RU109033U1 - TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS - Google Patents
TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS Download PDFInfo
- Publication number
- RU109033U1 RU109033U1 RU2011119838/02U RU2011119838U RU109033U1 RU 109033 U1 RU109033 U1 RU 109033U1 RU 2011119838/02 U RU2011119838/02 U RU 2011119838/02U RU 2011119838 U RU2011119838 U RU 2011119838U RU 109033 U1 RU109033 U1 RU 109033U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- holder
- collet
- pin
- shoulder
- Prior art date
Links
Abstract
Инструмент для сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов, содержащий держатель и исполнительный блок в виде заплечика и штыря, отличающийся тем, что на рабочем конце держателя выполнена полость, в которой размещена цанга со штырем, установленным соосно цанге и зафиксированным в цанге двумя штифтами, при этом цанга закреплена в держателе накидной гайкой, навинчиваемой по резьбе на рабочий конец держателя, причем на торце накидной гайки, обращенном к зоне сварки, выполнен заплечик. A tool for friction welding with stirring of aluminum alloys, comprising a holder and an executive unit in the form of a shoulder and a pin, characterized in that a cavity is made on the working end of the holder, in which a collet is placed with a pin mounted coaxially to the collet and fixed with two pins in the collet, while the collet is fixed in the holder with a union nut screwed onto the working end of the holder by thread, and a shoulder is made on the end of the union nut facing the welding zone.
Description
Полезная модель относится к инструментам для сварки трением с перемешиванием протяженных швов алюминиевых сплавов толщиной 4…10 мм.The utility model relates to tools for friction welding with stirring of the extended joints of aluminum alloys with a thickness of 4 ... 10 mm.
Известен инструмент сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов (патент Великобритании №2306366А, В23К 20/12 от 17.10.1996). Инструмент имеет на одном конце конусную часть в виде конуса Морзе. На противоположном конце инструмента расположена его рабочая часть в виде заплечика и штыря. В процессе сварки инструмент вращается, а заплечик вводится в соприкосновение с поверхностью свариваемых заготовок. При этом штырь погружается в материал заготовок по оси их стыка. В результате действия сил трения выделяется тепло, разогревающее металл в зоне стыка заготовок до пластичного состояния. В процессе перемещения инструмента вдоль стыка штырь разрушает оксидную пленку на торцевых поверхностях свариваемых кромок заготовок и, тем самым, обеспечивает формирование неразъемного соединения.Known friction welding tool with stirring aluminum alloys (UK patent No. 2306366A, V23K 20/12 from 10/17/1996). The tool has a cone part in the form of a Morse cone at one end. At the opposite end of the tool is its working part in the form of a shoulder and a pin. During welding, the tool rotates, and the shoulder is brought into contact with the surface of the welded workpieces. In this case, the pin is immersed in the workpiece material along the axis of their joint. As a result of the action of friction forces, heat is generated that warms the metal in the joint zone of the workpieces to a plastic state. In the process of moving the tool along the joint, the pin destroys the oxide film on the end surfaces of the welded edges of the workpieces and, thereby, ensures the formation of an integral connection.
Однако, в процессе сварки имеет место взаимодействие свариваемого металла с металлом инструмента. Это взаимодействие сопровождается проникновением алюминия в материал штыря и образованием сетки микротрещин. Наличие микротрещин приводит к поломке штыря даже при незначительной пульсации нагрузки на инструмент в процессе сварки. Опыт показывает, что срок службы инструмента при сварке деталей толщиной 3-5 мм не превышает 20-25 м шва.However, in the welding process there is an interaction of the metal being welded with the metal of the tool. This interaction is accompanied by the penetration of aluminum into the pin material and the formation of a network of microcracks. The presence of microcracks leads to breakage of the pin even with a slight ripple in the load on the tool during welding. Experience shows that the tool service life when welding parts 3-5 mm thick does not exceed 20-25 m of the weld.
Замена инструмента связана с изготовлением нового комплекта. При этом основная материалоемкость заключается в изготовлении конусной части инструмента в виде конуса Морзе для фиксации в пиноли станка. Поэтому замена инструмента связана с дополнительными расходами на его изготовление.Tool replacement is associated with the manufacture of a new kit. In this case, the main material consumption is the manufacture of the conical part of the tool in the form of a Morse cone for fixing in the machine pins. Therefore, the replacement of the tool is associated with additional costs for its manufacture.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является составной инструмент для сварки трением с перемешиванием (Патент РФ на полезную модель №45955 МПК 7 В23К 20/12, заявка №2004138746 от 28.12.2004 г.). Данный инструмент содержит установочную часть в виде конуса Морзе и исполнительный блок в виде заплечика и штыря. Заплечик и штырь образуют единую деталь. На рабочем конце держателя выполнен цилиндрический канал, в котором размещен исполнительный блок. Исполнительный блок фиксируется в держателе посредством стопорного винта и штифта.The closest in technical essence to the claimed utility model is a composite tool for friction stir welding (RF Patent for Utility Model No. 45955 IPC 7 V23K 20/12, Application No. 2004138746 dated December 28, 2004). This tool contains an installation part in the form of a Morse cone and an actuating unit in the form of a shoulder and a pin. The shoulder and pin form a single piece. At the working end of the holder there is a cylindrical channel in which the actuating unit is placed. The executive unit is fixed in the holder by means of a locking screw and a pin.
