UA69459C2 - Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення - Google Patents
Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення Download PDFInfo
- Publication number
- UA69459C2 UA69459C2 UA2001129110A UA2001129110A UA69459C2 UA 69459 C2 UA69459 C2 UA 69459C2 UA 2001129110 A UA2001129110 A UA 2001129110A UA 2001129110 A UA2001129110 A UA 2001129110A UA 69459 C2 UA69459 C2 UA 69459C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- disk
- parts
- joint
- welding
- slider
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 1
- 101000952234 Homo sapiens Sphingolipid delta(4)-desaturase DES1 Proteins 0.000 description 1
- 241000087799 Koma Species 0.000 description 1
- BGRDGMRNKXEXQD-UHFFFAOYSA-N Maleic hydrazide Chemical compound OC1=CC=C(O)N=N1 BGRDGMRNKXEXQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100237844 Mus musculus Mmp19 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100037416 Sphingolipid delta(4)-desaturase DES1 Human genes 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009510 drug design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення можуть бути використані у різних галузях машинобудування для виконання стикових та таврових зварних з’єднань великої довжини в листових та оболонкових конструкціях із алюмінієвих, титанових чи інших сплавів, а також при зварюванні термопластичних полімерів. Зварювання тертям зібраних в стик листових деталей здійснюють за допомогою обертового диска та повзуна, які переміщують поступально в напрямку зварювання сумісно таким чином, що повзун розташований позаду диска на поверхні деталей, а диск через прорізь повзуна занурено в стик деталей. Матеріал шва розігрівається диском до пластифікованого стану внаслідок роботи сил тертя, переноситься в зону позаду диска, де він примусово знімається з диска та обтискується. В передню частину зони зварювання примусово вводять присаджувальний матеріал, який притискають до твірної поверхні диска та за допомогою приймальної камери, розташованій у передній частині повзуна, акумулюють у пластифікованому стані. В зоні позаду диска матеріал шва формують з підсиленням в умовах пресування, для чого твірна поверхня повзуна виконана з канавкою, що звужується. Для розробки стика на диску виконана реборда. Отримані можливості легування матеріалу шва, формування необхідних радіусних переходів кутових та різнотовщинних з’єднань чи підсилення стикових швів та зменшення ширини шва. Також підвищується якість зварних швів внаслідок кращої однорідності та щільності структури, досягається збільшення швидкості зварювання у 2-3 рази, знижуються вимоги до якості підготовки крайок деталей, що зварюються, та розширюється діапазон товщин деталей, які підлягають зварюванню.
Description
Опис винаходу
Область застосування: Зварювання тертям за допомогою обертового диску може використовуватися у 2 суднобудівній, ракетобудівній, літакобудівній промисловості та інших галузях машинобудування для виконання стикових та таврових зварних з'єднань великої довжини в листових та оболонкових конструкціях із алюмінієвих, титанових, а також інших сплавів. Може бути також застосовано при зварюванні термопластичних полімерів.
Аналоги: В широковідомому способі зварювання тертям деталі, що зварюються, спочатку розігрівають шляхом взаємного тертя одне об друге по місцю стику, а потім стискують і фіксують при охолодженні. Цей 70 процес порівняно просто реалізується при з'єднанні циліндричних деталей. Для деталей інших форм потрібно застосування складних пристроїв, що створюють взаємне зворотно-поступальне зміщення деталей з великою частотою. Наприклад, у патенті США Мо346732 (спосіб зварювання листів встик) для отримання якісних з'єднань потрібна висока точність підгонки та прямолінійність стику. Зварювання тертям задовгих листових деталей малої товщини не знайшло застосування в промисловості. 12 Відомий спосіб зварювання тертям (АС СРСР Мо1586879 від 31.10.88.), під час якого торці деталей, що з'єднуються, розігрівають за допомогою обертового диска з температуростійкого матеріалу, а вже після цього виконують проковування з'єднання. Недоліком цього способу є то, що потрібно розігрівати велику ширину крайок до високої температури. При зварюванні великих товщин такий розігрів є малоефективним. Окрім цього, спосіб може бути застосований тільки до матеріалів, які піддаються зварюванню проковкою.
