Способ сварки давлением и машина для его осуществления

Способ сварки давлением и машина для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных отраслях промышленности . Цель изобретения - повышение качества соединения и экономия металла за счет снижения припусков при последующей механической обработке. Свариваемые детали закрепляют в подвижном и неподвижном зажимах сварочной машины . Наносят на свариваемые торцы прослойку из защитно-активирующего вещества , сжимают торцы деталей. Производят нагрев соединения до температуры сварки. В процессе нагрева происходит пиролиз материала прослойки. По достижении заданной температуры осуществляют изотермическую выдержку. Кроме того, в процессе нагрева свариваемые детали фиксируют от осевого относительно друг 9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 20/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Оп ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”..:, ™,,;„

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4280715/27 (22) 25.02.87 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (72) С. П. Кочармин, А, П. Семенов и H. В. Гузев (53) 621.791.12(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1278162, кл. В 23 К 11/16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

t4 975280, кл, В 23 К 11/02, 1979. (54) СПОСОБ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ И МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварке давлением с подогревом и может быть использовано в различных отраслях про„„SU ÄÄ 1682090 А1 мышленности. Цель изобретения — повышение качества соединения и экономия металла за счет снижения припусков при последующей механической обработке, Свариваемые детали закрепляют в подвижном и неподвижном зажимах сварочной машины. Наносят на свариваемые тооцы прослойку иэ защитно-активирующего вещества. сжимают торцы деталей. Производят нагрев соединения до температуры сварки. В процессе нагрева происходит пи. ролиз материала прослойки. По достижении заданной температуры осуществляют изотермическую выдержку. Кроме того, в процессе нагрева свариваемые детали фиксируют от осевого относительно друг 682090 3 друга перемещения, возникающего за счет давления От тепловОГО рясши)эения деталей и давления парс>в зящ)ятно-яктивирующего вещества прослойки, Регулируемый дроссель 7 и второй гидроряспределитель 8 установлены последовательнс: между рабочей полостью гидроци)л)яндся 5 и управля)ощим

f идрораспредели) )ем Ь, Оба I M) эораспр()дЕЛИтЕЛя СВязаНЫ -: дятчИКОМ 9, )ВЛЕНИя И

Иэобрете):I I:..:тн;:;с:)тсл к сбэласти сва,эки давленик-,м с подоГpeeofi! 31 )чох(ет () ыть испол ьэО Вано в () )зли 1 "х ОЬ))я(тГ1х f1 p омышленности.

Цель изобреп311)яя — I) . ) ышень е качества соединения!1 з;.Оно)яи:. . к етялля за счеэ

С Н И >К 8 Н И Я П Р ?Я Г) Ii! (i B ."-1 3 1! С Г Л 8 ДУ Ю ГЦУ )С M B X Bническую обраб)оэ) к,.с

На фиГ, 1 и р)я ВВД8 )а схB)" Я f Iашины Д)1>1 сваркл давлением; на фиг. 2 — изменение давления Р о и -е яг)ературы Тс в зоне сварки при сварке )i å1òåðèÿëÎÂ, пластичн(эсть кс:торых неэначитель?)о отличается друг зт доу).я o pig темг)еря.гч)эе cвяоки, f „Р -- дз)3ление предвар)ят(льного сжатия, FT p — Давление, возникающее от теплового расширения материал; в процессе нагрева, Г)) и р тем и 8 р аэ",",.) ; и и р с!ë и 3 я 3 а щит и О-я! кт ивирую)цих сред„ :. ) =1 фи), 3 — иэ)яене)- ие,цавЛ6НИЯ СВЯРКЫ 14 ГЕ»II)BPBT,iPb! )3 ЗОНB со6динBния "! Яи сва))ке матеГэиалОВ, )anB"

СТИЧНОСТЬ КОТО!) .);,. С I)JВСТВЕН? О ОТЛИ"!68ТСЯ друг От друга Г):зи,емпературе сварки, РГ),)—

ДЯВЛеиие BВНО:1 ПРЕП8Л» ТЯК»ЧЕСТИ ЬОГ188 пластичного мят)3;)ия))13.