Данный инструмент позволяет осуществлять быструю смену исполнительного блока при поломке штыря без необходимости изготовления новой установочной части.This tool allows you to quickly change the Executive unit when the pin breaks without the need for a new installation part.
Существенным недостатком прототипа является необходимость изготовления нового исполнительного блока даже при незначительном увеличении толщины свариваемых заготовок, например, при переходе с толщины 4 мм на толщину 5 мм.A significant disadvantage of the prototype is the need to manufacture a new actuator unit even with a slight increase in the thickness of the welded workpieces, for example, when switching from a thickness of 4 mm to a thickness of 5 mm.
Технический эффект, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в том, что устраняется необходимость в изготовлении нового инструмента (исполнительного блока) при увеличении толщины свариваемых заготовок.The technical effect to which the claimed utility model is directed is that it eliminates the need to manufacture a new tool (executive unit) while increasing the thickness of the welded workpieces.
Технический эффект достигается тем, что на рабочем конце держателя выполнена цилиндрическая полость, в котором размещена цанга со штырем, установленным соосно цанге и зафиксированным в цанге двумя штифтами, цанга крепится в держателе накидной гайкой, навинчиваемой по резьбе на рабочий конец держателя, причем на торце накидной гайки, обращенным к зоне сварки, выполнен заплечик.The technical effect is achieved by the fact that on the working end of the holder there is a cylindrical cavity in which the collet is placed with a pin mounted coaxially to the collet and fixed with two pins in the collet, the collet is mounted in the holder with a union nut screwed onto the working end of the holder, and at the end of the cap the nut facing the weld zone has a shoulder.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 показан заявляемый инструмент в сборе; на фиг.2 - показана конструкция заявляемого инструмента в сборе (слева) и в разобранном виде (справа).The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing. Figure 1 shows the inventive tool assembly; figure 2 - shows the design of the inventive tool assembly (left) and disassembled (right).
Инструмент состоит из держателя 1 и исполнительного блока. Исполнительный блок образуют цанга 2, штырь 3 и накидная гайка 4. Цанга 2 крепится в держателе 1 посредством штифтов 5. При этом исполнительный блок устанавливается в полости 6 в держателе 1 соосно держателю.The tool consists of a holder 1 and an actuator unit. The actuating unit is formed by a collet 2, a pin 3 and a union nut 4. The collet 2 is mounted in the holder 1 by means of pins 5. In this case, the actuating unit is installed in the cavity 6 in the holder 1 coaxially to the holder.
Для фиксации цанги 2 в держателе 1 по внешней резьбе на держатель навинчивается накидная гайка 4. На торце накидной гайки 4, обращенном к свариваемой детали, выполнен заплечик 7. В заплечике 7 по оси гайки 4 выполнено отверстие, через которое относительно торца заплечика выпущен штырь 3 на расстояние, равное толщине свариваемых заготовок.To fix the collet 2 in the holder 1, a cap nut 4 is screwed onto the holder on an external thread. A shoulder 7 is made on the end of the cap nut 4 facing the welded part. A hole is made in the shoulder 7 along the nut axis 4 through which the pin 3 is released relative to the end of the shoulder at a distance equal to the thickness of the welded workpieces.
При увеличении толщины свариваемых заготовок накидная гайка 4 свинчивается с держателя 1. Цанга 2 с закрепленным штырем 3 удаляется из цилиндрической полости 6 в держателе 1. Ослабляются штифты 5 и штырь 3 выдвигается из цанги на необходимое расстояние. Затем штифты 5 завинчиваются в цангу 2, фиксируя штырь 3. После этого цанга 2 устанавливается в полость 6 и фиксируется накидной гайкой 4. Инструмент готов к сварке.With an increase in the thickness of the workpieces being welded, the union nut 4 is screwed from the holder 1. The collet 2 with the fixed pin 3 is removed from the cylindrical cavity 6 in the holder 1. The pins 5 are loosened and the pin 3 extends from the collet to the required distance. Then the pins 5 are screwed into the collet 2, fixing the pin 3. After that, the collet 2 is installed in the cavity 6 and fixed with a union nut 4. The tool is ready for welding.