Відомий спосіб зварювання тертям за допомогою обертового диску (З01655725А, В23К20/12, 15/06/1961), при якому на поверхні деталей по стику виконують канавку, вздовж якої диск рухається поступально в напрямку зварювання. Для втілення процесу зварювання твірна поверхня диску має симетричну проточку таким чином, що бокові частини диску мають більший діаметр і при зварюванні глибше занурені у деталі. Завдяки формі проточки пластифіковані крайки зближуються і відбувається процес з'єднання їх внаслідок стиснення. Найбільш суттєвим с 29 недоліком цього способу є незадовільна якість з'єднання по лінії змикання крайок. Ге)
Відомчий оригінальний спосіб зварювання, що захищений піонерським патентом ІРМ:МУ095/1035 від 10.06.93;
ІРС В2Ж 20/12, В29С 65/06 і уточнений патентом УУ095/26254 від 05.10.95 під назвою зварювання тертям з перемішуванням (Ргісіоп еіг У/еїдіпуо, ЕБМУ).
Суть способу полягає у тому, що для зварювання деталей, зібраних в з'єднання і притиснутих одна до одної о крайками, що зварюються, використовується проміжний робочий інструмент у вигляді обертового стрижня з ою матеріалу більш термостійкого, аніж у деталей, який під час зварювання заглиблюється в тіло деталей, обертається і" переміщується відносно них, створюючи при цьому в з'єднанні пластифіковану зону внаслідок З розігріву тертям, причому в зоні пластифікації матеріал з'єднання зазнає переміщення з перемішуванням. Для Ге») здійснення процесу стрижень конструктивно виконаний таким чином, що має, по перше, плескату частину торця, яка фрикційно торкається поверхні деталей, що зварюються, а по-друге - центральну частину меншого діаметру, о яка виступає із торця по формі пальця. Під час зварювання виступ є занурений у метал майже на всю його товщину і під час обертання перемішує його. Для формування з'єднання створені умови для пресування матеріалу в задній зоні перемішування. У відомому способі для цього деталі заневолюють з боків допоміжними « притискачами, а торцем стрижня зону зварювання прижимають до підкладки, причому для покращання режиму З 70 пресування стрижень відхилений назад на деякий кут. с Принципово новим у цьому способі на відміну від інших способів зварювання тертям з те, що тут з» відбувається зняття матеріалу деталей на крайках та переміщення його з перемішуванням і пресуванням, причому відбувається спочатку розрив міжкристалічних зв'язків у матеріалі шва з наступним миттєвим поновленням їх у новій структурі.
Основними недоліками способу є велика ширина шва, мала швидкість зварювання, неможливість подавання б присаджувального дроту та необхідність створення припливів на деталях для підсилення з'єднання. (се) Прототип. Найближчим по суті до способу, що пропонується, є спосіб КО2173619 СІ, В2ЗК 20/12, у якому на зібрані у стик і затиснуті з боків деталі встановлюють пристрій - повзун з проріззю, притискують цим е пристроєм деталі до підкладки, потім у прорізь вводять диск, який обертається з великою швидкістю і занурюють сл 20 йо в крайки деталей, матеріал яких пластифікуються, розігріваючись внаслідок роботи сил тертя, а потім поступально рухають диск разом із повзуном вздовж стику в напрямку зварювання. При цьому знятий з крайок с матеріал деталей диском переноситься з передньої зони у задню, де обтискується за допомогою повзуна.
Найбільш характерні процеси, які відбуваються при зварюванні відомим способом наступні: розігрів, пластифікація та зняття основного матеріалу з крайок деталей з розривом міжкристалічних зв'язків; 29 переміщення матеріалу шва з передньої зони в задню із подрібненням, перемішуванням та миттєвим
ГФ) відновленням міжкристалічних зв'язків; формування в задній зоні нероз'ємного з'єднання в умовах обмеження об'єму пластифікованого матеріалу. о Критика прототипу. 1. При зварюванні відомим способом процес формування шва супроводжується неминучими втратами матеріалу, що знятий з крайок деталей. Основна причина полягає у тому, що не весь 60 перенесений матеріал знімається з диску додатковим пристроєм. На диску після повзуна залишається шар матеріалу деякої товщини, що продовжує обертання у передню зону, де зустрічає опір твердих, ще недостатньо розігрітих крайок. Тут частина залишкового шару знімається з диску і накопичується у вигляді рихлої маси. Ця маса, охолоджуючись, твердішає і вимушено пересувається попереду разом із диском та повзуном. Окрім цього матеріал природно розсіюється по бічних частинах диску. Як наслідок під повзуном отримуємо недостатньо бо матеріалу для формування щільного з'єднання (особливо початок і кінець), шов містить велику кількість порожнин, що мають вигляд видовжених пор. У відомому способі деталі, що стикуються, мають бути дуже добре підігнані, без проміжків по стику, інакше це також призводить до дефіциту матеріалу шва.. Навіть незначна різниця по товщині зварюваних деталей або відхилення їх від також плескатості призводить до погіршання щільності з'єднання. Зрозуміло, що дефіцит матеріалу для спресовування шва особливо відчутний при зварюванні тонких з'єднань. 2. Механічні властивості з'єднання, одержаного відомим способом, нижчі аніж у основного металу (особливо це стосується високоміцних сплавів), оскільки в процесі перемішування відбуваються небажані зміни структури.
