RU2775418C1 - Method for obtaining a metal sheet - Google Patents
Method for obtaining a metal sheet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775418C1 RU2775418C1 RU2021133502A RU2021133502A RU2775418C1 RU 2775418 C1 RU2775418 C1 RU 2775418C1 RU 2021133502 A RU2021133502 A RU 2021133502A RU 2021133502 A RU2021133502 A RU 2021133502A RU 2775418 C1 RU2775418 C1 RU 2775418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- tool
- processing
- working part
- welding
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 13
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 102200056926 OST4 V23K Human genes 0.000 description 2
- 101700022255 V23K Proteins 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам изготовления сварных металлических листов, преимущественно сваркой трением с перемешиванием, и может быть использовано для изготовления деталей типа лист, панель и т.п. в различных отраслях промышленности, преимущественно в машиностроении.The invention relates to methods for the manufacture of welded metal sheets, mainly by friction stir welding, and can be used for the manufacture of parts such as sheet, panel, etc. in various industries, mainly in mechanical engineering.
Металлургическая промышленность выпускает номенклатуру листов ограниченной ширины, что затрудняет изготовление крупногабаритных деталей, например, методами обработки давлением.The metallurgical industry produces a range of sheets of limited width, which makes it difficult to manufacture large parts, for example, by forming methods.
Из патентной литературы известен способ получения крупногабаритной листовой заготовки из сплава заданного химического состава методом центробежного литья. Отливают трубную заготовку с предварительно заданными диаметром, длиной и толщиной стенки. После остывания трубную заготовку разрезают вдоль продольной оси, разворачивают и правят в плоский лист с заданными габаритными размерами. Способ позволяет получать крупногабаритные листовые заготовки с хорошими прочностными свойствами и пластичностью для дальнейшей штамповки деталей, в частности из дисперсионно твердеющего низколегированного тепло- и электропроводного жаропрочного сплава на медной основе (RU 2471583, В21С 37/02).From the patent literature, a method is known for producing a large-sized sheet blank from an alloy of a given chemical composition by centrifugal casting. A tubular billet is cast with a predetermined diameter, length and wall thickness. After cooling, the tubular billet is cut along the longitudinal axis, unfolded and straightened into a flat sheet with specified overall dimensions. The method allows to obtain large-sized sheet blanks with good strength properties and ductility for further stamping of parts, in particular from dispersion hardening low-alloyed heat- and electrically conductive heat-resistant copper-based alloy (RU 2471583, B21C 37/02).
Недостатком указанного способа получения крупногабаритной листовой заготовки является использование литья, так как, во-первых, отливки, как правило, имеют крупнозернистую структуру, пониженную прочность и герметичность. Во-вторых, затруднено изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок. В-третьих, требуется трудно реализуемые операции разрезки, разворачивания и правки в плоский лист.The disadvantage of this method for producing a large-sized sheet blank is the use of casting, since, firstly, castings, as a rule, have a coarse-grained structure, reduced strength and tightness. Secondly, it is difficult to manufacture thin-walled large-sized castings. Thirdly, difficult-to-implement operations of cutting, unfolding and straightening into a flat sheet are required.
Одним из перспективных способов сварки широких листов является сварка трением с перемешиванием, включающая перемещение вращающегося предварительно погруженного в свариваемый стык сварочного инструмента по линии стыка соединяемых деталей и перемешивание материала, нагретого фрикционной теплотой до пластического состояния (RU 2509637, В23К 20/12).One of the promising methods for welding wide sheets is friction stir welding, which includes moving a rotating welding tool pre-immersed in the welded joint along the joint line of the parts to be joined and mixing the material heated by frictional heat to a plastic state (RU 2509637, V23K 20/12).
Практика сварки трением с перемешиванием показала, что на поверхности, контактировавшей со сварочным инструментом, возникают бороздки, являющиеся концентраторами напряжений, приводящих к неустранимому браку, при последующей обработке сварного листа методами холодной обработки давлением. Это является существенным недостатком указанного способа.The practice of friction stir welding has shown that grooves appear on the surface in contact with the welding tool, which are stress concentrators leading to irremovable defects, during subsequent processing of the welded sheet by cold working methods. This is a significant disadvantage of this method.
