SU1764901A1 - Способ сварки трением деталей из разнородных металлов - Google Patents

Abstract

Использование: сварка трением деталей из разнородных металлов через промежуточную вставку из металла, более м гкого чем металлы деталей. Сущность изобретени : свариваемые торцы деталей и вставку подготавливают. Детали и вставку размещают в зажимах сварочной машины. Свариваемые торцы и вставку сжимают давлением нагрева и вращают относительно друг друга . Измер ют скорость их пластической деформации . Вращение деталей и вставки прекращают и сжимают давлением проковки после вторичного снижени  их скорости пластической деформации. Детали и вставку сваривают за один прием. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к сварочной технике и может быть использовано при изготовлении деталей методом сварки трением .

Известен способ сварки трением разнородных материалов через промежуточную прослойку (вставку), выдавливаемую в течение сварочного цикла, при котором контроль за толщиной вытесн емой прослойки осуществл етс  по величине пластической деформации.

Контроль за толщиной выдавливаемой прослойки по величине суммарной пластической деформации не точен, так как соотношение между толщиной выдавливаемой прослойки и суммарной пластической деформацией зависит от различных факторов, например состо ни  поверхности свариваемых заготовок и начальной толщины промежуточной прослойки перед сваркой.

Известен способ сварки трением через м гкую промежуточную прослойку, при котором дл  обеспечени  стабильности толщины прослойки измер ют скорость пластической деформации и при ее снижении включают проковку.

Сварку по этому способу осуществл ют в два этапа. На первом этапе промежуточную прослойку приваривают к одной из сва- риваемых заготовок и полученное соединение подвергают механической обработке дл  обеспечени  заданной толщины прослойки. На втором этапе к промежуточной прослойке приваривают вторую свариваемую заготовку.

Недостатком этого способа  вл етс  сложна  технологи  ввиду двухстадийности процесса сварки.

Цель изобретени  - повышение экономичности способа вследствие уменьшени  трудоемкости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что при сварке трением разнородных металлов через промежуточную вставку из металла.

Ј

х4

ON

4 О О

более м гкого чем свариваемые металлы, при котором свариваемые торцы деталей и вставку подготавливают, детали и вставку размещают в зажимах сварочной машины, свариваемые торцы деталей и вставку сжимают давлением нагрева, вращают относительно друг друга, измер   скорость пластической деформации, при этом вставку фиксируют относительно свариваемых торцов деталей в радиальном направлении и после второго снижени  скорости пластической деформации вставку и свариваемые торцы деталей сжимают давлением ковки.

На фиг. 1 показана схема сварки, где б -начальна  толщина промежуточной вставки; на фиг. 2 - возможные варианты фиксации промежуточной вставки в радиальном направлении; на фиг. 3 - изменение параметров во времени при сварке трением , где FH и Fnp - усилие при нагреве и проковке; I и tnp - врем  нагрева и проковки; Д I - величина пластической деформации; VQC - скорость пластической деформации.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Одну из свариваемых заготовок из материала А фиксируют во вращающемс  зажиме сварочной машины, другую из материала Б - в неподвижном зажиме. Промежуточную вставку из материала В помещают между заготовками из материалов А и Б. От радиального перемещени  промежуточна  вставка удерживаетс  клиновидными кольцевыми выступами. При этом она не удерживаетс  от вращательного движени .

Фиксаци  промежуточной вставки от радиального перемещени  может осуществл тьс  и другими способами, например из- менением формы соедин емых поверхностей вставки и свариваемых заготовок (см. фиг. 2).

Заготовка из материала А приводитс  во вращение и к свариваемым заготовкам прикладывают осевое усилие нагрева FH. В силу различных коэффициентов трени  на соедин емых поверхност х 1 и 2 относительное перемещение сначала происходит по поверхности 1 с меньшим коэффициентом трени  поко . Промежуточна  вставка вращаетс  вместе с заготовкой из материала А. При этом происходит вытеснение материалов Б и В в грат (в стыке Б-В по поверхности 1). Начальную толщину промежуточной вставки выбирают такой, что достигаетс  квазистационарна  стади , так как при этом обеспечиваетс  получение качественного соединени .