Загалом ця проблема може бути вирішена формуванням необхідного підсилення зварного шва, введенням в 7/0 Нього елементів легування та застосування захисних газів. Накопичення твердої рихлої маси перед диском перешкоджає внесенню присаджувального матеріалу очевидними методами.
З. Значний опір твердої передньої зони деталей обумовлює велику товщину диску і малу швидкість зварювання відомим способом, а процес формування шва є критичним, що пояснюється механізмом трансформації матеріалу шва. Частки металу переносяться з передньої зони до задньої завдяки їх руху подібно гідравлічній течії, яку ініціює твірна поверхня диску. Перемішування відбувається переважно в задній зоні, де частки, які знаходяться ближче до центру з'єднання, зазнають гальмівної дії часток, що знаходяться ближче до периферії.
З одного боку важко забезпечити режим формування з'єднання на малих товщинах внаслідок того, що основна кількість матеріалу шва перетікає Через вузький проміжок між низом диску та підкладкою. Чим більша ширина течії, тим гірша однорідність перемішування. Шви, виконані на тонких пластинах, мають низьку якість переважно з причини неоднорідної структури із залишками сліду стику (неподрібнених окисних плівок та нез'єднань зерен) у центрі і різкої зміни зернистості по зоні сплавлення. При відносно малій товщині деталей, що зварюються відомим способом (для АІ-сплавів менше за Змм), коли тепла необхідно вводити мало (інакше зразки втрачають твердість в широкій зоні і порушуються умови обтискання), а проміжок знизу диску надто с г тонкий для проходження малопластичного матеріалу, формування шва не відбувається.
З іншого боку важко забезпечити формування з'єднання на великих товщинах внаслідок перегріву матеріалу і) вище температури солідусу. Збільшення товщини заготовок для зварювання потребує збільшення кількості матеріалу (швидкості) потоку та одночасного збільшення кількості теплоти (відновлення), яка витрачається на розповсюдження. Ці параметри пропорційно змінюються із зміною лінійної швидкості обертів диску. Але зі Ге! зо збільшенням температури зменшується товщина (глибина) течії з причини зростання пластичності у шарі матеріалу. При відносно великій товщині зразків, що зварюються відомим способом (для АІ-сплавів вище Омм), о виникає режим, коли теплота не встигає розповсюдитись від диску, тоді матеріал течії перегрівається «г настільки, що стає надто тонким, і наповнення шва не відбувається (значна кількість матеріалу проходить крізь щілину між диском та повзуном). Шви, виконані відомим способом на товстих пластинах , мають низьку якість ме)
Зз5 переважно за рахунок нещільної структури з наявністю великої кількості пустот по об'єму і перегрітих включень «о із втратою елементів легування. 4. Твірна поверхня повзуна, що пересувається по стику, є плоска; При виконанні кутових з'єднань відомим способом потрібно в деталях, що зварюються, створювати відповідні припливи, які створювали б плескату смугу біля шва дещо більшої ширини, ніж товщина диску. Такі ж припливи потрібно створювати при зварюванні « деталей різної товщини і для утворення підсилення зварного шва при зварюванні сплавів, що розміцнються при з с зварюванні.
Таким чином, найбільш суттєвими недоліками відомого способу є: з 1. низька якість з'єднання; 2. неможливість легування матеріалу шва;
З. неможливість одержати підсилення стикових з'єднань або радіусні переходи кутових з'єднань, або
Ге» з'єднань різної товщини без попереднього створення на деталях фасонних припливів. 4. підвищені вимоги до підгонки щілини в стику, до плескатості поверхні деталей, що зварюються, та до се) відхилень їх по товщині; їх 5. мала швидкість зварювання; 6. завищена ширина зварного шва; о 7. обмежена (зверху і знизу) допустима товщина деталей для зварювання.