Маши?)а лд." :. ВЯ)>1 M,!IB)3ne)3öef. -: (io)36P

Х(ИТ CTBHMI ) С,ЭЯЗМВ!Ден)) Ы)>1 НЯ )18И He ПОДвижным зажимом 2 л поrð)3È>!(HL)ì зажимом

3, трансформ)Я Гор, нагрева, yдроцили .,Гр

5 сжатля, связанный через шток поршня с подвижным зс)х(и)яом 3. О68 пОлости ГИДро- цилиндра соеринань) )рубопроводами с»I)р Я в л я )О щи м )- и) )1 () G p B t I f p 6 G Bn Yi T(— n G )i 6 между Оабочей полостью гидроцилиндра 5 и гидрораспределителeм О установлен последовательно др)>cc!3nb Г !i ГГО)-.ол))и Гельный I MApopecffpefle))M Гель 6, выпОлненный с возможностью заплрания рабсчей полоСти Гьядро цил и ?щ) я.

С рабочей Г)олост?.,)О Гидроцили|-.дра "оедине "i датчик Ь,?павле?)ия, я в эсне 1".ВарI(M издели.я раз?яеl цен,,да)чык 1Г) темпе)эату1эы, Гидро эзсп) реде ) ь «":- i 6 ь I зле кэ р иле::.;Ки свЯЗЯI"1ы !BPB D.:!1:.!! i I I/ï)c)eвлен IЯ с Датчидатчиком 10 температуры. При сжатии деталей с заданным предварительным давлением Pf)f) датчик 9 давления через блок 11 управления осуществляет включение гидрораспределителя 6 и по цепи 6 — 7- 8 соединяет рабочую полость гидроцилиндра 5 со сливом. Осуществляется высокоскоростной нагрев "",.Оеди?.ения до температуры сварки, 2 c,ï, ф лы, 3 .1л., 1 табл. ком 9 давления и датчиком 10 температуры (показано пунктиром на фиг. 1), Блок управления состоит из тиристорно-релейного коммутатора, усилителя и ре5 г1лируемого временного программатора, которые обеспечивают автоматическое переключениее элементов 4, 6 и 8 схемы на фиг, 1 .ерез блок 11 управления по команде датчиков давления 9 и температуры 10, 10 Способ осуществляется следующим образом.

На свариваемые поверхности деталей наносят защитно-активирующие среды. Детаг)и устанавливакэт в зажимах 2 и 3 и

15 зажима)от, Затем в рабочую полость гидроцилиндра 5 через гидрораспределители 6 и

8 подают рабочую жидкость под давлением, осуществляющим перемещение подвижного зажима 3 до сжатия свариваемых загото20 вок и дости>кения необходимого сварочного давления F!-,р (предварительное давление, равное 0,25 — 0,5 предела текучести материала детали), устанавливаемого на датчика 9.

Г)о сигналу датчика 9 через бгок 11 уп25 рявления отключают распределитель 8, перекрывая рабочую Г)олость гидроцилиндра

5, а затем подается команда через блок 11 управления ня трансформатор 4 ня включение í-:,ãðåâà сты,ка. Датчик 10 ведет конт30 ро))ь эа температурой стыка. В процессе на рева стыка до тем)эературы сварки у,ерживают детали от осевого смещения. Создаваемое давление В зоне стыка Peg

Г)РОПОРЦИОНЯЛЬНО CЧММЯРНОМ)l ДЯВЛ8НИК)

35 теплового расширения заготовок Рт,р и давлению паров защитно-яктивируюшей среды

PBAL- в стыке, образующегося в процессе пиролизя зашитно-BI(TMBMpó)oùåão вещества (ЗДЦ) т р . ) 0

P):II = Р" в + Рз в )то позволяст осуществлять локальное деформирование металл":непосредственно в ,-оне контяктирования автоматически на не45 обх(эдиьяую Hei!Ичину.

1682090 манде датчика 10 температуры и датчика 9 давления через блок 11 управления.

При достижении температуры сварки датчик 10 подает команду на включение распределителей 6 и 8 и осуществляют изотермическую выдержку путем использования последующего импульсного нагрева соединения через трансформатор 4, управляемый блоком 11 и датчиком 10 температуры и приложением в паузах между импульсами нагрева импульсов давления через распределители 6 и 8, дроссель 7.

Пример 1. Производилась сварка заготовок инструмента из ст. 45 — хвостовик и ст. Р18 — режущая часть на полуавтомате

ПДС-901И. Предварительно на свариваемой поверхности наносился следующий состав 3АВ, мас., : смола ЭД-20 85; нитроклетчатка 15.

