RU2496621C1 - Способ фрикционной сварки вращающимся диском - Google Patents
Способ фрикционной сварки вращающимся диском Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496621C1 RU2496621C1 RU2012127889/02A RU2012127889A RU2496621C1 RU 2496621 C1 RU2496621 C1 RU 2496621C1 RU 2012127889/02 A RU2012127889/02 A RU 2012127889/02A RU 2012127889 A RU2012127889 A RU 2012127889A RU 2496621 C1 RU2496621 C1 RU 2496621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- billets
- tool
- workpieces
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение может использоваться при соединении сваркой трением тонколистовых конструкций, преимущественно из несвариваемых плавлением материалов толщиной от 0,5 до 2 мм. Перед сваркой поверх стыка свариваемых заготовок закрепляют накладную пластину толщиной, равной 0,5-1,0 их толщины, выполненную из материала, идентичного материалу свариваемых заготовок. После подготовки и фиксации заготовки осуществляют перемещение погруженного вращающегося дискового инструмента со скоростью сварки вдоль стыка заготовок с пластифицированием материала заготовок и формированием сварного шва. В процессе сварки вращающийся дисковый инструмент погружают в накладную пластину таким образом, что расстояние от нижней точки инструмента до поверхности свариваемых заготовок составляет 0,1-0,3 их толщины. После сварки остатки пластины удаляют. Способ обеспечивает качественную сварку за счет того, что дисковый инструмент образует соединение через накладную пластину без непосредственного погружения в соединяемые заготовки, при этом накладная пластина играет роль присадки. 4 ил., 1 пр.
Description
Способ фрикционной сварки вращающимся диском
Область техники
Изобретение относится к технологическим процессам, более конкретно, к области сварки трением (фрикционной сварки), и может использоваться в различных областях машиностроения и строительства для соединения стыков преимущественно тонколистовых элементов и узлов конструкций из алюминиевых, магниевых сплавов и других конструкционных материалов, в том числе из несвариваемых плавлением.
Уровень техники
Известен способ сварки трением (авторское свидетельство СССР №195846 от 1967 г., International Patent WO 93/10935 от 1993 г.), по которому инструмент, имеющий форму стрежня, вращают около своей оси и погружают в стык между торцами соединяемых заготовок, а затем перемещают его вдоль линии стыка. При этом работа сил трения пластифицирует свариваемый материал и он переносится в зону, освобождающуюся сзади инструмента, где формируется сварной шов. Недостатком такого способа сварки являются то, что для соединения заготовок толщиной менее 2 мм сложность представляет изготовление инструмента с точными размерами рабочего стержня соответствующей длины, а также поддержание постоянной глубины погружения по всей длине соединения без превышения глубины погружения, что приводит к поломке инструмента.
Известен способ сварки трением (патент РФ №2173619 С1 от 2001 г.), по которому дисковый инструмент, вращающийся вокруг своей оси, погружают через прорезь обжимающего шов дополнительного устройства в стык соединяемых деталей - прототип. При трении вращающегося инструмента (диска) о материал заготовок последний пластифицируется и переносится в зону позади инструмента, где формируется сварной шов. При сварке по данному способу металл шва заполняет оставляемый движущимся диском паз лишь на некоторую часть от толщины соединяемых заготовок таким образом, что в месте соединения остается углубление (высотой 20-60% от толщины соединяемых заготовок), снижающее прочность соединения. Обеспечить полное заполнение паза при данном способе представляется затруднительным.
Также известен способ комбинированной фрикционной сварки (заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение №1011115606 от 21.04.2011 г.), по которому процесс сварки разделяется на два этапа: первый из них состоит в формировании качественного корневого шва, а второй - в получении полномерного соединения. После выполнения первого прохода методом фрикционной сварки вращающимся диском по всей длине свариваемых заготовок образуется качественно сформированный корневой шов и размерный паз шириной, равной толщине дискового инструмента. На втором этапе в паз закладывают присадку и по ней выполняют второй проход способом фрикционной сварки вращающимся стержневым инструментом. В итоге получается качественное полномерное соединение. Такой способ позволяет получить полномерное соединение, однако его применение целесообразно только при толщине соединяемых заготовок, превышающей 4 мм.
