SU1098721A1

SU1098721A1 - Method of inertia friction welding

Info

Publication number: SU1098721A1
Application number: SU823499634A
Authority: SU
Inventors: Ромул Николаевич Болдырев; Валерьян Петрович Воинов; Николай Михайлович Ведерников
Original assignee: Конструкторско-Технологический Институт Автоматизации И Механизации Автомобилестроения
Priority date: 1982-10-12
Filing date: 1982-10-12
Publication date: 1984-06-23

Abstract

СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, заключающийс в осевом сжатии и нагреве соедин емых деталей,из которых одну вращают с посто нной скоростью , а другую, снабженную маховиком с заданным моментом инерции, разгон ют моментом трени стыка до выравнивани относительных скоростей вращени , отличающийс тем, что, с целью повыщени универсальности процесса сварки и качества соединени , дополнительно ввод т орбитальное oтнocиfeльнoe движение деталей, располага их несоосно и непрерывно измен величину несоосности.A method of inertial friction welding involves axial compression and heating of connected parts, one of which is rotated at a constant speed, and the other, equipped with a flywheel with a given moment of inertia, is accelerated by the moment of friction of the joint before leveling off the relative speeds of rotation, characterized in that In order to increase the versatility of the welding process and the quality of the joint, the orbital relative motion of the parts is additionally introduced, having them misaligned and continuously changing the misalignment value.

Description

Изобретение относитс к сварке металлов трением и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени .The invention relates to the welding of metals by friction and can be used in various fields of engineering.

Известен способ инерционной сварки трением , при котором предварительно разгон ют рабочий шпиндель с маховиком, имеющим заданный гюмент инерции. Одна из соедин емых деталей закреплена в рабочем шпинделе, а друга - в неподвижном зажиме привода осевого сжати . При- сжатии торцов деталей происходит сварка, причем на весь процесс расходуетс вполне определенное количество энергии, определ емое кинетической энергией маховика. Непрерывное именение скорости в процессе нагрева способствует более интенсивному тепловыделению в стыке деталей и повышению эффективности процесса сварки 1.There is a known method of inertial friction welding, in which the working spindle is pre-accelerated with a flywheel having a predetermined inertia value. One of the connected parts is fixed in the working spindle, and the other is fixed in the axial compression drive clamp. When the ends of parts are compressed, welding takes place, and the whole process consumes a well-defined amount of energy, determined by the kinetic energy of the flywheel. Continuous imitation of speed in the process of heating contributes to more intense heat generation at the junction of parts and increase the efficiency of the welding process 1.

Однако способ инерционной сварки лишен универсальности, поскольку дл различных сечений деталей и материалов требуетс перенастройка сварочного оборудовани : изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращени .However, the method of inertial welding is deprived of universality, since for different sections of parts and materials it is necessary to re-adjust welding equipment: a change in the moment of inertia of the flywheel and the initial speed of its rotation.

Кроме того, соосное расположение деталей при соединении трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖСб-К и стали 40 Г, приводит к образованию в стыке карбидной пленки, обладающей пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.In addition, the coaxial arrangement of parts when joining difficult-to-weld materials, for example, ZhSb-K alloy and 40 G steel, leads to the formation of a carbide film with reduced strength at the junction, which degrades the quality of welding.

Известен способ инерционной сварки трением , заключающийс в осевом сжатии и нагреве соедин емых деталей, из которых одну вращают с посто нной скоростью, а другую, снабженную махоьиком с заданным моментов инерции, разгон ют моментом трени стыка до выравнивани относительных скоростей вращени 2.The known method of inertial friction welding consists in axial compression and heating of the joined parts, one of which is rotated at a constant speed, and the other, equipped with a fly wheel with a given moment of inertia, is accelerated by the moment of friction to align the relative speeds of rotation 2.

Недостатком способа вл етс то, что дл различных сечений деталей и различных материалов требуетс перенастройка сварочного оборудовани (изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращени ), т. е. способ лишен универсальности , а при соединении изделий из трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖСб-К и стали 40 Г образуетс в стыке карбидна пленка, обладающа пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.The disadvantage of this method is that for different sections of parts and different materials, welding equipment needs to be reconfigured (changing the moment of inertia of the flywheel and the initial speed of its rotation), i.e., the method lacks versatility, and when joining products from difficult-to-weld materials, for example, FSF alloy -K and steel 40 G forms a carbide film at the junction, which has a reduced strength, which degrades the quality of welding.

Цель изобретени - повышение универсальности процесса сварки путем варьировани тепловых режимов без изменени начальной скорости и момента инерции маховика , а также получение соединений высокого качества деталей из трудносвариваемых материалов.The purpose of the invention is to increase the versatility of the welding process by varying thermal conditions without changing the initial speed and moment of inertia of the flywheel, as well as obtaining high quality joints of parts from difficult-to-weld materials.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу инерционной сварки трением , заключающемус в осевом сжатии и нагреве соедин емых деталей, из которых одну вращают с посто нной скоростью, а другую, снабженную маховиком с заданньш моментом инерции, разгон ют моментом трени стыка до выравнивани относительных скоростей вращени , дополнительно ввод т орбитальное относительное движение деталей, располага их несоосно и непрерывно измен величину несоосности. На фиг. 1 показана конструктивна схема мащины дл инерционной сварки трением; на фиг. 2 - сечение рабочего щпиндел и схема механизма дл регулировани The goal is achieved by the method of inertial friction welding, consisting in axial compression and heating of connected parts, one of which is rotated at a constant speed, and the other, equipped with a flywheel with a given moment of inertia, is accelerated by the moment of friction butt to align relative speeds rotation, the orbital relative motion of the parts is additionally introduced, having them misaligned and continuously changing the misalignment value. FIG. 1 shows the structural layout of the inertial friction welding machine; in fig. 2 is a cross section of a working pin and mechanism for adjusting

величины несоосности шпинделей.misalignment spindles.

