RU2446927C1 - Способ получения соединения разнородных материалов - Google Patents
Способ получения соединения разнородных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446927C1 RU2446927C1 RU2010135321/02A RU2010135321A RU2446927C1 RU 2446927 C1 RU2446927 C1 RU 2446927C1 RU 2010135321/02 A RU2010135321/02 A RU 2010135321/02A RU 2010135321 A RU2010135321 A RU 2010135321A RU 2446927 C1 RU2446927 C1 RU 2446927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- sublayer
- holes
- parts
- joints
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения соединения разнородных материалов, например сталь - алюминий, в судостроении, авиации, химическом машиностроении и других отраслях промышленности. На детали из более тугоплавкого материала выполняют отверстия и воздействуют на деталь из более легкоплавкого материала вращающимся цилиндрическим инструментом для сварки трением с заполнением этим материалом упомянутых отверстий. Между соединяемыми деталями предварительно наносят подслой из материала, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления детали из более легкоплавкого материала, например из цинка. При соединении подслой обеспечивает образование паяного соединения деталей. Может быть использован инструмент для сварки трением с перемешиванием. Способ обеспечивает повышение прочности и герметичности соединений разнородных материалов. 5 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для получения соединения разнородных материалов в судостроении, авиации, химическом машиностроении и других отраслях промышленности.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является технология получения сталеалюминиевых соединений STIR-LOCK, принятая нами за прототип (см. Friction stir technology - recent developments in process variants and applications [Электронный ресурс] / Staines D.G., Thomas W.M., Kallee S.W. and Oakley P.J. - United Kingdom: TWI Ltd, 2006. - Режим доступа http://www.twi.co.uk/content/spwmtoct2006. html. - Загл. с экрана). Соединение получают следующим образом. Вначале в более тугоплавкой пластине выполняются отверстия. Пластина закрепляется, и на нее сверху укладывают и закрепляют пластину из менее тугоплавкого и более пластичного металла (алюминиевый сплав). Затем вращающийся инструмент в виде цилиндра, установленный под углом (1-5)° по отношению к вертикальной оси опускают к собранным деталям и внедряют в более пластичную из них на глубину 0,2-0,5 мм. При этом происходит нагрев и пластифицирование верхней детали, а инструмент перемещается вдоль отверстий углом вперед. При этом пластифицированный металл, перемещающийся над отверстием, заполняет отверстия. Таким образом, образуется механическое соединение с заклепкой из тела более легкоплавкого металла.
Недостатком известной технологии является то, что нахлесточные соединения, нагружаемые осевой силой, работают не только на срез, но и на отрыв, что может привести к преждевременным разрушениям. Кроме того, соединение негерметично.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности и герметичности в соединениях разнородных материалов, например в сталеалюминиевых соединениях.
Технический результат достигается тем, что в способе получения соединения деталей из разнородных материалов, включающем выполнение в детали из более тугоплавкого материала отверстий и воздействие на деталь из более легкоплавкого материала вращающимся цилиндрическим инструментом для сварки трением с заполнением этим материалом упомянутых отверстий, отличием является то, что между соединяемыми деталями предварительно наносят подслой из материала, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления детали из более легкоплавкого материала, обеспечивающего образование паяного соединения деталей.
При воздействии на деталь из более легкоплавкого материала вращающимся цилиндрическим инструментом формируется заклепка из более легкоплавкого материала за счет создаваемого инструментом давления и нагрева. Одновременно с этим материал подслоя расплавляется и образует паяное соединение.
В качестве более тугоплавкого материала может быть использована, например, сталь, а в качестве более легкоплавкого материала - алюминий или его сплавы. В качестве подслоя может быть использован, например, цинк.
Заявляемый способ поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема получения соединения, где 1 - цилиндрический инструмент с плоским торцом, 2 - деталь из более тугоплавкого материала, содержащая отверстия и подслой на поверхности, соприкасающейся с менее тугоплавким материалом, 3 - деталь из более легкоплавкого материала.
На фиг.2а представлен внешний вид полученного соединения по предлагаемому способу со стороны воздействия инструмента (лицевая сторона).
На фиг.2б представлен внешний вид полученного соединения по предлагаемому способу с обратной стороны, где 4 - заклепка, 5 - расплавленный подслой (припой).
На фиг.3 представлен внешний вид образцов после разрушения, выполненных по предлагаемому способу, где 2 - деталь из более тугоплавкого материала, 3 - деталь из более легкоплавкого материала, 6 - место разрушения.