Ге) Новий спосіб і пристрій для зварювання тертям спрямований на вирішення задачі покращання якості зварного з'єднання, забезпечення можливості легування шва або формування потовщень на стикових швах, або формування необхідних радіусних переходів в кутових і різнотовщинних з'єднаннях, збільшення швидкості
Зварювання, зменшення ширини зварного шва, розширення діапазону товщин, що підлягають зварюванню, зниження вимог до якості підготування крайок деталей, що зварюються.
Ф) Суть нового способу і пристрою зварювання тертям обертовим, при якому зібрані в стик листові деталі ка притискують до підкладки допоміжним інструментом у вигляді повзуна з проріззю, а основний інструмент у вигляді диску вставляють у прорізь, обертають навколо своєї осі і занурюють в матеріал деталей у місці стику бо і переміщують разом із повзуном поступально у напрямку зварювання, при цьому зварювання утворюється внаслідок пластифікації матеріалу шва від роботи сил тертя, переміщення його з передньої зони зварювання в задню, перемішування та обтиснення в останній, полягає у тому, що у проміжок між деталями та диском у передній зоні подають присаджувальний матеріал у вигляді стрічки або дроту з регулюванням зусилля притиснення до твірної поверхні диску, а об'єм пластифікованого матеріалу, що утворюється у проміжку, 65 обмежують приймальною камерою, полягає у тому, що крайки деталей розроблюють в передній зоні зварювання, для чого твірна поверхня диску по центру товщини має реборду, висота якої відповідає товщині деталей, полягає у тому, що твірна поверхня повзуна в задній зоні має формуючу канавку зі звуженням, яке відповідає формі підсилення шва, а в передній зоні - приймальну канавку для обмеження об'єму пластифікованого матеріалу присадки, полягає у тому, що твірна поверхня диску має періодично розташовані
Виступи та западини, виконані, наприклад, як шестерня двоякого укосу, полягає у тому, що основний інструмент складається із трьох дисків, центральний з яких виступає як реборда, причому кожна складова або тільки центральна виконана з окремих пелюсток, наприклад, як щітка-голкофреза. Конструктивна схема нового способу подана на фіг.1, де: 1 - присаджувальний матеріал; 2 - приймальна камера; З - деталі, що зварюються; 4 - диск обертовий; 5 - пластифікований матеріал; 6 - реборда; 7 - стик; 8 - шов; 9 - філь'єра повзуна;. 10 - повзун. 70 Пристрій для зварювання тертям з перемішуванням за новим способом складається із обертового диска, повзуна, що ковзає позаду диска по поверхні деталей, що зварюються, і приймальної камери для подавання присаджувального матеріалу.
Приймальна камера розташована у передній зоні і може бути виконана за одне ціле із повзуном, як канавка, обернена до поверхні деталей. Тут, внаслідок розігріву акумулюється об'єм пластифікованого матеріалу у /5 Вузькому проміжку між диском та деталями. Матеріал присадки у вигляді, наприклад, стрічки, вводять в камеру примусово із зусиллям ЕР. Регулюванням зусилля змушують пластифікуватись матеріал в об'ємі проміжку та створюють умови, за яких пластичність матеріалу в камері вища аніж у залишкового шару (про нього йшлося раніше). Сила Е спричиняє пересування матеріалу в камері у напрямку твірної поверхні диску та притискання до неї.
Стінки камери перешкоджають витисненню матеріалу на сторони і спрямовують його на твірну поверхню диску. Обертовий диск ініціює рух "під себе" пластифікованого матеріалу, що знаходиться в камері. При цьому з'являється можливість дещо підвищити швидкість зварювання внаслідок додаткового підігріву крайків деталей матеріалом камери.
Повзун по новому способу слугує для формування підсилення в умовах пресування металу шва. Для цього в с ов повзуні виконана канавка перемінного перерізу - починаючись від прорізі по формі диска, вона має форму філь'єри, що звужується і закінчується вихідним перерізом за формою підсилення зварного з'єднання (Фіг.2, де: і) 1 - деталі, що з'єднуються; 2 - стик; З - шов; 4 - повзун; 5 - прорізь повзуна для реборди диску; 6 - поверхня повзуна, що обернена до бічних частин диску; 7 - філь"'єра. Для обтискання деталі фіксуються з боків від розбігу допоміжним інструментом і притискуються повзуном до підкладки з певним зусиллям, щоб Ге! зо перешкодити вигину від плескатості.