Известен патент на устройство для фрикционной сварки вращающимся стержневым инструментом (US patent №6264088 Bl, 2001.), которое содержит вращающиеся независимо друг от друга опорный бурт и рабочий стержень и позволяет подавать присадку в виде проволоки через внутреннюю полость инструмента. Однако такой способ введения присадки не нашел промышленного применения вследствие сложности обеспечения стабильности подачи проволоки и равномерности обработки и переноса металла рабочим стержнем непосредственно в зону соединения. Также при изгибе проволоки и ее касании корпуса инструмента возможно биение и наматывание присадки на вращающиеся части инструмента.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка способа фрикционной сварки, позволяющего получать качественные соединения тонколистовых конструкций, преимущественно из несвариваемых плавлением материалов толщиной от 0,5 до 2 мм.
Поставленная задача решается тем, что в способе фрикционной сварки вращающимся диском, включающем подготовку и фиксацию заготовок, погружение вращающегося дискового инструмента и перемещение его со скоростью сварки вдоль стыка заготовок с пластифицированием материала заготовок и формированием сварного шва, погружение вращающегося дискового инструмента и перемещение его вдоль шва осуществляют в накладной пластине, установленной и закрепленной поверх стыка свариваемых заготовок, при этом используют накладную пластину с толщиной, равной 0,5÷1 от толщины соединяемых заготовок, из материала, идентичного материалу свариваемых заготовок, а в процессе сварки вращающийся дисковый инструмент погружают в накладную пластину таким образом, чтобы он не касался непосредственно соединяемых заготовок так, чтобы расстояние от нижней точки инструмента до поверхности соединяемых заготовок составляло 0,1-0,3 от толщины соединяемых заготовок, после чего остатки пластины удаляют.
Таким образом, проблема получения полномерного соединения решается за счет того, что дисковый инструмент не погружается непосредственно в соединяемые заготовки, а образует соединение через накладную пластину, которая к тому же играет роль присадки, что позволяет получить качественное соединение тонколистовых материалов.
Перечень чертежей
Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых:
Фигура 1 показывает сборку элементов под сварку с размещением накладной пластины 2;
Фигура 2 показывает погруженный в накладную пластину дисковый инструмент 4;
Фигура 3 показывает выполнение процесса сварки;
Фигура 4 показывает поперечное сечение полученного шва 5.
Обозначения на чертежах:
ω - направление вращения дискового инструмента;
V - вектор скорости перемещения инструмента при сварке;
1 и 1' - соединяемые детали;
2 - накладная пластина;
3 - опорная плита, на которой выполняется процесс сварки;
4 - дисковый инструмент;
5 - сварной шов.
Осуществление изобретения
В соответствии с изобретением фрикционную сварку вращающимся диском, включающую подготовку и фиксацию заготовок, погружение вращающегося дискового инструмента и перемещение его со скоростью сварки вдоль стыка заготовок с пластифицированием материала заготовок и формированием сварного шва осуществляют следующим образом. Погружение вращающегося дискового инструмента и перемещение его вдоль шва осуществляют в накладной пластине, установленной и закрепленной поверх стыка свариваемых заготовок. При этом используют накладную пластину с толщиной, равной 0,5÷1 от толщины соединяемых заготовок, из материала, идентичного материалу свариваемых заготовок. В процессе сварки вращающийся дисковый инструмент погружают в накладную пластину таким образом, чтобы он не касался непосредственно соединяемых заготовок так, чтобы расстояние от нижней точки инструмента до поверхности соединяемых заготовок составляло 0,1-0,3 от толщины соединяемых заготовок, после чего остатки пластины удаляют.