На фиг.4 представлен внешний вид образцов после разрушения, выполненных по прототипу, где 2 - деталь из более тугоплавкого материала, 3 - деталь из более легкоплавкого материала, 6 - место разрушения.
Соединение осуществляют следующим образом.
На детали 2, выполненной из тугоплавкого материала, например стали, выполняют отверстия и наносят подслой из материала, температура плавления которого ниже температуры плавления материала детали 3, например цинковое покрытие. На стол фрезерного станка укладывают деталь 2, сверху устанавливают деталь 3, например, из алюминиевого сплава. Эти детали жестко закрепляют на столе. После чего к ним подводят вращающийся инструмент 1, заглубляют его в деталь 3 и осуществляют перемещение по ней вдоль отверстий. За счет трения торца цилиндрического инструмента 1 о деталь 3 происходит нагрев соединяемых деталей. А за счет наклона инструмента 1 и его движения возникает давление. При этом более пластичный материал детали 3 заполняет отверстия в детали 2, образуя механическое соединение (заклепку), и вступает во взаимодействие с подслоем, нанесенным на более тугоплавкую деталь, образуя паяное соединение.
Ниже приведен пример осуществления способа.
В лабораторных условиях выполнены соединения пластин длиной 155 мм, шириной 40 мм с толщиной стальной пластины 1,4 мм с пластиной из алюминиевого сплава АД31Т толщиной 4 мм по предлагаемому способу. В качестве привода инструмента использован фрезерный станок.
Режим получения соединения:
Диаметр цилиндрического инструмента с плоской контактной поверхностью D - 25 мм;
Скорость вращения инструмента - 710 об/мин;
Материал инструмента - 08Х18Н10Т;
Угол наклона инструмента относительно вертикальной оси α - 2 град;
Величина заглубления инструмента h - 0,2 мм;
Скорость продольного перемещения инструмента - 40 мм/мин;
Диаметр отверстий - 8 мм.
Толщина подслоя (цинк толщиной 0,1 мм).
Полученные соединения испытаны на разрывной машине УММ 10. Результаты испытаний приведены в таблице 1 и фиг.3.
Для сравнения в таблице 1 и на фиг.4 приведены результаты испытаний аналогичных соединений без использования припоя.
Таблица 1 | |
Тип образца | Максимальное усилие до разрушения соединения, кг |
Нахлесточное соединение с тремя заклепками, сформированными из тела более легкоплавкого материала (АД31Т) - прототип | 400 |
Нахлесточное паяно-заклепочное соединение с тремя заклепками, сформированными из тела более легкоплавкого материала (АД31Т) | 1180 |
Как видно из таблицы, заклепочное соединение (по прототипу) разрушилось при 400 кг, причем разрушение происходило по заклепке (фиг.4).
В случае соединения, полученного по предлагаемому способу, разрушение происходило при 1180 кг, причем соединение разрушалось по стали (фиг.3).
Таким образом, использование заявляемого способа соединения разнородных материалов позволяет получить высокопрочные и герметичные соединения.
Claims (6)
1. Способ получения соединения деталей из разнородных материалов, включающий выполнение на детали из более тугоплавкого материала отверстий и воздействие на деталь из более легкоплавкого материала вращающимся цилиндрическим инструментом для сварки трением с заполнением этим материалом упомянутых отверстий, отличающийся тем, что между соединяемыми деталями предварительно наносят подслой из материала, имеющего температуру плавления ниже температуры плавления детали из более легкоплавкого материала, обеспечивающего образование паяного соединения деталей.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве более тугоплавкого материала используют сталь.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве более легкоплавкого материала используют алюминий или его сплавы.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подслоя между деталями используют цинк.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструмента используют инструмент для сварки трением с перемешиванием.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что инструмент устанавливают под углом 1-5° по отношению к вертикальной оси и погружают на глубину 0,2-0,5 мм в более легкоплавкий материал.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010135321/02A RU2446927C1 (ru) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | Способ получения соединения разнородных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010135321/02A RU2446927C1 (ru) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | Способ получения соединения разнородных материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010135321A RU2010135321A (ru) | 2012-02-27 |
RU2446927C1 true RU2446927C1 (ru) | 2012-04-10 |
Family
ID=45851826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010135321/02A RU2446927C1 (ru) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | Способ получения соединения разнородных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446927C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110576254A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-17 | 武汉尚田工业科技有限公司 | 一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法 |