Известен способ упрочнения поверхности деталей обработкой трением с перемешиванием вращающимся инструментом, включающий перемещение вращающегося упрочняющего инструмента по всей поверхности механически обработанной заготовки с установленными нагрузкой и скоростью по заданной траектории. Отличительной особенностью способа является то, что используют упрочняющий инструмент с рабочим стержнем, высота которого H1 составляет Η1=0,8…0,9Η2, где Н2 - глубина упрочняемого слоя заготовки. При этом упрочнение поверхности заготовки осуществляют вдавливанием в заготовку упомянутого упрочняющего инструмента на глубину H1 (RU 2595191, В24В 39/06).A known method of hardening the surface of parts by friction processing with stirring by a rotating tool, including the movement of a rotating hardening tool over the entire surface of a machined workpiece with a set load and speed along a given trajectory. A distinctive feature of the method is that a hardening tool with a working rod is used, the height of which H 1 is Η 1 =0.8...0.9Η 2 , where H 2 is the depth of the hardened layer of the workpiece. While hardening the surface of the workpiece is carried out by pressing into the workpiece mentioned hardening tool to a depth of H 1 (RU 2595191, V24V 39/06).
Недостатком указанного способа обработки заготовки является внедрение рабочего стержня упрочняющего инструмента в заготовку, что приводит к значительному увеличению микротвердости обработанной поверхности. В приведенном примере осуществления способа показатель микротвердости исходного материала составлял HV190, а после упрочнения поверхности - HV680. Известно, что увеличение твердости материала всегда сопровождается уменьшением его показателей пластичности. Такая упрочняющая обработка допустима в случае, когда операция упрочнения является окончательной, и применяется вместо выполнения операций закалки и отпуска. При этом, глубина упрочненного слоя может достигать 1,5 мм. Это и было целью указанного изобретения. Но, такая обработка является совершенно недопустимой и бессмысленной, в случае изготовления широкого металлического листа, который в последующем будет подвергаться холодной обработке давлением, так как значительное уменьшение пластичности приведет к появлению трещин и приведет к браку изготавливаемой детали.The disadvantage of this method of processing the workpiece is the introduction of the working rod of the hardening tool into the workpiece, which leads to a significant increase in the microhardness of the treated surface. In the exemplary implementation of the method, the index of microhardness of the source material was HV190, and after hardening of the surface - HV680. It is known that an increase in the hardness of a material is always accompanied by a decrease in its ductility. Such hardening treatment is acceptable when the hardening operation is final and is applied instead of performing hardening and tempering operations. In this case, the depth of the hardened layer can reach 1.5 mm. This was the purpose of this invention. But, such processing is completely unacceptable and pointless, in the case of manufacturing a wide metal sheet, which will subsequently be subjected to cold pressure forming, since a significant decrease in ductility will lead to cracks and lead to a marriage of the manufactured part.
Наиболее близким к предлагаемому способу можно считать способ получения сварного металлического листа, раскрытый, например, в RU 2714008, В23К 20/12, включающий соединение кромок по меньшей мере двух листовых заготовок сваркой трением с перемешиванием.Closest to the proposed method can be considered a method for producing a welded metal sheet, disclosed, for example, in RU 2714008, V23K 20/12, including joining the edges of at least two sheet blanks by friction stir welding.
Этот способ, так же как и указанные перед ним, не обеспечивает гарантированного получения высококачественного сварного шва без концентраторов напряжений в виде в виде бороздок, появляющихся при сварке трением перемешиванием.This method, as well as those indicated before it, does not provide a guaranteed high-quality weld without stress concentrators in the form of grooves that appear during friction stir welding.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является удаление поверхностных концентраторов напряжений в виде бороздок, появляющихся при сварке трением перемешиванием.The technical problem to be solved by the present invention is the removal of surface stress concentrators in the form of grooves that appear during friction stir welding.
Техническим результатом, достигаемым предложенным техническим решением, является изготовление качественных крупногабаритных листовых заготовок, предназначенных для дальнейшей обработки давлением.The technical result achieved by the proposed technical solution is the manufacture of high-quality large-sized sheet blanks intended for further pressure treatment.
