not shown.

Axul principal 2 și bucșa de antrenare 3 primesc mișcarea de rotație cel puțin de la un motor electric principal 16 prin intermediul unei transmisii (A) care cuprinde un cuplaj mecanic 17, două roți dințate 18 și 19, un ambreiaj 20 cuplat hidraulic de către un cilindru 60 21, având alimentarea cu ulei prin niște găuri c și d practicate într-un arbore 22, niște roți dințate 23, 24 și 25, un ax 26 având trei roți dințate 27, 28 și 29, fixe pe el, și alte două roți dințate 30 și 31, după care, urmare a unei comenzi date către cilindrul 21, axul principal 2 și bucșa de antrenare 3 pot fi frânate prin decuplarea hidraulică a ambreiajului 20 și transmisia cu roțile dințate 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30 și 31. In același timp, motorul electric 65 principal 16 este și el decuplat electric, dar continuă să se rotească cu turația lui nominală, antrenat de un motor electric auxiliar 33 de putere redusă, folosind o transmisie cu curele.The main shaft 2 and the drive bush 3 receive the rotational motion at least from a main electric motor 16 by means of a transmission (A) comprising a mechanical coupling 17, two gears 18 and 19, a clutch 20 hydraulically coupled by a cylinder 60 21, having oil supply through holes c and d in a shaft 22, gears 23, 24 and 25, an axle 26 having three gears 27, 28 and 29, fixed on it, and two others cogwheels 30 and 31, after which, following an order given to the cylinder 21, the main shaft 2 and the drive bush 3 can be braked by the hydraulic decoupling of the clutch 20 and the transmission with the cogwheels 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30 and 31. At the same time, the main electric motor 65 is also electrically decoupled, but continues to rotate at its rated speed, driven by a low power auxiliary electric motor 33, using a belt drive.

Rapoartele de transmisie ale perechilor de roți dințate 8, 30 și 29, 31 sunt astfel alese, încât prin mișcarea de rotație realizată între inserția portsegment 8 și capul 9, pe o suprafață de frecare, să fie o viteză relativă de alunecare medie, optimă pentru procesul de 70 sudare prin frecare, iar față de corpul 7, care nu se rotește, datorită blocării lui cu un bolț 34 trecut printr-o gaură f de bolț culisant în două canale g practicate într-o bucșă de fixare 35, fixată radial și axial, pe batiul 1, să se realizeze de asemenea o viteză relativă de alunecare medie, optimă în raport cu inserția portsegment 8 pe o suprafață h și în raport cu capul 9 pe o suprafață i. 75The gear ratios of the gear pairs 8, 30 and 29, 31 are chosen so that by the rotation motion between the portsegment insertion 8 and the head 9, on a friction surface, it has a relative average slip speed, optimal for the process of 70 welding by rubbing, and with respect to the body 7, which does not rotate, due to its locking with a bolt 34 passed through a hole f of sliding bolt in two channels g practiced in a fixing bush 35, radially fixed and axially, on the rod 1, a relative average slip velocity is also obtained, optimal with respect to the insertion of portsegment 8 on a surface h and with respect to the head 9 on a surface i. 75

Pentru realizarea automată a procesului de sudare cu fazele lui specifice, mașina este prevăzută cu o instalație hidraulică și cu o instalație electrică și de automatizare cu automat programabil, având și un limitator de cursă 36, care sesizează pozițiile tijei 5 în raport cu cilindrul hidraulic 4.For the automatic execution of the welding process with its specific phases, the machine is provided with a hydraulic system and an electrical and automation system with a programmable automatic, having a stroke limiter 36, which notices the positions of the rod 5 in relation to the hydraulic cylinder 4 .

Claims

Friction welding machine comprising a shaft on which clamping and driving mechanisms are mounted, characterized in that it comprises a main axis (2) coaxially with a drive bush (3) and a hydraulic cylinder (4), which by by means of a rod 85 (5) and a cutter (6), it exerts a pressing force on the elements to be assembled, the reaction of the pressing force being taken up by a lower plate (10) and an upper plate (11), connected together. with at least two columns (12), the main shaft (2) transmitting a torque to the head (9), and the drive bush (3) being able to transmit a torque to a device (15), which fixes in it the port segment (8), the main shaft (2) and the drive bushing (3) receiving the rotational motion of an electric motor by means of a transmission (A), and then, following an order given to the cylinder (21), the main shaft (2) and the drive bush (3) can be braked abruptly, by the hydraulic decoupling of the clutch (20) and the coupling of a hydraulic brake (32), which blocks the shaft (22) and the transmission (A), at the same time, the main electric motor (16) being also electrically disconnected, but continuing to rotate 95

RO 117521 Β1 with its nominal speed, driven by an auxiliary electric motor (33), of low power, the gear ratios of gears (23, 24, 25, 27, 28, 29, 30) being chosen so that by the movement of rotation made between the portsegment insert (8) and the piston head (9) on a friction surface (e), to obtain a relative average slip speed, optimal for

100 the welding process by friction, and with respect to the body (7) which does not rotate, due to its locking with a bolt (34), a relative average slip speed is also achieved, optimal in relation to the portsegment insertion (8) , on a surface (h), and in relation to the head (9), on another surface (s), for the automatic completion of the welding process, the machine being provided with a stroke limiter (36), which notices the positions of the rod (5) relative to the hydraulic cylinder 105 (4).