Профіль філь'єри разом з підкладкою створює форму, подібну до тих, що використовуються в пристроях для о отримання пресованих профілів, а фізичний процес, що має місце у філь'єрі, подібний до процесу пресування. «г
Тиск пресування у філь'єрі створюється, по-перше, за рахунок нагнітання матеріалу течії обертовим диском, по-друге - примусовим протягненням матеріалу відносно філь'єри під час пересування повзуна по з'єднанню, що ме) зв оХОЛОДЖУуЮЧИСЬ, твердішає. За наявності пресування по новому способу щільність матеріалу шва вища. «о
Найбільш раціональна конструкція диска складається із трьох частин: двох бічних, які при зварюванні своїми циліндричними поверхнями фрикційно торкаються із деталями, що зварюються, по зоні біля шва і центральної, яка виступає із бічних як реборда і під час зварювання занурена в деталі майже на всю їх товщину. Такий диск є ініціатором більш ефективного перемішування і нагнітання матеріалу внаслідок того, що « 70 реборда введена в об'єм філь'єри. в с Кількість теплоти, що генерується тертям, залежить від розміру контактуючої кромки обертового диску. У пристрої по новому способу маємо можливість збільшити ширину бічних частин диску для підвищення ;» інтенсивності процесу без зміни товщини реборди. Процес по новому способу зароджується з операції розроблювання стику переднім краєм реборди. Про це свідчать рештки механічного відрізання матеріалу на початку сліду від диску при спеціально раптовій зупинці процесу зварювання. Тонка реборда підрізає крайки
Ге» деталей у холодному стані, чим забезпечується симетричність подальшого розігріву і перемішування, навіть у випадку відхилень стику чи товщини щілини. Тут щільна підгонка стику не обов'язкова, навпаки, наявність і, щілини зменшує опір реборді. Як результат за новим способом швидкість зварювання суттєво збільшується їх порівняно із відомим.
Товщина реборди незначна (0,5-2,5мм), тому ширина шва, що виконаний новим способом, у декілька разів о менша, аніж у відомому способі. Перемішуванню підлягає менший об'єм металу при довгому переміщенні,
Ге) внаслідок чого воно більш інтенсивне. Завдяки посиленій течії, частки металу, що захоплюються диском, зазнають більшого подрібнення. Отримуємо рекомбінацію зв'язків з більшим насиченням, подрібненням та однорідністю, ніж у відомого способу.
По новому способу за наявності відповідної кількості присаджувального матеріалу якісна підгонка поверхні деталей, що стикуються, не потрібна і є можливим сформувати шов з достатнім підсиленням, яке буде
Ф) відповідати вихідному перерізу пазу повзуна. Крім цього є можливість сформувати підсилення по кореню шва, ка для чого потрібно у підкладці виконати відповідну канавку.
Якість шва, який виконано новим способом, краща завдяки більш однорідній та дрібнозернистій структурі. бо Наповнення шва щільне, без дефектів типу шпаринок та нез'єднань по границі зерен. Завдяки введенню елементів легування та формування підсилення величина міцності зварного з'єднання за новим способом підвищується до рівня основного металу.
Для нового способу не має необхідності створювати додаткові припливи при зварюванні кутових швів або різних за товщиною листів. У цьому випадку достатньо бокові частини диску виконати або конічними, або різного 65 діаметру (Фіг.3, де: 1 - схема зварювання тертям з перемішуванням за допомогою диску деталей різної товщини; 2 - схема зварювання тертям за допомогою диску таврового з'єднання). Слід відмітити, що це суттєво поліпшує практичне використання способу при зварюванні таврових з'єднань, оскільки в них плавні радіусні переходи є необхідними.
Твірна поверхня диску, особливо реборда, може бути виконана конструктивно як постійного перерізу, так і
Може бути обладнана періодично розташованими по ободу виступами і западинами. В останньому випадку перемішування буде більш однорідним. Конфігурація ободу диску може бути, наприклад, як шестерня із зубами двоякого укосу (у вигляді протектора колеса всюдиходу). В усякому разі вона повинна бути раціональною, виходячи із стійкості, ресурсу і працездатності диску та якості перемішування матеріалу.