RU2777098C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет имени В.Н. Татищева" | Способ подготовки поверхности торцов в виде замка для разнородных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112518241A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-19 | 山东科技大学 | 基于镍铝青铜/锌纳米复合材料的制备方法及其应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6045028A (en) * | 1998-07-17 | 2000-04-04 | Mcdonnell Douglas Corporation | Integral corrosion protection of friction-welded joints |
EP1716959A2 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Hydro Aluminium Deutschland GmbH | Verfahren und Vorrichtungen zum Reibrührschweissen von mindestens zwei Bauteilen aus artverschiedenen Werkstoffen mit einem verschiebbaren Stift und durch die Bauteile fliessendem elektrischen Strom |
RU2325981C2 (ru) * | 2002-08-07 | 2008-06-10 | Иклипс Эйвиейшн Корпорейшн | Сварные швы с полимерным уплотнителем |
-
2010
- 2010-08-23 RU RU2010135321/02A patent/RU2446927C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6045028A (en) * | 1998-07-17 | 2000-04-04 | Mcdonnell Douglas Corporation | Integral corrosion protection of friction-welded joints |
RU2325981C2 (ru) * | 2002-08-07 | 2008-06-10 | Иклипс Эйвиейшн Корпорейшн | Сварные швы с полимерным уплотнителем |
EP1716959A2 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Hydro Aluminium Deutschland GmbH | Verfahren und Vorrichtungen zum Reibrührschweissen von mindestens zwei Bauteilen aus artverschiedenen Werkstoffen mit einem verschiebbaren Stift und durch die Bauteile fliessendem elektrischen Strom |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
STAINES D.G., THOMAS W.M., KALLEE S.W. AND OAKLEY P.J. «Friction stir technology - recent developments in process variants and applications» [он-лайн]/-United Kingdom: TWI Ltd, 2006, Найдено из: http://www.twi.co.uk/content/spwmtoct2006. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110576254A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-17 | 武汉尚田工业科技有限公司 | 一种利用搅拌摩擦填补焊接匙孔的方法 |
RU2777098C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет имени В.Н. Татищева" | Способ подготовки поверхности торцов в виде замка для разнородных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием |
RU2810473C1 (ru) * | 2023-07-13 | 2023-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Способ изготовления нахлесточных соединений из разнородных материалов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010135321A (ru) | 2012-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1291115B1 (en) | Interface preparation for weld joints | |
Ramulu et al. | Internal defect and process parameter analysis during friction stir welding of Al 6061 sheets | |
US8960523B2 (en) | Friction stir welding of dissimilar metals | |
RU2470196C2 (ru) | Сборочный узел из нескольких плит, наложенных друг на друга, выполненный сваркой трением | |
US20080067217A1 (en) | Connection of a steel fastening element to a flat aluminium component | |
CZ287673B6 (en) | Welding process of parts by friction under motion | |
De Giorgi et al. | Effect of shoulder geometry on residual stress and fatigue properties of AA6082 FSW joints | |
CN103521912A (zh) | 一种用于搭接接头的搅拌摩擦焊工具 | |
US20100089977A1 (en) | Friction stir welding of dissimilar metals | |
Choi et al. | Effect of pin shapes on joint characteristics of friction stir spot welded AA5J32 sheet | |
US20050040209A1 (en) | Friction stir welding travel axis load control method and apparatus | |
JP5754238B2 (ja) | 柱梁接合構造 | |
Lyu et al. | Double-sided friction stir spot welding of steel and aluminum alloy sheets | |
Su et al. | Energy generation and stir zone dimensions in friction stir spot welds | |
RU2446927C1 (ru) | Способ получения соединения разнородных материалов | |
Sun et al. | Analysis on the fracture of Al-Cu dissimilar materials friction stir welding lap joint | |
CN109623133A (zh) | 一种适用于钛铝异质材料的插销增强搅拌摩擦点焊方法 | |
Mejbel et al. | Void formation in friction stir welding of AA5052 butt joining | |
RU2443526C1 (ru) | Способ получения соединения разнородных материалов | |
KR20210099146A (ko) | 이종 금속 용접 방법 | |
JP2003520686A (ja) | 摩擦溶接により2つの部材を結合する方法及びこの方法により製造される機械部品 | |
Vidakis et al. | Effect of the Tool Rotational Speed on the Mechanical Properties of Thin AA1050 Friction Stir Welded Sheets. | |
Hori et al. | Application of friction stir welding to the car body | |
Dong et al. | Microstructure and Mechanical properties of friction stir lap welded dissiMilar al/ti alloys by ultrasonic assistance | |
RU2277465C1 (ru) | Способ сварки трением и инструмент для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160824 |