RO137449A2 - Dispozitiv de sudare pentru metoda de sudare prin frecare cu element activ rotitor sub apă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv de sudare specializat, realizat pentru dezvoltarea şi aplicarea sudării sub apă, prin frecare cu element activ rotitor FSW, a tablelor din aliaje de metale uşoare, aliaje de Cu şi din oţeluri. Dispozitivul, conform invenţiei, este constituit dintr-un corp (1) format din oţeluri aliate rezistente la coroziune realizat pentru a permite prinderea dispozitivului pe arborele principal al maşinii de sudare, prin intermediul unui con Morse de dimensiuni variabile în funcţie de tipul maşinii, o unealtă (2) de sudare cu o construcţie monobloc, realizată din carburi sinterizate de wolfram sau oţeluri aliate rezistente la coroziune tratate termic, având geometria şi dimensiunile stabilite în funcţie de grosimea şi tipul materialelor care se sudează, unealta (2) fiind poziţionată şi fixată în corpul dispozitivului (1), prin intermediul unor patine (3) de strângere şi prin intermediul a trei şuruburi (4), în timpul procesului de sudare, o parte din corpul dispozitivului aflându-se în apă (zona A), unde se asigură o suprafaţă mare de contact cu apa datorită geometriei elementelor (ER) de răcire şi nişte elemente (EP) care asigură protecţia de stropi a părţii corpului dispozitivului care acţionează deasupra apei şi a arborelui principal al maşinii de sudare FSW, corpul dispozitivului fiind prevăzut în interior cu 3 canale (CR) de răcire echidistante prin care se facilitează accesul apei în zona umărului uneltei pentru a spori răcirea atât a uneltei, cât şi a dispozitivului de sudare.

Description

DESCRIERE MODIFICATĂ

a) Dispozitiv de sudare pentru metoda de sudare prin frecare cu element activ rotitor sub apă

- Descriere -

b) Domeniul tehnic în care poate .fi folosită invenția este construcția de mașini, realizarea de structuri sudate, în care îmbinările prin sudare au o pondere importantă. Invenția se referă la un dispozitiv de sudare specializat, necesar pentru dezvoltarea și aplicarea metodei inovative de sudare prin frecare cu element activ rotitor FSW (Friction Știr Welding) sub apă.

c) Sunt cunoscute mașini de sudare FSW la nivel mondial utilizate în scop experimental sau industrial, echipate cu dispozitive specializate de poziționare și fixare ale uneltelor de sudare FSW (de ex. produse de ESAB - Suedia, Holroyd - UK, STIRTEC - Austria, AEE - China, CFSW - China, HAGE Austria, BOND TECHNOLOGIES - SUA, GRENZEBACH - Germania, MAZAK- SUA, TRA-C Industrie- Franța, Hitachi-Japonia, etc.). Dispozitivul de sudare FSW sub apă este destinat sudării prin procedeul FSW în mediu lichid.

d) Problema pe care o rezolvă invenția este realizarea din materiale cu proprietăți anticorozive, a unui dispozitiv de sudare care să permită integrarea pe o mașină specializată de sudare FSW, care are prinderea în arborele principal cu con Morse, precum și fixarea uneltei de sudare în corpul dispozitivului. De asemenea invenția asigură condițiile tehnice necesare sudării FSW sub apă a aliajelor metalice feroase și neferoase, din punctul de vedere al dispozitivului care reprezintă interfața dintre mașina de sudare FSW și unealta de sudare FSW. Forma constructivă a dispozitivului și mediul de lucru lichid, permite limitarea supraîncălzirii uneltei de sudare FSW și a materialelor de sudat, comparativ cu procedeul FSW clasic, care se desfășoară în mediul ambiant (aer).

e) Dispozitivul de sudare prin frecare cu element activ rotitor, prin soluția tehnică aleasă, permite aplicarea sub apă a procedeului FSW pe o mașină de sudare specializată. Unealta de sudare este confecționată din oțeluri aliate rezistente la coroziune tratate termic sau carburi sinterizate de wolfram (ex. tip P20S), cu geometria pinului trunchi de piramidă cu patru fețe laterale sau pin conic

RO 137449 Α2 ίϊ

DESCRIERE MODIFICATĂ neted, respectiv pin cilindric filetat; aceste unelte asigură condițiile tehnice necesare sudării sub apă a aliajelor metalice feroase și/sau neferoase.

f) Dispozitivul conform invenției prezintă următoarele avantaje:

posibilitatea de integrare facilă pe mașini specializate de sudare FSW;

datorită mediului de lucru (apă) și a soluției constructive care asigură o suprafață mare de contact cu apa, se diminuează efectul de supraîncălzire a uneltei de sudare, asigurându-se astfel și o creștere a duratei de viață a acesteia și protejarea lăgăruirilor arborelui principal al mașinii de sudat FSW prin reducerea temperaturii;

permite sudarea FSW sub apă a aliajelor metalice feroase și neferoase;

