UA79495C2 - Method for metallically connecting rods by means of friction welding - Google Patents

Description

точного осьового вирівнювання в місці стику. Зок- якому відносне переміщення кінців стрижнів здійс- рема, при зварюванні тертям профілів, таких як нюється круговими або еліптичними рухами, істот- рейки, дуже важливе також точне сполучення пе- ну перевагу можна одержати за рахунок усунення рерізів при з'єднанні. прискорень і уповільнень, які виникають при ліній-

З ЮЕ 19807457 А! відомий спосіб з'єднання ному коливальному русі кінців стрижнів. Крім того, зварюванням тертям залізничних рейок і подібних завдяки круговій траєкторії підвищується підве- несучих профілів, в якому між з'єднуваними кінця- дення енергії в приповерхневі зони поперечних ми лінійними або круговими коливальними рухами перерізів, оскільки в ході коливань не виникають переміщують проміжну вставку, до якої і притис- взаємно-компенсуючі прискорення і зупинки обох кують кінці рейок для одержання необхідної для поверхонь тертя. зварювання теплоти у вигляді теплоти тертя. Та- Якщо, зафіксувавши стрижні у відповідних не- кого роду метод має ту перевагу, що дозволяє рухомих тримачах, їхні кінці зігнути один до одного досягнути технологічно незалежного осьового ви- в протилежному напрямі за допомогою рухових рівнювання нерухомих рейок при зварюванні тер- елементів і переміщувати по круговій траєкторії з тям; недоліком, однак, є утворення двох повер- однаковою кутовою швидкістю, можна одержати хонь стику в кожному місці з'єднання. з'єднання зварюванням тертям гарантованої якос-

Спільним недоліком всіх способів попередньо- ті. При цьому перевагою є те, що обидва стрижні го рівня техніки є також те, що прогин вільних кін- затиснуті у відповідних нерухомих тримачах по ців стрижнів може порушити паралельність з'єдну- суті на однаковій відстані від торців, або, відповід- ваних торців і таким чином перешкодити нагріву но поверхонь поперечного перерізу. тертям всієї площі і пластифікуванню приповерх- Щоб уникнути появи крихких твердих ділянок в невого матеріалу. зоні і/або поблизу зварного шва, де можуть розви-

Метою винаходу є створення охарактеризова- нутися тріщини або з'явитися їхні зародки, даний ного у ввідній частині способу зварювання тертям, винахід передбачає застосування після з'єднання шляхом якого можна з'єднувати співвісно і по всій кінців стрижнів відповідної термообробки. Це до- площі торців профільні металеві стрижні з усунен- зволить створити у всій ділянці з'єднання по суті ням згаданих вище недоліків. однорідний в'язкий шов без гартівних напружень.

Для досягнення поставленої мети спосіб зва- Більш детально винахід буде розглянуто на рювання тертям відрізняється тим, що кінці стриж- прикладі лише одного варіанта його здійснення за нів зачищають перпендикулярно осі, а самі стриж- допомогою креслення, на якому: ні суміщають по осях, після чого зачищені торці, Фіг.1 - геометрична форма стрижня при коли- або, відповідно, поверхні поперечного перерізу, вальному фрикційному русі; встановлюють один проти одного і, притискуючи Фіг.2 - геометрична форма стрижнів при про- один до одного, приводять кінці обох стрижнів у тилежно-спрямованому коливальному русі. коливальний рух у протилежних напрямах, внаслі- На Фіг.1 зображена геометрична форма кінця док чого на поверхнях контакту виділяється тепло- 22 стрижня 2, що здійснює коливальний рух. та тертя, і при досягненні критеріїв металічного Стрижень 1 нерухомо закріплений на кінці 12 в з'єднання кінці стрижнів суміщають в осьовому тримачі, або, відповідно, затискному пристрої 14, напрямі, прикладений тиск збільшують, і кінці з'єд- внаслідок чого одержується статична поверхня нуються між собою по всій поверхні. тертя 11, що співпадає з поперечним перерізом.

Досяжні даним винаходом переваги по суті Стрижень 2, кінець 22 якого здійснює коливальний полягають в тому, що розмах коливань кінця стри- рух під дією рухових елементів 23 з амплітудою 5, жня зменшується приблизно наполовину в порів- приставляють до нього під тиском Рг, що притис- нянні з амплітудою, що передбачається існуючими кує його до стрижня 1. Вигини рухомого вільного технологіями. При цьому відносна швидкість двох кінця 22 стрижня призводять до того, що його то- поверхонь тертя по суті стає вдвічі більшою за рець 21 розташовується під кутом і лише частково швидкість вібрації відповідних кінців стрижнів, або, прилягає до протилежного торця 11, внаслідок відповідно, поверхонь поперечного перерізу. Тим чого теплота тертя утворюється тільки на цих ді- самим винахід дозволяє зменшити навантаження лянках. на деталі пристрою для зварювання тертям. Ще Подібний спосіб, що відноситься до існуючого одна істотна перевага винаходу грунтується на рівня техніки, зображений на Ффіг.1, має недолік так тому, що завдяки протилежно спрямованому виги- званого "ефекту гумки" і тому створює ненадійні ну торці, або, відповідно, перпендикулярні осі по- з'єднання зварюванням тертям. верхні поперечного перерізу на кінцях стрижнів Якщо ж, відповідно до винаходу, кінці 12, 22 залишаються по суті паралельними, і це забезпе- двох стрижнів 1, 2, привести руховими елемента- чує приблизно однакове питоме тепловиділення ми 13, 23 у коливальний рух у протилежних на- при терті. Завдяки цьому пластифікування матері- прямах, як показано на Фіг.2, з амплітудою до 4 алу в приповерхневій ділянці відбувається по мм, то внаслідок пружного вигину кінців 12, 22, всьому поперечному перерізу обох торців, забез- торці, або, відповідно, поверхні 11, 21 перерізів печуючи високу якість з'єднання. Невелика швид- стрижнів 1, 2, відхиляться від положення, перпен- кість вібрацій і невелика амплітуда коливань від- дикулярного осям стрижнів в одному напрямі і на повідних кінців стрижнів дозволяють спростити однаковій відстані Аї, Аг, залишаючись, однак, осьове вирівнювання прутків перед притисненням паралельними. Це дозволить підвести в торцеві торців один до одного з підвищеним тиском для ділянки стрижнів 1, 2 через поверхні 11, 21 тертя утворення металічного з'єднання. однакову кількість теплоти тертя з рівномірним її

У одному з варіантів виконання винаходу, в розподілом і одержати металічне з'єднання най-

вищої якості. Приблизна однакова відстань А, Аг ню теплоти тертя по всій поверхні в приповерхневі між нерухомими тримачами 14, 24 стрижнів і їхні- зони торців стрижнів 1, 2 і тим самим підвищенню ми торцевими поверхнями 11, 12 сприяє підведен- якості з'єднання шляхом зварювання тертям. 1 ДЩД 2 а в 2 ч ! ре жовчні. не Рі кін» пік лк 2, ІН дит кю дя оо и - ) м з х |. І піде нс ее З

М о н--

Фіг.1

А, А « | 21 м ут тя

В, рі шк р

ІК ла! 2 ноу

Фіг.2

Комп'ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601