Схема содержит корпус 1, электродвигатель 2, рабочий шпиндель 3, рабочий щпиндель с маховиком, 4, соедин емые детали 5 и 6, эксцентрик 7, в котором закреплены подг щипники шпиндел 4, поршень 8 и шток 9 механизма дл регулировани величины несоосности шпинделей 3 и 4. Стрелкой Р обозначено давление в цилиндре поршн 8 механизма дл регулировани величины несоосности шпинделей 3 и 4.The scheme includes a housing 1, an electric motor 2, a working spindle 3, a work pin with a flywheel, 4, connectable parts 5 and 6, an eccentric 7, in which the spindle 4 pins 4, the piston 8 and the rod 9 of the mechanism for adjusting the misalignment value of spindles 3 and 4. The arrow P denotes the pressure in the cylinder of the piston 8 of the mechanism for adjusting the misalignment of spindles 3 and 4.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Соедин емые детали 5 и б закрепл ют в зажимах шпинделей 3 и 4, после чего с помощью электродвигател 2 сообщаютThe connected parts 5 and b are secured in the clamps of spindles 3 and 4, after which the motor 2 communicates

5 шпинделю 3 определенную скорость вращени . Орбитальное движение может вводитьс на любом этапе вращени ; в случае сварки трудносвариваемых металлов целесообразно увеличивать несоосность до максимума , характерного дл орбитальной сварки , в середине нагрева, а к началу проковки плавно уменьшать ее до нул ; в случае, если машина имеет недостаточную мощность дл сварки деталей заданного диаметра , целесообразно вводить несоосность к5 spindle 3 a certain speed of rotation. Orbital motion can be introduced at any stage of rotation; in the case of welding of hard-to-weld metals, it is advisable to increase the misalignment to the maximum characteristic of orbital welding in the middle of heating, and by the beginning of the forging, smoothly reduce it to zero; in case the machine has insufficient power for welding parts of a given diameter, it is advisable to introduce misalignment to

с моменту выравнивани относительных скоростей вращени деталей с возможным удержанием ее максимума после выравнивани скоростей, во всех случа х сварки можно вводить колебательный процесс изменени несоосности в цел х повышени since the moment of alignment of the relative speeds of rotation of the parts, with the possible holding of its maximum after leveling the speeds, in all cases of welding, an oscillatory process of changing the misalignment can be introduced in order to increase

0 мощности процесса и качества соединени . Заданна величина несоосности устанавливаетс посредством эксцентрика 7, который с помощью поршн 8 и щтока 9 поворачивают до упора (не показан). Детали 5 и 6 сжимают осевым усилием, необходимым0 process power and connection quality. The predetermined misalignment value is established by means of an eccentric 7, which is turned with the help of the piston 8 and the rod 9 against the stop (not shown). Details 5 and 6 compress the axial force required

дл нагрева их торцов.to heat their ends.

Под действием сил трени в стыке щпиндель 4 с маховиком начинает разгон тьс вплоть до выравнивани относительных скоростей вращени деталей 5 и 6. В начальный момент орбитальное относительное движение деталей 5 и б незначительно и процесс сварки развиваетс по обычной схеме инерционного способа с присущей ей интенсивностью нагрева. По мере выравниваНИН скоростей вращени деталей 5 и б увеличиваетс скорость орбитального относительного движени в стыке. Это дополнительное движение обеспечивает увеличение ввода энергии в стык, что способствует интенсификации процесса нагрева.Under the action of friction forces in the junction, spindle 4 with a flywheel begins to accelerate until the relative speeds of rotation of parts 5 and 6 are equal. As levying the rotational speeds of the parts 5 and b, the speed of the orbital relative motion in the joint increases. This additional movement provides an increase in energy input into the joint, which contributes to the intensification of the heating process.

После окончани нагрева эксцентрик 7 возвращают в исходное положение, соответствующее соосности деталей 5 и 6, и последние сжимают усилием проковки.After the end of heating, the eccentric 7 is returned to its original position, which corresponds to the alignment of parts 5 and 6, and the latter are compressed by a forging force.

Регулировку величины несоосности следует производить в диапазоне О-2 мм.Adjustment of the misalignment value should be made in the range O-2 mm.

Предлагаемый способ экспериментально опробован при инерционной сварке жаропрочных и конструкционных материалов. Получено хорощее качество соединени сплава ЖС6-К и стали 40 Г дл изделий диаметром 21-42 мм на режимах, когда используют различные маховики (в том числе и низкомоментные) и начальную скорость рабочего шпиндел 2800 об/мин. После ,5 с нагрева увеличивают несоосность в стыке до 1 мм, а к началу проковки (после 3,3 с нагрева) плавно уменьщают ее до нул .The proposed method was experimentally tested in the inertial welding of heat-resistant and structural materials. The good quality of the connection of alloy GS6-K and steel 40 G was obtained for products with a diameter of 21-42 mm on modes when using different flywheels (including low-torque flywheels) and an initial speed of the working spindle of 2800 rpm. After 5 s of heating, the misalignment in the junction increases to 1 mm, and by the beginning of the forging (after 3.3 s of heating), it gradually decreases to zero.

Claims

A method of inertial friction welding, which consists in axial compression and heating of the parts to be joined, of which one is rotated at a constant speed, and the other, equipped with a flywheel with a given moment of inertia, is accelerated by the friction moment of the joint until the relative rotational speeds equalize, characterized in that, in order to increase universality of the welding process and the quality of the connection, they additionally introduce the orbital relative motion of parts, placing them misaligned and continuously changing the magnitude of misalignment.

FIG. 1

SU.,., 1098721