Пример конкретной реализации способа
Заготовки 1 и 1' (при сварке алюминиевых сплавов кромки заготовок рекомендуется протравить и очистить от окислов) толщиной преимущественно 0,5-2 мм (фиг.1) собираются встык под сварку на опорной плите, после чего внахлестку на стык устанавливается накладная пластина (толщиной 0,5-1 мм в зависимости от толщины соединяемых заготовок) и собранная конструкция жестко закрепляется. Непосредственно над линией стыка в накладную пластину погружают (фиг.2) вращающийся со скоростью ω (200÷1500 об/мин) дисковый инструмент 4. После этого инструмент 4, продолжая вращать, перемещают со скоростью V (100÷2000 мм/мин) вдоль линии стыка свариваемых заготовок (фиг.3). При этом бóльшая скорость вращения ω, меньшая скорость перемещения инструмента V применяются для сварки материалов с относительно высокой температурой пластификации, и наоборот. После прохождения инструмента по всей длине соединяемых деталей образуется сварочный шов 5 (фиг.4). Качество полученного соединения проверяется визуальным, ультразвуковым и рентгенографическим методами контроля.
Параметры режима сварки (скорость вращения дискового инструмента и скорость сварки) определяют опытным путем - сваркой контрольных образцов и оценкой качества по отсутствию или наличию дефектов. В частности, были получены качественные бездефектные швы при сварке алюминиевого сплава Д16т толщиной 1 мм дисковым инструментом диаметром 100 мм и шириной 3 мм при скорости вращения 400 об/мин и скорости сварки 100 мм/мин. При сварке применяли накладную пластину сплава Д16т толщиной 1 мм. Исследования макрошлифов соединения показали, что предлагаемый способ сварки обеспечивает получение надежного бездефектного (с отсутствием корневой трещины) соединения при выборе технологических параметров процесса, которые обеспечивают достаточный (до 0,6 от температуры плавления сплава) нагрев стыка соединяемых заготовок.
Сварку образцов выполняли на горизонтально-фрезерном станке, который позволяет осуществлять необходимые технологические перемещения при сварке: поперечное перемещение каретки станка - для установки инструмента на линию стыка; продольное перемещение каретки - для рабочего перемещения инструмента по линии стыка и вертикальное движение каретки - для погружения инструмента.
Технико-экономические преимущества предлагаемого способа сварки
Предлагаемый способ позволит получать сварные соединения тонколистовых конструкций из несвариваемых плавлением материалов, применять интегральные сварные тонколистовые конструкции взамен клепанным, что обеспечит повышение усталостной и статической прочности соединений при одновременном снижении трудоемкости и времени производственного цикла.
Claims (1)
- Способ фрикционной сварки тонколистовых конструкций вращающимся дисковым инструментом, включающий подготовку и фиксацию заготовок, перемещение погруженного дискового инструмента со скоростью сварки вдоль стыка заготовок с пластифицированием материала заготовок и формированием сварного шва, отличающийся тем, что поверх стыка свариваемых заготовок закрепляют накладную пластину толщиной, равной 0,5-1,0 от их толщины, выполненную из материала, идентичного материалу свариваемых заготовок, в процессе сварки вращающийся дисковый инструмент погружают в накладную пластину таким образом, что расстояние от нижней точки инструмента до поверхности свариваемых заготовок составляет 0,1-0,3 от их толщины, а после сварки остатки пластины удаляют.