Але, все рівно, суцільна реборда є ініціатором течії матеріалу шва переважно поздовжньої орієнтації, що 7/0 Не сприяє однорідності структури шва.. Крім того, під час поступального руху такій реборді протидіє опір недостатньо розігрітої передньої зони металу стику. Цих недоліків можна позбутися, якщо центральну частину диску виконати з окремих, розташованих по діаметру пелюсток, що можуть пружно відгинатись, наприклад, у вигляді щітки-голкофрези (Фіг.4, дес 1 - центральна частина диску (щітка голко-фреза); 2 - бічна частина диску; З - повзун; 4 - деталі, що зварюються; 5 - зона пластифікації). Такі пелюстки разом працюють як реборда (у частині, що виступає), а кожна окремо - це мініатюрний шпатель, що знімає дрібні порції металу з передньої зони зварювання і переносить їх в задню, причому, в силу того, що пелюстка має можливість вигинатися від твердого опору, знімання буде проходити винятково із м'якої пластифікованої зони. Внаслідок цього підвищується швидкість зварювання і однорідність перемішування.
Бічні частини диску можуть бути також виконані як металева щітка. У порівнянні із суцільним варіантом, го така конструкція має дві переваги: по-перше - поперед диску під фрикційним контактом знаходиться більша за довжиною ділянка стику; по-друге - частки матеріалу, які реборда намагається витиснути із центра стику на обидва боки, такою щіткою примусово заносяться у філь'єру.
Приклад конкретного виконання
На фіг.5 подано фото лабораторного пристрою для зварювання зразків із алюмінієвих сплавів за новим сч способом. Де: 1 - диск обертовий; 2 - зразок, що зварюється; З - механізм пересування зразка; 4 - приймальна камера; 5 - супорт повзуна. і)
На лабораторному пристрої одержано зразки стикових та кутових з'єднань пластин із алюмінієвих сплавів
АДЗ1 завтовшки 0,5-3мм, Діб завтовшки 2О0мм, Амгб1 завтовшки бмм, АмгбНН завтовшки 1бмм, АбО13 завтовшки 21Змм. При якісному заповненні шва одержували підсилення заввишки до 5мм. Ге! зо На фіг.б наведені фото лицьового (1) та зворотного (2) боку зразків зварного стикового з'єднання зі сплаву АДЗ1 товщиною 1,5мм, що отриманий на лабораторному пристрої. о
Перелік фігур. «г
Фіг.1 - Схема зварювання тертям з перемішуванням за допомогою обертового диску.
Фіг.2 - Ескіз конструкції повзуна. ме)
Фіг.3 - Схема зварювання тертям з перемішуванням таврових та різних за «о товщиною з'єднань.
Фіг.4 - Єскіз конструкції центральної частини диску, що складається з окремих пелюсток.
Фіг.5 - Лабораторне обладнання для зварювання тертям з перемішуванням за допомогою обертового диска.
Фіг.6 - Зразки із сплаву АДЗ1, що зварені новим способом. « - с ;» (22) се) щ» с 50 3е)
Ф) іме) 60 б5 кл ДИ б АЯ-Я о) що що Й . у, -вВІД Че В 5-5 2 - БИ г -- 5
Я свв АК кін ІЗ 3 сєем/ - ШІ й Ср кн ВІ з гтвй іа Мія їх вів ши ву) --- Ед- сч пиши ЕЕ ер 9
Панна ЇЙ я Я яри й : 1 ІС в) « (22) (Се)
Фіг. 1 « - с ;» (22) се) г» сл 50 3е)
Ф) іме) бо б5
, З ух й 70 ря й т ев шо 7 2 х, й зв поп ОО ОО В ---е сотні щі
Ге) їй «І
Фіг. 2 й й : Щ " " | Й й 47 ри | Ї . и ха ж 4 . й У о. й ; ш шще й ОО ре о | 24 ДЕ |. сі . г і
Ге й дня -- тт т що Що
Ф ко
Фіг. З
Ук й Ше ШИ, й шу шо Ї у, о СУ 7 стік тн яту тт КАЖУ 2 сно нд ма: ВИслВая ши чи ше ЩІ : Й Що шо шо . - о,
Ге) ю «
Фіг. 4 Ф (Се) « - с ;» (е)) (се) їз с 20 (Че) (Ф. ко во 65 що. Не
Мт Е. паці з линии 4 сон .