По мере вытеснени  материала прослойки в грат поверхность 1 приближаетс  к поверхности 2. При этом температура поверхности 2 возрастает, что приводит к

уменьшению момента трени  поко  на поверхности 2. В момент времени, когда момент трени  поко  на поверхности 2 становитс  меньше момента трени  сварки на поверхности 1(ti), промежуточна  встав0 ка останавливаетс  и относительное движение начинает происходить по поверхности 2. Нагрев и относительное движение и деформаци  материалов в стыке Б-В на поверхности 1 при этом прекращаетс . В этот

5 момент происходит уменьшение суммарной скорости пластической деформации, так как пластическа  деформаци  материалов Б и В (в стыке Б-В по поверхности 1) замедл етс  вследствие прекращени  относительного

0 движени  и выделени  тепла на поверхности 1. а пластическа  деформаци  материалов А и В (в стыке А-В по поверхности 2) еще не началась.

С течением времени скорость пласти5 ческой деформации материалов А и В (в стыке А-В по поверхности 2) возрастает и достигает посто нного значени , т. е. процесс сварки переходит в квазистационарную стадию. Скорость пластической

0 деформации при этом возрастает. Толщина промежуточной прослойки уменьшаетс  и по достижении некоторого критического значени  радиальное перемещение материала в грат становитс  более затруднитель5 ным. Скорость осадки при этом снижаетс , что служит сигналом на включение проковки (t2). При этом вставка имеет определенную толщину, не завис щую от ее начальной толщины , что обеспечивает высокую прочность

0 сварочного соединени .

Таким образом, при включении проковки в момент второго снижени  скорости пластической деформации можно осуществл ть сварку в одном цикле по обоим сты5 кам, причем конечна  толщина вставки не зависит от начальных условий (подготовки поверхности, начальной толщины промежуточной вставки).

Необходимо отметить, что применение

0 предлагаемого способа ограничено фрикционными , теплофизическими и механическими свойствами материалов заготовок и прослойки д.

Дл  достижени  высокого качества со5 единени  на поверхности 1 подбирают соответствующие параметры сварки, материалы и толщину вставки.

Предлагаемый способ позвол ет сваривать заготовки через промежуточную встав- ку в одном цикле сварки на обычном

сварочном оборудовании, а промежуточна  вставка устанавливаетс  без фиксации от вращени .

Дл  управлени  процессом сварки трением используетс   вление второго сниже- ни  скорости пластической деформации, которое ранее не использовалось дл  этих целей.

П р и м е р. С помощью сварки трением соедин ют заготовки диаметром 25 мм из стали 40Х и бронзы Бр012 через вставку из меди М2 диаметром 30 мм с выступами (см. фиг. 1).

Режим сварки следующий: частота вращени  шпиндел  п 1500 об/мин; давление при нагреве 65 МПа; давление проковки 160 МПа; врем  проковки 3 с; толщина начальна  промежуточной вставки 15 мм.

Сварка двух стыков производитс  в одном цикле при управлении по скорости пла- стической деформации. При этом врем  ц составл ет 3,2 с, t2 -11,2 с, конечна  толщина медной вставки 1,1 мм.

После сварки сварные соединени  испытываютс  на раст жение. Временное со- противление при раст жении составл ет

Claims (1)

1. 220 МПа. Разрушение происходит по медной вставке как менее прочному материалу. Формула изобретени  Способ сварки трением деталей из разнородных металлов через промежуточную вставку из металла более м гкого, чем свариваемые металлы, при котором свариваемые торцы деталей и вставку подготавливают, детали и вставку размещают в зажимах сварочной машины, свариваемые торцы и вставку сжимают давлением нагрева и вращают относительно друг друга, при этом измер ют скорость их пластической деформации , вращение деталей и вставки прекращают и сжимают их давлением проковки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности способа вследствие снижени  трудоемкости при сохранении качества сварного соединени , при размещении деталей и вставки последнюю фиксируют относительно свариваемых торцов в радиальном направлении и свариваемые торцы и вставку сжимают давлением проковки в случае повторного снижени  их скорости пластической деформации, зафиксированного при измерении скорости.

   W/S///S///

   VJ

   ////. .. /

   Фиг. /

   Фиг. 2

   F,H