Способ сварки трением заготовок различного сечения и машина для его осуществления

Способ сварки трением заготовок различного сечения и машина для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к сварке трением. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений. уменьшить время сварки и количество металла, выдавливаемого в грат, за счет управления процессом сварки трением по новому параметру - толщине слоя перенесенного металла. Эту толщину определяют непосредственно по величине расстояния между поверхностью трения и торцом заготовки большего сечения. Для.фиксации толщины слоя перенесенного металла применяют дифракционный измеритель скорости. Оптическая ось последнего расположена на заданном расстоянии от базовой поверхности фиксирующего упора, контактирующей с торцом заготовки большего сечения. При достижении слоем перенесенного металла заданного значения луч дифракционного измерителя скорости начинает отражаться от неподвижного металла. В этот момент подается команда на отключение привода вращения . Устройство содержит фиксирующий упор и блок управления. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 О) Од со 00 оь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 В 23 К 20/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4091497/25-27 (22) 10.07.86 (46) 15.01.88. Бюл. Р 2 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) Ю.А. Миргород, А.Е. Коротынский, А.В. Панченко, И.А. Черненко,Я.М.Гостомельский, Л.А. Карташова, А.С. Товштейн, В.Г. Станиславский и О.И.Левитин (53) 621.791.014(088.8) (56) Вилль В.И. Сварка металлов трением. М.: Машиностроение, 1970, с. 86-89.

Патент Великобритании )) 1302538, кл. В 23 К 19/00, 1973. (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ЗАГОТОВОК

РАЗЛИЧНОГО СЕЧЕНИЯ И МАШИНА ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к сварке трением. Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений, уменьшить время сварки и количество металла, выдавливаемого в грат, за счет управления процессом сварки трением по новому параметру — толщине слоя перенесенного металла. Эту толщину определяют непосредственно по величине расстояния между поверхностью трения и торцом заготовки больше го сечения. Для фиксации толщины слоя перенесенного металла применяют дифракционный измеритель скорости. Оптическая ось последнего расположена на заданном расстоянии от базовой поверхности фиксирующего упора, контактирующей с торцом заготовки большего сечения. При достижении слоем перенесенного металла заданного значения луч дифракционного измерителя скорости начинает отражаться от неподвижного металла. В этот момент подается команда на отключение привода вращения. Устройство содержит фиксирующий упор и блок управления. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1 13663

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано при изготовлении деталей методом сварки трением. 5

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений, экономия материала и сокращение времени сварки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина для сварки трением; на фиг.2 кривые изменения параметров в функции времени при сварке по предлагаемому способу.

Способ сварки трением заготовок 1г различного сечения заключается в том, что в качестве контролируемого параметра необходимо использовать толщину

I слоя перенесенного материала заготовки меньшего сечения на заготовку боль- 2р шего сечения °

Непосредственное измерение этого параметра осуществляется по величине расстояния между торцовой поверхностью заготовки большего сечения и 25 плоскостью трения, по которой проходит граница между движущимся и неподвижным материалом. . Машина для сварки трением содержит станину 1, зажимное устройство 2 Зo для зажима неподвижной загoTobi H, шпиндель 3 с зажимным устройством для зажима вращаемой заготовки, связанные с ним управляемый привод 4 вращения и тахогенератор 5, фиксирующий упор

6, блок 7 управления, включающий в себя усилитель 8, полосовой фильтр 9, преобразователь 10 частота — напряжение, компаратор 11 и дифракционный измеритель 12 скорости, состоящий из оптически связанных источника 13 излучения, коллиматора 14, полупрозрачного зеркала 15, объектива 16, дифракциОнной решетки 17 и фотоприемни.ка 18, при этом дифракционный измери- 45 тель 12 скорости жестко связан с фиксирующим упором 6 и его оптическая ось расположена перпендикулярно оси шпинделя 3. Вход полосового фильтра

9 связан с выходом усилителя 8,вход которого подключен к выходу фотопри.емника 18, а выход полосового фильтра

9 подключен к входу преобразователя

10 частота — напряжение, выход которого связан с одним входом компаратора 11. К второму входу компаратора подключен выход тахогенератора 5.

Выход компаратора подключен к управляющему входу управляемого привода

36 2

4 вращения. Дифракционный измеритель

12 скорости закреплен жестко относительно фиксирующего упора 6 таким образом, что его оптическая ось расположена на расстоянии а от базовой

За4 поверхности упора.

Машина работает следующим образом, В зажимные устройства 2 и 3 устанавливаются свариваемые заготовки

19 и 20. При этом заготовка 19 большего сечения контактирует торцом с базовой поверхностью фиксирующего упора 6. Затем к свариваемым заготовкам 19 и 20 прикладывается осевое усилие нагрева и включается привод 4 вращения. Начинается цикл сварки.При этом луч источника излучения 13 сфокусирован с помощью коллиматора 14 на поверхность вращающейся заготовки

20 меньшего сечения, Ось луча располагается на расстоянии cr,„ от торцовой поверхности заготовки 19. Луч, отражаясь от поверхности заготовки

20 меньшего сечения, попадает на полупрозрачное зеркало 15, отразившись от которого проходит через объектив

16, дифракционную решетку 17 и попадает в фотоприемник 18, находящийся в фокусе объектива 16. При отражении луча от поверхности вращающейся заготовки 20 происходит его модуляция за счет микронеровностей поверхности. При этом на выходе фотоприемника 18 вырабатывается сигнал, частота переменной составляющей которого пропорциональна окружной скорости заготовки 20. Этот сигнал усиливается усилителем 8 и через полосовой фильтр

9 поступает на вход преобразователя

10 частота — напряжение. Таким образом, напряжение на выходе преобразователя 10 частота — напряжение пропорционально диаметру заготовки 20 и частоте ее вращения u . Выход преобразователя частота-напряжение подключен к одному из входов компарато-. ра 11, к второму входу которого подключен тахогенератор 5, вырабатывающий напряжение, пропорциональное частоте вращения, ы . Коэффициенты преобразования преобразователя 10 частота — напряжение выбраны такими, что напряжения, поступающие на оба входа компаратора 11 при отражении луча от поверхности вращающейся заготовки 20, равны, поэтому сигнал на выходе компаратора 11 равен О. При этом иоклю3 136633 чается влияние колебаний уровня частоты вращения шпинделя ы..