Мен ШЕ Ж я, хі : ї
Ре СИ Ол ж й де я Б Ж
Ваш пи ши я Те, . й ай: й
М й ше Шен БНи пи яку Ем й Да вісн Не ї о ДН ви дя Мей хи шкі пр
ОК щи колл ї Ще ах ний ЗИ а ера Яке виш ний С
ЛУввеВ Гейне Бл 9, мМ АЖ не і КВ а Ду вл ее
Шен р: вв -ЩК тей, КВ ій дя, ЕЕ зл КО ж ве ЯН Я ле АН я ЗИ хи жунки дя, яеозбю 5, М ' вита пуек Тв я . ШЕ: Кінга тр ще Зс пк ЕН ші ВН се Ан и ве ЯН шо Ж ЕК ку ктх є прі Е як КК Я вне Я «о. й й пад Кома в о: ше кий КУКИ в. о те удееннн ТЕ хЯ й й
По сш ск, о о Ка і. 7. ие піде шо ж НИ КС ча сн я ї щ 5 х пул г р ВИ ТАК Х ї. мед не тях ка
ПИ нео: В ЩЕ ей хр я А д АН й : ве пня ла лі 3 Би Кей КЕ т ну Ост ке ке: таж и г: пен пе А т раси Тр у уже КЕ ВЕ как - гей те КО з ШЕ пе Дон ес сне САН А и
Ян еко Б С Кй те А МИ ло КН іде
ЦК й М есе о. п ау: СТЕ з й ви о потече Ше яву реве кри ан ніеннй г Вже, в тої Щі саке ж ЕМ ОМ шк ОО еВ ИХ ит р він ска ЕН де Зай ДЕ ноюю ати. ї 2 МН го йде вісюіе й ту. веж яр Ки еднн ши 0) М і: КА що ше межі Ул КИ ІТ. Ай по . ПК Ст нариво., с же й ана а Й е Пе ие ТЯ інн, в Ен ою і тй
Не ши ТЦ в кт ще Си ще а Б. лету ТЯ сн й опт че я снення Й ди У ке 2 оди Ше ех 00 г ви есе: ж йде НЯ не а хв и жк НН маценинй де М Е дл о сови В Й вал Ж Б ай Ми "В ДИ, в ВБщК І м й я нов сн ДІ ре ам па ЕЙ, їх БУ йон жо З ІНН я ши, ме сг: Й а й щЩфд тя сля Б де к
ЛЯ ріг Й сл в; УК Кнуя, ак жу уча А: Ман Ж я, поко : и с. В ге дв ен і и ря й ни » ле ТЕ; сч ,яди я: М в (с)
Фіг « ч ! вен жна пванкеть нини: и з» й й й сритьв ня Я ав й ря В до т. Е - нин веж яке Ж щей, "й ві й росеетят ій нано слив рин сота й ж І я : )
Е Їй ; до: Що тай сини еВй да й й й БИК: ія пом онаенх нари тнуння СОН шко : шк ДНЯ о ес ккння тент НВ нн с» - с сснввввтіниннй ЕТ НЕ слнвй 4 ' ос 50 Ї . | | І 7 й даотовамртитья й с ПОРУЧ п ние ар сть ення ки тихе тен к
Ф) 7 з пкт рн оте 60 б5
Фі б
Я я
Claims (6)
1. Спосіб зварювання тертям обертовим диском зібраних в стик листових деталей за допомогою основного інструмента у вигляді диска, який обертають навколо його осі, перпендикулярної до площини торців крайок деталей, переміщують поступально в площині обертання вздовж стику зануреним в стик з розігрівом матеріалу кромок деталей до пластифікованого стану внаслідок роботи сил тертя і переміщенням його в зону позаду /о0 диска, та допоміжного інструмента у вигляді повзуна з проріззю, який переміщують по поверхні деталей сумісно з диском, при цьому диск знаходиться у прорізі повзуна, з обтисненням матеріалу шва в зоні позаду диска, обмеженням об'єму цієї зони, який відрізняється тим, що подають в дотик з твірною поверхнею диска та деталями в передню частину зони зварювання присаджувальний матеріал, причому об'єм, в який подають присаджувальний матеріал, обмежують приймальною камерою, а подають його у компактному вигляді як стрічку ув Ми дріт або декілька стрічок чи дротів примусово з регульованим зусиллям.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що крайки деталей розроблюють в зоні зварювання, для чого на твірній поверхні диска виконана реборда.
3. Пристрій для зварювання тертям обертовим диском, який складається з основного інструмента у вигляді обертового диска і допоміжного інструмента у вигляді повзуна, що має прорізь, в якій розміщений диск, який відрізняється тим, що повзун має в своїй передній частині приймальну камеру для акумулювання пластифікованого об'єму присаджувального матеріалу та примусового спрямування його на твірну поверхню диска, а твірна поверхня повзуна в задній частині виконана з канавкою, що звужується і має на виході переріз, відповідний до форми підсилення шва.