Dispozitivul este integrat ca o componentă a mașinii de sudare FSW sub apă. Mașina asigură aplicarea procedeului FSW, procedeu curat și 100% ecologic. Primele două deziderate sunt asigurate prin soluția constructivă aleasă pentru corpui dispozitivului de sudare, iar cei de al treilea, prin intermediul unei unelte de sudare având o geometrie specifică și o anumită calitate a materialului, corelate cu materialele de sudat.

g) Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu figura 1, care reprezintă dispozitivul de sudare FSW sub apă și figura 2 care reprezintă unealta de sudare FSW.

h) Dispozitivul pentru metoda de sudare FSW sub apă, conform figurii 1, se compune din: corpul dispozitivului 1, unealta 2 de sudare FSW, elemente 3 de contact și elemente de asamblare mecanică 4 cu filet. Corpul dispozitivului 1 este astfel realizat pentru a permite prinderea pe arborele principal al mașinii de sudare FSW prin intermediul unui con Morse, dimensiunile acestuia putând fi corelate cu tipul mașinii de sudare FSW. Corpul dispozitivului 1 este realizat din oțeluri aliate rezistente la coroziune. în timpul procesului efectiv de sudare, o parte din corpul dispozitivului 1 se află în apă - zona A. în această zonă, soluția constructivă a corpului dispozitivului asigură o suprafață mare de contact cu apa, datorită geometriei elementelor de răcire ER. Elementele de protecție EP asigură protejarea de stropi a părții corpului dispozitivului 1 care acționează deasupra apei și a arborelui principal al mașinii de sudare FSW. Corpul dispozitivului 1 este prevăzut în interior cu 3 canale de răcire CR echidistante prin care se facilitează accesul apei în lungul suprafeței laterale a uneltei pentru a spori răcirea atât a uneltei 2 de sudare FSW, cât și a

RO 137449 Α2

DESCRIERE MODIFICATĂ dispozitivului de sudare. Unealta 2 de sudare FSW este realizată în construcție monobloc, din oțeluri aliate rezistente la coroziune tratate termic sau carburi sinterizate de wolfram (ex. de tip P20S), având conform figurii 2, două zone importante care influențează calitatea îmbinărilor sudate FSW, astfel o zonă denumită umărul uneltei U și cealaltă zonă denumită pinul uneltei P. Suprafața frontală a umărului este plană, iar diametrul umărului este stabilit în funcție de grosimea și tipul aliajelor care se sudează, și poate avea valori cuprinse între 12 mm și 22 mm. Geometria și dimensiunile pinului P al uneltei de sudare se stabilesc în funcție de grosimea tablelor de sudat. Dimensiuni informative ale pinului sunt: lungimea cu valori între 1,8 - 9.0 mm care reprezintă 85 - 90 % din grosimea materialelor de sudat, unghiul la vârf cu valori între 10 - 20°. Valorile prezentate mai sus se referă la unelte pentru sudarea unor materiale având grosimea între 2-10 mm. Unealta 2 de sudare FSW este fixată în corpul 1 al dispozitivului de sudare prin intermediul a trei elemente 3 de contact tip patine de strângere și a trei elemente de asamblare mecanică 4 cu filet - șuruburi.

i) Dispozitivul de sudare FSW, conform invenției poate fi montat pe o mașină de sudare FSW. în aceste condiții invenția poate fi aplicată industrial pentru sudarea FSW a tablelor din aliaje ușoare având grosimi cuprise între 2-10 mm, respectiv aliaje de cupru și oțeluri având grosimi de 1,5 - 5,0 mm. Lungimile maxime ale îmbinărilor sudate sunt limitate de caracteristicile mașinii (cursa pe axa x), respectiv de dimensiunile cuvei cu apă, în interiorul căreia se desfășoară procesul efectiv de sudare.

Claims (1)

1. Dispozitiv de sudare pentru metoda de sudare prin frecare cu element activ rotitor sub apă, compus din corpul dispozitivului (1), unealta de sudare FSW (2), elemente de contact (3) și elemente de asamblare (4), caracterizat prin aceea că prin intermediul corpului și al elementelor de asamblare, permite poziționarea și fixarea facilă pe o mașină de sudare FSW și diminuarea efectului de supraîncălzire a uneltei de sudare datorită scufundării în apă, asigurându-se astfel o creștere a duratei de viață a acesteia și protejarea lăgăruirilor arborelui principal al mașinii de sudare FSW, iar unealta de sudare asigură sudarea FSW sub apă a aliajelor din metale ușoare, aliaje de cupru, oțeluri și obținerea unor îmbinări sudate cu caracteristici mecanice îmbunătățite fără imperfecțiuni/defecte.