В процессе сварки, по мере того .как толщина слоя металла, перенесен.ного. на заготовку большего сечения, возрастает, плоскость трения, по

I ,,которой проходит граница между движущимся и неподвижным металлом, приближается к точке, на которую наведен луч источника 13 излучения. В тот момент, когда толщина слоя перенесенного металла достигает величины d

За под лучом источника излучения оказывается поверхность перенесенного металла, линейная скорость. которого, равна .О. При этом напряжение на первом входе компаратора 11, пропорциональное линейной скорости движения поверхности перенесенного металла, становится меньше напряжения на его втором входе, пропорционального линейной скорости движения поверхности вращающейся заготовки, и при достижении этой разницей величины порога срабатывания компаратор 11 вьщает сигнал на отключение привода 4,после чего процесс сварки завершается инерционно. На фиг. 2 приведены кривые изменения осевого усилия Р, скорости вращения и и толщины слоя перенесенного металла d в зависимости от времени t при сварке трением заготовок различного сечения по предлагаемому способу. Полное время сварки t

35 состоит из времени нагрева t „, вре\ мени торможения t, и времени проковки С„

Отключение привода вращения осуще- 4 ствляется при достижении толщиной слоя перенесенного металла l заданного значения d, определяемого для. 4 каждой пары свариваемых заготовок экспеРиментально. Величина < д выби- 45 рается в зависимости от материалов свариваемых заготовок и их размеров таким образом, чтобы при минимальных значениях количества выдавленного в грат металла и времени сварки обеспечивалось полное удаление из стыка слоя перенесенного металла. Способ может быть использован для сварки цилиндрических и трубчатых заготовок с цилиндрическими и трубчатыми заготовками большего сечения, а также с плас55 тинами. Материалы свариваемых заготовок могут быть одинаковыми, разноимейными и. разнородными.

Пример, Осуществляется свар- . ка заготовки Ф 25 мм из стали 40Х с заготовкой 4 45 .мм из стали 38Х2МЮА на машине YiCT 2001. Режим сварки: скорость вращения n = 75 рад/с усилие нагрева Р „ = 26 кН, усилие про ковки F«,=- 56 кН; заданная величина толщины слоя перенесенного металла

d = 1,9 мм; момент инерции вращающихся частей машины I = 11 кг м ; время проковки „ = 2,0 с. При этом время нагрева составляет t = 9,2 с, время торможения t, = 3 1 с, время сварки с = 14,3 с, осадка нагрева

al „= 4,1 мм, суммарная осадка Л 1 „„

= 7,8 мм. Качество полученного сварного соединения удовлетворительное (при испытании на изгиб трещины не наблюдаются) .

Для доказательства преимуществ предлагаемого технического решения рассмотрим случай, когда имеется торцовое биение заготовки меньшего сечения д = 1,1 мм.

При сварке по предлагаемому способу t„ = 10 О с; йт 3 1 с; сВ

Качество получаемого соединения удовлетворительное (при испытании на изгиб трещины не наблюдаются). При сварке с регламентацией процесса по осадке нагрева Л 1„ = 4,1 мм;

= 7,5 с; -„ = 3,1 с;, = 12,6 с;

Я 1 = 7,8 мм. Качество получаемого сварного соединения неудовлетворительное (при испытании на изгиб наблюдаются трещины).

Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения, уменьшить количество выдавливаемого в грат металла и время сварки.

Формула изобретения

1. Способ сварки трением заготовок различного сечения, при котором одну из свариваемых заготовок, сжимаемых осевым усилием, вращают относительно другой с постоянной скоростью, контролируют один из параметров сварки и по достижении им заданного значения, определенного экспериментально, осуществляют отключение привода вращения, после чего процесс сварки завершается инерционно, о т л и ч а ю . шийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, экономии материала и сокращения

5 13663 времени сварки, в качестве параметра сварки, по которому, осуществляют отключение привода вращения, используют толщину слоя металла, перенесенного на заготовку большего сечения, которую определяют непосредственно

° по величине расстояния между торцовой поверхностью заготовки большего сече. ния и плоскостью трения. 10

2. Машина для сварки трением заготовок различного сечения, содержащая станину, зажимное устройство для зажима неподвижной заготовки, шпиндель с зажимным устройством для зажима вращаемой заготовки и связанные с нимуправляемый привод вращения и тахогенератор, отличающаяся тем, что, она дополнительно снабжена жестко связанными со станиной фиксирующим упором и блоком управления, 36 В включающим в себя усилитель, полосовой фильтр, преобразователь частота— напряжение, компаратор и дифракционный измеритель скорости, состоящий из оптически связанных источника излучения, коллиматора, полупрозрачного зеркала, объектива, дифракционной решетки и фотоприемника, при этом дифракционный измеритель скорости жестко связан с фиксирующим упором и его оптическая ось расположена перпендикулярно оси шпинделя, выход фотоприемника через последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр и преобразователь частота— напряжение подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подподключен к выходу тахогенератора, а выход компаратора соединен с управляющим входом управляемого привода вращения, I

1366336

Составитель В.. Грибова

Редактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Заказ 6734/14 Тираж 920 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4