Свариваемые детали имели следующий профиль: быстрорежущая сталь — квадрат

15х15 мм, диаметр хвостовой части ст. 45—

17 мм. Толщина прослойки в стике определяется величиной шероховатости и была

40 — 80 мкм. Сварку осуществляли при 11501220 С, время изотермической выдержки было 50-60 с, длительность импульсов нагрева и импульсов дополнительного давления при изотермичес кой выдержке составляла 1,0-1,5 с, Поддержание температуры осуществляли фото пиромегрическим устройством, выполненным на фототранэисторах ФТ-2I< с временем отработки 0,1 с.

Детали предварительно сжимали C ycu лием 2,5 кгс/мм, гю команде датчика 9 фиксировали их от взаимного осевого смещения и производили нагрев стыка через трансформатор 4, блок 11 управления и датчик 10 до температуры сварки Т за время пиролиза ЗАВ, при этом в стике создавалось давление, пропорциональное суммарному давлению теплового расширения заготовок Р,.р и паров ЗАВ:

P3AC (Pcs = Ртр+ P3AI3).

При достижении температуры сварки датчик 10 подавал команду на осуществление изотермической выдержки, Величина остаточной деформации не превышала 10-12 ф, краевые несплошности отсутствовали.

Пример 2. Производилась сварка деталей иэ сталей Э IGLU и ШХ15, В качестве ЗАВ использовался то же состав, что и в примере 1. Детали сжимали.усилием

1,5 кгс/мм, Затем свариваемые детали фиксировали от oceaoro смещения, нагревали до температуры сварки Тсв, при атом создавалось давление

Рт.р + РЗдВ "- Р« = 4-5 кгс/мм .

Давление Р«=4 — 5 кгс/мм было выбраг но, как соответствующее (0,8-1,0) Р«материала Э10Ш (более пластичного иэ свариваемых деталей) при температуре

5 сварки, т,е. 1150 — 1220 С.

Такое давление создавалось автоматически за счет введения в магистраль силового цилиндра сварочного давления регулируемого дросселя.

10 Изотермическая выдержка осуществлялась путем импульсных нагрева и давления.

Время сварки не превышало 1 мин. Величина локальной деформации составляла не более 7 — 10 j, краевые несплошности отсут15 ствовали.

В таблице приведены данные по влиянию величины предела текучести (давления, возникающего от введения дроссельного сопротивления) на качество соединения (на20 личие несплошности), Использование способа и машины позволит повысить качество соединения за счет исключения краевых несплошностей по периферии сварного соединения, сни25 зить объем последующей механической обработки и сократить расход дефицитных быстрорежущих (вол ьфрамсодержащих) сталей.

Техническое решение позволяет со30 эдать специальную программу увеличения давления в процессе высокоскоростного нагрева соединения, обеспечивающую наиболее оптимальные условия формирования соединения путем одновре35 менного повышения качества локальной защиты зоны стыка от окисления и активации свариваемых поверхностей продуктами пиролиза защитно-активирующих веществ, исключения краевых несплошностей и тем

40 самым снижения объема последующей механической обработки и расхода металла в целом.

Формула изобретения

45 . 1, Способ сварки давлением через прослойку из защитно-активирующих веществ, при котором свариваемые детали закрепляют в подвижном и неподвижном зажимах сварочной машины, наносят на сваривае50 мые торцы прослойку из защитно-активирующего вещества, сжимают свариваемые торцы, производят нагрев соединения до температуры сварки за время пиролиэа прослойки и осуществляют изотермическую вы55 держку, отличающийся тем,что,с целью повышения качества соединения и снижения припусков на последующую механическую обработку, в процессе нагрева свариваемые детали фиксируют от осевогодруг относительно друга перемещения, воз10

1682090

Р,Т

Рсв

l пир никающего за счет давления, от теплового расширения деталей и давления паров защитно-активирующего вещества прослойки.

2. Машина для сварки давлением, содержащая станину и установленные на ней подвижный и неподвижный зажимы, гидроцилиндр сжатия с управляющим гидрораспределителем, трансформатор нагрева и датчик давления, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества соединения и снижения припусков на последующую механическую обработку, машина дополнительно снабжена регулируемым дросселем, вторым гидрораспределителем, датчиком температуры и блоком управления, причем регулируемый дроссель и второй гидрорас5 пределитель установлены последовательно между рабочей полостью гидроцилиндра и управляющим гидрораспределителем, а второй гидрораспределитель выполнен с возможностью запирания рабочей полости

10 гидроцилиндра и оба гидрораспределителя связаны с датчиком давления и датчиком температуры, 1682090 св т.р

Редактор Е.Папп

Заказ 3368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

I,0Ð

0,8 Р„

Составитель И.Фелицина

Техред M,Mîðãåèòàë Корректор Т. Палий