Технический результат достигается тем, что в способе получения сварного металлического листа, включающем соединение кромок по меньшей мере двух листовых заготовок сваркой трением с перемешиванием, после сварки осуществляют обработку сварного шва обрабатывающим инструментом, рабочая часть которого выполнена в виде полированной осесимметричной поверхности вращения, размер которой перекрывает ширину сварного шва, при этом придают инструменту вращательное движение и перемещают его вдоль линии сварного шва для выглаживания его поверхности за счет внедрения рабочей части инструмента на глубину, не превышающую высоту бороздок сварного шва, до получения его шероховатости, не превышающей шероховатость исходных листовых заготовок.The technical result is achieved by the fact that in a method for producing a welded metal sheet, including joining the edges of at least two sheet blanks by friction stir welding, after welding, the weld is processed with a processing tool, the working part of which is made in the form of a polished axisymmetric surface of revolution, the size of which overlaps the width of the weld, while giving the tool a rotational movement and moving it along the line of the weld to smooth its surface by introducing the working part of the tool to a depth not exceeding the height of the grooves of the weld, until its roughness is obtained, not exceeding the roughness of the original sheet blanks.
В предлагаемом способе перед обработкой на поверхность сварного шва наносят смазку.In the proposed method, before processing, a lubricant is applied to the surface of the weld.
Кроме того, в предлагаемом способе для обработки сварного шва используют обрабатывающий инструмент, поверхность рабочей части которого выполнена в виде сферического сегмента.In addition, in the proposed method for processing a weld, a processing tool is used, the surface of the working part of which is made in the form of a spherical segment.
Так же, в предлагаемом способе упомянутую обработку сварного шва осуществляют на оборудовании для сварки трением с перемешиванием, при этом инструменты для сварки и обработки выполнены сменными.Also, in the proposed method, said processing of the weld is carried out on equipment for friction stir welding, while the welding and processing tools are interchangeable.
Предложенный способ поясняется графическими материалами.The proposed method is illustrated by graphic materials.
На фигуре представлена схема получения металлического листа большой ширины.The figure shows a scheme for obtaining a metal sheet of large width.
Сущность предложенного способа получения металлического листа большой ширины заключается в следующем. Две металлические листовые заготовки 1 и 2 сваривают сваркой трением с перемешиванием и получением сварного шва 3. При этом на лицевой поверхности сварного шва появляются бороздки 4.The essence of the proposed method for producing a metal sheet of large width is as follows. Two
Для удаления бороздок 4 сварного шва 3 обрабатывающему инструменту 5 придают вращательное движение, перемещают его вдоль линии сварного шва 3, внедряя его рабочую часть 6 на глубину, не превышающую высоту «h» бороздок 4 сварного шва 3.To remove the
Рабочая часть 6 обрабатывающего инструмента 5 выполнена в виде полированной осесимметричной поверхности вращения, например, в виде сферического сегмента, перекрывающей ширину «b» сварного шва 3.The working
Перед обработкой на поверхность сварного шва 3 может быть нанесена смазка. Материал смазки зависит от материала листа и режимов обработки. В качестве смазки можно использовать, например, веретенное масло.Before processing, a lubricant may be applied to the surface of the
Обрабатывающий инструмент 5 изготавливают, например, из быстрорежущей закаленной стали, а для обеспечения малой шероховатости обрабатываемой поверхности его рабочую поверхность закаливают и полируют.The
Выполнение рабочей части 6 обрабатывающего инструмента 5 в виде полированной осесимметричной поверхности вращения, перекрывающей ширину «в» сварного шва 3, уменьшает количество концентраторов напряжений на обрабатываемой поверхности сварного шва 3.The execution of the working
Пример осуществления способа получения металлического листа большой ширины.An example of a method for producing a large width metal sheet.
Требовалось изготовить лист шириной 4000 мм из алюминиевого сплава АМг6, не выпускаемый отечественной металлургической промышленностью. Для этого два плоских листа толщиной 4 мм и шириной 2000 мм сварили по кромке сваркой трением с перемешиванием и получили лист шириной 4000 мм. Сварной шов полученной заготовки обработали со стороны бороздок предложенным инструментом в соответствии с экспериментально отработанными режимами. Шероховатость обработанной поверхности сварного шва не превышала шероховатости исходной заготовки. В результате получили заготовку крупногабаритного металлического листа с шероховатостью поверхности сварного шва не превышающей шероховатость листа в состоянии поставки.It was required to make a sheet with a width of 4000 mm from aluminum alloy AMg6, which is not produced by the domestic metallurgical industry. To this end, two
Достоинством предложенного способа получения металлического листа большой ширины является то, что обе операции можно выполнить на одном оборудовании, а именно на сварочной установке путем смены инструмента и настройки режимов обработки.The advantage of the proposed method for producing a large-width metal sheet is that both operations can be performed on the same equipment, namely on a welding machine by changing the tool and setting the processing modes.