4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що твірна поверхня диска виконана з виступом як реборда в сч центральній частині, висота якого відповідає товщині деталей, що зварюються.
5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що твірна поверхня диска має періодично розташовані виступи та (о) западини, виконані, наприклад, як шестірня двоякого укосу.
6. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що основний інструмент складається з трьох співвісних дисків, причому центральний з дисків виконаний більшого діаметра і виступає із інших двох бокових як реборда, а Фо зо кожний з дисків або тільки центральний виконаний як щітка-голкофреза. ІФ) Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних «т мікросхем", 2004, М 9, 15.09.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. (є) (Се)
-
. и? (о) се) щ» 1 іЧе) іме) 60 б5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2001129110A UA69459C2 (uk) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2001129110A UA69459C2 (uk) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA69459C2 true UA69459C2 (uk) | 2004-09-15 |
Family
ID=34514723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2001129110A UA69459C2 (uk) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA69459C2 (uk) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2955C2 (ro) * | 2005-08-01 | 2006-12-31 | Технический университет Молдовы | Procedeu si dispozitiv de sudare prin frictiune |
RU2496621C1 (ru) * | 2012-07-05 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Способ фрикционной сварки вращающимся диском |
RU2527563C2 (ru) * | 2012-10-03 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой |
RU2620411C2 (ru) * | 2015-11-19 | 2017-05-25 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Способ сварки трением со сквозным перемешиванием оребренных панелей планера самолета |
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 |
-
2001
- 2001-12-27 UA UA2001129110A patent/UA69459C2/uk unknown
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2955C2 (ro) * | 2005-08-01 | 2006-12-31 | Технический университет Молдовы | Procedeu si dispozitiv de sudare prin frictiune |
RU2496621C1 (ru) * | 2012-07-05 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Способ фрикционной сварки вращающимся диском |
RU2527563C2 (ru) * | 2012-10-03 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Способ фрикционной сварки с перемешиванием на опорном ролике с профильной канавкой |
RU2620411C2 (ru) * | 2015-11-19 | 2017-05-25 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Способ сварки трением со сквозным перемешиванием оребренных панелей планера самолета |
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 |
---|---|---|
CN1049618C (zh) | 摩擦搅拌焊接方法及摩擦头 | |
KR100504627B1 (ko) | 금속제접합부재의마찰교반접합법 | |
US7404510B2 (en) | Retractable shoulderless variable penetration friction stir welding tool | |
JP2009262206A (ja) | 片面サブマージアーク溶接用裏当てフラックス及びこれを用いた片面サブマージアーク溶接方法 | |
KR20190011254A (ko) | 고체 상태 압출 및 본딩 툴 | |
US3351734A (en) | Electric arc working for welding one side of two pieces of steel plates | |
UA69459C2 (uk) | Спосіб зварювання тертям обертовим диском та пристрій для його здійснення | |
JP2013010141A (ja) | 接合方法 | |
JP3329281B2 (ja) | アルミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法 | |
US20030111514A1 (en) | Method of friction welding, and frictionally welded structure | |
JP2018051606A (ja) | 摩擦攪拌接合方法 | |
TW201536457A (zh) | 接合方法 | |
JPH10193139A (ja) | 摩擦撹拌接合法 | |
JP2003094174A (ja) | 摩擦攪拌接合方法 | |
JP7374512B2 (ja) | 線形摩擦接合用固定治具及び線形摩擦接合方法 | |
JP7111898B2 (ja) | 高温の2つの金属製品を摩擦溶接するための方法 | |
JP3947271B2 (ja) | 摩擦撹拌接合によるt継手の形成方法 | |
JP2001205457A (ja) | 摩擦撹拌接合方法 | |
RU2412034C2 (ru) | Способ сварки трением с перемешиванием стыковых соединений алюминиевых сплавов | |
JP2005186072A (ja) | 薄板接合用の表面移動摩擦溶接方法 | |
JP2002001551A (ja) | 摩擦撹拌接合の仮付け方法 | |
JP2004066331A (ja) | 異種金属の摩擦撹拌接合方法 | |
JPH11216776A (ja) | 振動溶着リブ構造および振動溶着方法 | |
JP7491509B2 (ja) | 異種金属の接合方法 | |
JP2001246483A (ja) | 摩擦撹拌接合方法 |