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127889/02A RU2496621C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ фрикционной сварки вращающимся диском |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012127889/02A RU2496621C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ фрикционной сварки вращающимся диском |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2496621C1 true RU2496621C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012127889/02A RU2496621C1 (ru) | 2012-07-05 | 2012-07-05 | Способ фрикционной сварки вращающимся диском |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496621C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702536C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2019-10-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ фрикционной сварки листовых заготовок |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2102020A1 (de) * | 1971-01-16 | 1972-09-21 | Luc J | Klebeverfahren, Einrichtungen zur Durchfuhrung des Verfahrens und Anwen düngen des Verfahrens |
RU2173619C1 (ru) * | 2000-11-22 | 2001-09-20 | Штрикман Михаил Михайлович | Способ сварки трением |
UA69459C2 (ru) * | 2001-12-27 | 2004-09-15 | Ye O Paton Inst Of Electric We | Способ сварки трением вращающимся диском и устройство для его осуществления |
RU2265493C2 (ru) * | 2003-10-23 | 2005-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ изготовления обечаек |
-
2012
- 2012-07-05 RU RU2012127889/02A patent/RU2496621C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2102020A1 (de) * | 1971-01-16 | 1972-09-21 | Luc J | Klebeverfahren, Einrichtungen zur Durchfuhrung des Verfahrens und Anwen düngen des Verfahrens |
RU2173619C1 (ru) * | 2000-11-22 | 2001-09-20 | Штрикман Михаил Михайлович | Способ сварки трением |
UA69459C2 (ru) * | 2001-12-27 | 2004-09-15 | Ye O Paton Inst Of Electric We | Способ сварки трением вращающимся диском и устройство для его осуществления |
RU2265493C2 (ru) * | 2003-10-23 | 2005-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ изготовления обечаек |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702536C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2019-10-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Способ фрикционной сварки листовых заготовок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6350334B2 (ja) | 接合方法及び複合圧延材の製造方法 | |
Doos et al. | Experimental study of friction stir welding of 6061-T6 aluminum pipe | |
EP3142826B1 (en) | Fabrication of pipe strings using friction stir welding | |
CN103920986A (zh) | 一种针对中厚板材的搅拌摩擦双面焊方法 | |
CN104959726B (zh) | 一种消除前进侧Hook缺陷的搅拌摩擦搭接焊方法 | |
RU2418664C1 (ru) | Способ сварки трением с перемешиванием тавровых соединений и инструмент для его осуществления | |
KR20180003878A (ko) | 마찰교반에 의한 두께가 상이한 이종재료의 접합방법 | |
KR101276334B1 (ko) | 하이브리드 마찰교반에 의한 알루미늄 합금과 티타늄 합금의 접합방법 | |
RU2330749C2 (ru) | Способ фрикционной сварки с перемешиванием материала и инструмент для сварки | |
RU2496621C1 (ru) | Способ фрикционной сварки вращающимся диском | |
Tamadon et al. | Analogue modelling of flow patterns in bobbin friction stir welding by the dark-field/bright-field illumination method | |
CN102581474A (zh) | 一种轴肩固定且大直径搅拌针旋转的半固态搅拌摩擦焊接方法 | |
JP2012236205A (ja) | 金型の補修方法 | |
RU2460617C1 (ru) | Способ комбинированной фрикционной сварки | |
RU2412034C2 (ru) | Способ сварки трением с перемешиванием стыковых соединений алюминиевых сплавов | |
KR101276332B1 (ko) | 하이브리드 마찰교반에 의한 마그네슘 합금과 구조용강의 접합방법 | |
Ahmed et al. | On increasing productivity of micro-friction stir welding with aid of tool shoulder micro-features | |
US20200398360A1 (en) | System and method for forming a weld along a length | |
RU2277465C1 (ru) | Способ сварки трением и инструмент для его осуществления | |
Kim et al. | A feasibility study on the three-dimensional friction stir welding of aluminum 5083-O thin plate | |
WO2021149273A1 (ja) | 液冷ジャケットの製造方法及び摩擦攪拌接合方法 | |
RU2289496C1 (ru) | Способ фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок (варианты) | |
Tamadon | Characterization of flow-based bobbin friction stir welding process | |
RU2702536C1 (ru) | Способ фрикционной сварки листовых заготовок | |
JP6809436B2 (ja) | 接合方法及び複合圧延材の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180706 |