Таким образом, реализация предложенного способа получения металлического листа большой ширины позволяет провести выглаживание поверхности сварного шва, удаляя концентраторы напряжений, появившиеся при сварке трением перемешиванием, и изготовить крупногабаритные широкие листы высокого качества с небольшими затратами на подготовку производства.Thus, the implementation of the proposed method for producing a large-width metal sheet makes it possible to smooth the surface of the weld, removing stress concentrators that appeared during friction stir welding, and to produce high-quality large-sized wide sheets with low pre-production costs.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775418C1 true RU2775418C1 (en) | 2022-06-30 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995026254A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-05 | The Welding Institute | Friction stir welding |
RU2247639C1 (en) * | 2003-05-27 | 2005-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" | Method for friction welding of aluminum alloy butt joints |
RU2595191C2 (en) * | 2014-12-10 | 2016-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for surface hardening of parts by friction processing with mixing by rotary tool |
RU2637546C1 (en) * | 2013-11-07 | 2017-12-05 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of friction stir welding for high-strength thin-sheet or thick-sheet steel |
RU2709908C1 (en) * | 2019-05-29 | 2019-12-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of obtaining welded joints of thermo-reinforced aluminum alloys with high endurance limit |
RU2714008C1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Method of friction welding with mixing of aluminum structures and tool for its implementation |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995026254A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-05 | The Welding Institute | Friction stir welding |
RU2247639C1 (en) * | 2003-05-27 | 2005-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российская самолетостроительная корпорация "МиГ" | Method for friction welding of aluminum alloy butt joints |
RU2637546C1 (en) * | 2013-11-07 | 2017-12-05 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Method of friction stir welding for high-strength thin-sheet or thick-sheet steel |
RU2595191C2 (en) * | 2014-12-10 | 2016-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for surface hardening of parts by friction processing with mixing by rotary tool |
RU2714008C1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Method of friction welding with mixing of aluminum structures and tool for its implementation |
RU2709908C1 (en) * | 2019-05-29 | 2019-12-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of obtaining welded joints of thermo-reinforced aluminum alloys with high endurance limit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105397276B (en) | A kind of method of agitating friction weldering increasing material manufacturing bar | |
JP4832287B2 (en) | Manufacturing method of cold-worked high-strength seamless corrosion-resistant pipe | |
RU2702888C1 (en) | Methods of producing forged articles and other processed articles | |
JP2017532201A (en) | Flow-forming corrosion-resistant alloy tube and tube produced thereby | |
JP2005059101A (en) | Method for forming desired non-planar configuration by friction stir forming tool, and method and apparatus for forming workpiece to desired non-planar configuration | |
JP2007083304A (en) | Method for bending metallic material, bending apparatus, bending equipment train and bent product using the same | |
Chowdhury et al. | Investigation of mechanical properties of dissimilar joint of 6063 aluminium and C26000 copper alloy by friction stir welding | |
Rasooli et al. | Investigation of ultrasonic vibration effects on the microstructure and hardness of aluminum alloy 2024 tube spinning parts | |
RU2775418C1 (en) | Method for obtaining a metal sheet | |
JPWO2006016417A1 (en) | Structure having tubular portion, manufacturing method and manufacturing apparatus thereof | |
No | Page No. | |
CN115890039A (en) | Welding manufacturing method of steam turbine hollow blade | |
Selamat et al. | Effect of rolling on strength of friction stir welded joint of aluminium alloys | |
RU2426617C1 (en) | Method of producing thin-wall shells | |
US20090312110A1 (en) | Method for the production of a rotationally symmetrical part, and part produced according to said method | |
Volokitina et al. | Microstructure of bimetallic wire in the “ECAP-drawing» process | |
CN113134680B (en) | Welding material and welding process for repairing casting defects of spheroidal graphite cast iron castings | |
RU2055719C1 (en) | Method of forming internal cylindrical surfaces in metallic blanks having through hole | |
US6250125B1 (en) | Method for producing iron-base dispersion-strengthened alloy tube | |
JP3085762B2 (en) | Method of manufacturing thick small-diameter tube | |
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. | |
RU2354482C2 (en) | Method of closed cylindrical rings manufacture from metal sheet | |
Lisiecki et al. | Numerical modelling of the multi-stage production process of large-size rings rolling for the shipbuilding industry including analysis of internal discontinuities | |
CN113695417B (en) | Preparation method of large-caliber high-performance titanium alloy pipe and product thereof | |
RU2354483C1 (en) | Vessel production method |