Заявляемый инструмент был опробован при сварке трением с перемешиванием стыковых соединений сплава В-1469Т толщиной 5 мм. Инструмент имел следующие параметры (фиг.2):The inventive tool was tested in friction welding with stirring of butt joints of alloy V-1469T with a thickness of 5 mm. The tool had the following parameters (figure 2):
- длина держателя 150 мм- holder length 150 mm
- диаметр держателя в месте установки исполнительного блока 36 мм- diameter of the holder at the installation site of the executive unit 36 mm
- диаметр заплечника 15 мм- shoulder diameter 15 mm
- диаметр штыря в месте перехода в заплечник 4 мм- diameter of the pin at the transition to the shoulder 4 mm
- диаметр штыря в рабочей зоне 3 мм- pin diameter in the working area 3 mm
- высота штыря 5 мм- pin height 5 mm
Цанга фиксировалась в держателя с помощью стопорного накидной гайки, навинчиваемой на держатель по резьбе М36×2. Держатель был изготовлен из стали 30ХГСА. Накидная гайка и штырь выполнены из инструментальной стали Р18.The collet was fixed in the holder using a lock nut screwed onto the holder using M36 × 2 threads. The holder was made of steel 30HGSA. The union nut and pin are made of tool steel P18.
Эксперименты показали, что стойкость составного инструмента аналогична стойкости инструмента, изготовленного в виде единого целого. Основной причиной поломки инструмента является застывший на его поверхности алюминий. Алюминий проникает в материал инструмента на значительную глубину, образуя подслой. Такое взаимодействие приводит к образованию в материале инструмента микротрещин, способствующих его поломке при определенной наработке.Experiments have shown that the durability of a composite tool is similar to the durability of a tool made as a whole. The main cause of tool failure is aluminum frozen on its surface. Aluminum penetrates the tool material to a considerable depth, forming a sublayer. Such interaction leads to the formation of microcracks in the tool material, contributing to its breakage at a certain operating time.
Дополнительные возможности указанная составная конструкция инструмента представляет для варьирования величины штыря и диаметра заплечика. Это позволяет практически охватить широкую гамму толщин свариваемых алюминиевых сплавов и режимов сварки, так как геометрические размеры инструмента являются одним из параметров режима сварки трением с перемешиванием.Additional features of the specified composite tool design is to vary the size of the pin and the diameter of the shoulder. This allows us to practically cover a wide range of thicknesses of welded aluminum alloys and welding modes, since the geometric dimensions of the tool are one of the parameters of the friction stir welding mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119838/02U RU109033U1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119838/02U RU109033U1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU109033U1 true RU109033U1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44805358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119838/02U RU109033U1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU109033U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174354U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-10-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Stir friction welding tool |
RU2805731C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-10-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method for manufacturing one-piece tool for friction stir welding using additive techniques |
-
2011
- 2011-05-17 RU RU2011119838/02U patent/RU109033U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174354U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-10-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Stir friction welding tool |
RU2805731C1 (en) * | 2023-05-03 | 2023-10-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method for manufacturing one-piece tool for friction stir welding using additive techniques |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10589374B2 (en) | Welding auxiliary joining part with a plastically deformable tip region; method for connecting components with this welding auxiliary joining part | |
US9989008B2 (en) | Elongate cooling channel inlet for cooling channel pistons and method for operating | |
CN204621349U (en) | A kind of floating double-axis shoulder friction stir welding tool | |
CN103521912A (en) | Friction stir welding tool for overlap joint | |
CN202271138U (en) | Circular seam butt welding fixture for small-diameter thin-wall cylindrical shell | |
RU2016129981A (en) | ASSEMBLY DESIGN FROM DISPERSONAL MATERIALS AND METHOD FOR PRODUCING THE CONSTRUCTION HOUSING FROM DISPERSONAL MATERIALS | |
RU2007132991A (en) | TOOL FOR Friction welding with stirring, METHOD FOR ITS MANUFACTURE, METHOD FOR WELDING AND METHOD FOR PRODUCING DETAILS | |
CN110524105B (en) | Rotary welding tool for friction welding and welding method | |
US20170028503A1 (en) | Tube profile machining process | |
RU109033U1 (en) | TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS | |
CN206200338U (en) | Knockdown friction rabbling welding cutter | |
CN206010140U (en) | A kind of scalable replacing mixing needle agitating friction welder | |
Shazly et al. | Friction stir welding of polycarbonate sheets | |
CN113996913A (en) | Stirring head for dip-free friction stir welding | |
RU2330749C2 (en) | Method of friction welding with material mixing and device for welding | |
CN211305187U (en) | Rotary welding tool for friction welding | |
CN201361848Y (en) | Tool for taking out breaking drill bit in deep hole | |
CN102489803B (en) | Electrochemical machining device for multi-taper inner bores | |
RU45955U1 (en) | TOOL FOR FRICTION WELDING WITH MIXING OF ALUMINUM ALLOYS | |
CN208178688U (en) | Agitating friction welds cutter | |
CN111975281A (en) | Hole repairing method | |
CN105127587B (en) | A kind of inertia friction weld clamping punching fixture | |
Banjare et al. | Study of Material Flow and Mechanical Properties of Friction Stir Welded AA2024 with AA7075 Dissimilar Alloys using Top-Half-Threaded Pin Tool. | |
RU2443526C1 (en) | Method of jointing heterogeneous materials | |
CN201366534Y (en) | Chipless melting drill |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120518 |