Способ сварки трением

Способ сварки трением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, преимущественно композиционных сплавов. включающий относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения , отличающийся тем, что, с целью повьшения качества сварного соединения путем снижения температуры нагрева в стыке, относительное вращение деталей производят со скоростью 0,2-0,5 м/с, а дополнительный нагрев производят до температуры рекристаллизации сплава и осуществляют его на стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

UWIHC

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(58 В 23 К 20 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ

)) AE TOPCROMV СОИ))В)й))ЬСТВ У включающий относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваеьв х торцов путем пропускания 1через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, отличающийся тем, 0 что, с целью повыпения качества сварного соединения путем сннаения температуры нагрева в стыке, относительное вращение деталей производят со скоростью 0,2-0 5 м/с, а дополнительный нагрев производят до температуры рекристаллизации сплава и осуществляют его на стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с. (21) 351Ц988/25-27 (22) 23.09.82 (46) 23.04.84. Бюл. Ф 15 (72) В.С. Николашин, В.А. Судник, В.В. Бучинскнй и А.Г. Лапотько (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти, тут (53) 621.791. I4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 503677, кл. В 23 К 20/12, 1973.

2. Патент Швейцарии Ф 458568, кл. 21 h 29/10, 1968 (прототип). (54)(57) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, преимущественно композиционных сплавов, Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1087289

Изобретение относится к способам сварки трением с применением дополнительного нагрева, преимущественно композиционных сплавов, и может быть использовано для сварки деталей, относящихся к машиностроению.

Для некоторых сплавов, например металлокерамических, дисперсионнотвердеющих и др., нагрев до высоких температур недопустим, так как это 10 приводит к резкому падению механических свойств материала и особенно характеристик пластичности. При сварке трением обычным способом температура нагрева зоны стыка близка к 35 температуре плавления сплава, а в случае сварки металлокерамических сплавов превышает температуру плавления фазы-связки. Поэтому сварка трением таких сплавов промьппленным 20 способом на серийном оборудовании невозможна из-за низкого качества сварного шва.

Известен способ сварки трением, при котором с целью устранения пере- 25 грева зоны шва, скорость относительного скольжения в процессе сварки снижают, что достигается тем, что одну из прижатых друг к другу заготовок вращают с пониженной cKopot-TbI0у30 а второй заготовке сообщают вращение в противоположную сторону, отключая ее от привода вращения в момент соприкосновения с первой заготовкой и останавливая в фиксированном положении за счет трения в стыке, при этом вращение первой заготовки продолжают до конца процесса (1) .

Недостатком способа является то, что снижение температуры в зоне 40 стыка более, чем на 100-150 С, при0 водит к охрупчиванию сварного соединения. Это происходит эа счет незавершенности рекристаллизационных и диффузионных процессов на стадии 45 выдержки после прекращения вращения.

Известен способ сварки трением,. преимущественно композиционных сплавов, включающий относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения f2) .

Недостатком известного способа является низкое качество сварного шва из сплавов, недопускающих перегрева, например композиционных, так как при этом способе не исключается перегрев зоны шва, а увеличивается в результате одновременного действия прямого и дополнительного нагревов.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения иэ сплавов., недопускающих перегрева, например композиционных путем снижения температуры нагрева в зоне стыка в процессе сварки °

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сварки трением, включающему относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцов путем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, относительное вращение деталей производят со скоростью

0,2-0,5 м/с, а дополнительный нагрев производят до температуры рекрнсталлизации сплава и осуществляют его на стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с.

На чертеже представлена циклограмиа способа.

Детали приводят в относительное вращение со скоростью 0,2-0,5 м/с.

Низкая скорость относительного вращения приводит к снижению температуры в зоне стыка. Скорость выше

0,5 м/с недопустима, так как приводит к перегреву зоны стыка, скорость ниже 0,2 м/с нецелесообразна, так как отсутствует стабильное схватывание по всей площади контакта. В момент прекращения вращения деталей происходит их схватывание. На этой стадии сварного соединения еще не получено, так как имеющееся соединение не обладает технологическими свойствами: оно хрупкое и может разрушаться при снятии осевого усилия.

ОтсУтствие механических свойств соединения на этой стадии объясняется тем, что низкая температура в стыке в сочетании с малым временем ее воздействия на стадии выдержки не приводят к развитию процессов диффузии.

В результате этого между микроучастками схватывания имеются многочисленные участки микронепроваров, при снятии осевого .усилия они превращаются в поры и трещины. Поэтому после прекращения вращения, не снимая осево1087289

Составитель И. Фелицина

Редактор Н. Бобкова Техред М.Гергель Корректор А. Ильин

Заказ 2543/10 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ro усилия сжатия, производят нагрев зоны сварки. Нагрев сжатого соединения до температуры рекристаллизации сплава приводит к развитию релаксационных процессов: рекристаллизации; 5 взаимной диффузии и т.д. Ниже температуры рекристаллизации нагрев производить нецелесообразно, так как в этом случае релаксационные процессы слабо развиты. В результате этих 10 процессов происходит залечивание микронепроваров.

Таким образом, нагрев совместно с сжатием деталей приводит к их дова-, риванию и формированию технологических свойств сварного соединения. Трение обеспечивает зачистку и активацию поверхностей, а схватывание их приводит к закрытию контакта, поэтому дополнительный нагрев эоны сварки 20 на воздухе не приводит к окислению сплава внутри свариваемого стыка.

Пример. Проводят сварку деталей диаметром 25 мм из металлокерамического сплава ВНЖ-90 (темпео ратура плавления фазы-связки 1430 С) на токарном полуавтомате "Финал-150", который имеет заднюю бабку с гидравлическим приводом. Нагрев .осуществляют трансформатором от рельефной ма- ЗО шины МРП-350 на Е ступени нагрева.

Непосредственно перед установкой деталей в станок торцы, подлежащие сварке, протачивают.

Температуру нагрева контролируют шлейфовым осциллографом Н=115 с помощью платино-платинородиевых термопар, зачеканенных в центре неподвижной детали. Одна из деталей устанавливается в шпиндель, другая — в заднюю бабку. К детали, установленной в задней бабке, крепят медный токопровод. На другую деталь токопровод устанавливают с зазором с целью ее свободного вращения. Расстояние между токоподводами составляет 35 мм, стык располагается посередине.

Шпиндель приводится во вращение, детали сжимаются осевым усилием.

Происходит нагрев торцов за счет трения. Затем пп1индель резко тормозится, зажимается токоподвод и включается трансформатор. По истечении некоторого времени трансформатор выключается и осевое усилие онимается. Полученное .сварное соединение снимают со станка.

Механические свойства полученных образцов испытывают растяжением на машину МУ-50.

Предлагаемый способ сварки трением, устраняя перегрев зоны msa позволяет получить сварное соединение, пластичность которого примерно в

9 раз превышает пластичность соединения, полученного способом сварки трением с дополнительным нагревом во время вращения.