Способ сварки металлов давлением

Способ сварки металлов давлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Соцнапистнческик

Республик

О Il И С А Н И Е (,897439

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву " (22) Заявлено 12. 10. 79 (2! ) 2851562/25-27 с присоединением заявки И (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 23 К 2С/00

Гооударотввнный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621 ° 79I

° 66(088.8) Опубликовано 15 ° 01 ° 82. Бюллетень Ле 2

Дата опубликования описания 15.01. 82

I (72) Авторы изобретения л " " л " "э"." Гспе и А.О.Чарнецкий . "м г

ПАТЕНТ (71) Заявитель

Ордена Ленина и ордена Трудового Красно . институт электросварки им. Е.О.Пато (54) СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Иэобретенйе относится к сварке металлов давлением в нагретом и хо лодном их состоянии и может быть ис- пользовано предприятиями черной и цветной металлургии, электротехнической, строительной, машиностроительной и в других отраслях промышленности.

Известен способ стыковой сварки давлением, согласно которому давление.

1О к деталям прикладывают вдоль оси (1д.

Недостатками известного способа являются необходимость применения сложных машин с тремя силовыми механизмами и сложной кинематикой no l5 лучаемые сварные соединения имеют структурную неоднородность по всему сечению изделия, сам процесс сварки осуществляется с потерями мета."ча и др..

Известен способ сварки металлов давлением, согласно которому концы свариваемых деталей устанавливают внахлестку и прикладывают давление

2 по нормали к осям детали до совмещения их (2)

При сварке укаэанным способом пластическая деформация происходит в направлениях как нормальных к плоскости сжатия, так и в плоскости сжатия. Поэтому провар получают при глубокой деформации, вызывающей уменьшение толщины в зоне соединения, изменение формы изделий в зоне сварки, а на концах зоны соединения образуются очаги непроваров - краевые дефекты.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения и устранение потерь металла.

Указанная цель достигается тем, что в способе сварки металлов давлением, согласно которому концы свариваемых деталей устанавливают внахлестку и прикладывают давление по нормали к осям деталей до совмещения их, при этом давление прикладывают к деталям на поверхности длиной, 897439 большей дпины нахлестки, течение металла с торцов свариваемых концов ограничивают прижимами, а удельное давление сжатия, прикладываемое к деталям в зоне сварки, рассчитывают по формуле <р;к

К = 1,1-2,1 где Р - удельное давление, кгс/мм 16

К =1,1-1,95 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений и структурное состояние; 13

К = 1,05- f,75 - коэффициент трения,"

К = 1,0-1,95 - коэффициент, учитывающий влияние скорос- 6 ти деформирования, коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора, б - предел прочЭ ности металла, кг/мм 2; М

ОтнОсительнОе сужение деталей, 4.

На чертеже схематически изображена последовательность операций при М данном способе сварки, где: а - исходное положение, б - начало сварки, в - начало провара, г - конец процесса сварки.

Схема осуществления предложенного 49 способа содержит свариваемые детали 1 ,) и, прижимы 2 и 3, деформирующие части 4 и 5, корпус 6.

На чертеже обозначено: Р - усип лие прижатия, Рн - усилие сжатия;

4$

L „-; LН - длина нахлестки.

Соединяемые части деталей зачищают, устанавливают внахлестку и фиксируют. Затем при сварке низкопластичных высокопрочных металлов производят нагрев, например, контактным способом до гомологической температуры (07,"0,85) T.пл.К, металлы и сплавы очень чувствительные к рекри->5 сталлизации нагревают до (0,3-0,55)

Т.пл.К; причем предварительно объем)но нагреты массивные детали, например заготовки горячего проката, дополнительно не нагревают, а пластичные металлы совершенно не нагревают.

Свариваемые части изделия сжимают непрерывно нарастающим усилием и ограничивают пластическую деформацию свариваемых частей по всем не контактирующим (не соединяемым) поверхностям. При этом усилие сжатия вызывает экструзию -течение металла только через соединяемые (контактирующие) поверхности в направлении осей свариваемых деталей °

Напряженным состоянием и интенсивностью деформации, как факторами определяющими свариваемость, управляют в процессе экструзии с помощью длины нахлестки, т.е. величины смещаемого объема металла, длины и рельефа прижимов деталей, а также усилия ri",ð æàтия. Ход привода сжатия устанавливают всегда равным полусумме толщин соединяемыхх деталей, в про цессе ц икла сварки их оси непрерывно сближают и в конце его оси полностью совмещают, т.е. получают типичное стыковое соединение.

При сварке однородных металлов напряжение сжатия на соединяемых поверхностях повышают указанным путем до величины не ниже истинного предела прочности данного металла при установленной температуре сварки.

Для гарантии провара необходимую величину напряжения (равную или большую истинного предела прочности) создают до завершения деформации, т.е. до совмещения осей.

При сварке разнородных металлов усилие сжатия устанавливают из расчета обеспечения на контактирующих поверхностях напряжения (удельного давления) не ниже истинного предела прочности, а более пластичного металла также до окончания деформации.

Параметры режима предложенного способа сварки определяют расчетноопытным путем так, что при совмещении осей деталей получают сформированное высокопрочное стыковое соединение.

Режимы сварки для предложенного способа определяют следующим методом.

Минимальное удельное давление сжатия в зоне сварки должно быть не ниже истинного предела прочности металла при данной температуре Р - )g Q>.

ФИ1 И

Но удельные давления в зоне сварки распределяются неравномерно. В

8974

1S крайних точках нахлестки они минимальны, а в центре нахлестки — максимальны и поэтому оптимальное удельное давление сжатия - Р оказывается значительно больше чем Р„„„..Учитывая s условия деформирования можно записать

Кр Kg K Kg n ю где К К К К - коэффициенты, учитываюб SÑ ч К щие влияние(соответственно) — неравномер- 10 ности напряжений, трения, скорости деформирования и масштабного фактора.

Как известно бВ

И где 5 — предел прочности; ф - относительное сужение дета. лей., го

Поэтому Р = К К - К - К . о- ч й

По данному оптимальному удельному давлению определяют усилие сжатия P и затем опытно-расчетным путем íà- 25 ходят величину нахлестки LH и усилие прижатия Р>. Для круглых деталей и= (0,4-7, 5), где d - диаметр деталей.

При сварке компактных прямоуголь- зо ных и квадратных сечений изделий (0,3-6,0), где д - толщина детали.

Для сварки лент и листов L>= (0,8-5)8 .

Степень деформации при сварке устанавливают равной полусумме свариваемых диаметров или толщин. Пределы изменения составляют до + 253 от средней толщины деталей.

Конкретные примеры выполнения предложенного способа сварки с контактным нагревом, предварительным подогревом, однородных металлов в холодном состоянии и разнородных металлов в холодном состоянии приведены ниже.

Пример 1. Сваркой с контактным нагревом сваривают катанку из ст. 45 9 8,0 мм. Используя приведенwe зависимости можно найти, что при 1050 С оптимальное удельное давление Pc = 32 кгс/мм Длина нахлестки 1нопределяется из условий обеспечения провара и работы иэделия и поэтому в данном случае L> = -7,2 мм.

Усилие сжатия P определяется как произведение удельного давления на

И площадь поперечного сечения и, следовательно, P = 1850 кгс. Усилие прижатия Рп определяют опытным путем

39 6 корректируя величину era по глубине провара ° Для данного случая Р =

20,5 кгс.

Данный режим сварки обеспечивает получение сварных соединений с пол. ным проваром и равнопрочных с основным металлом.

Пример 2. Сваркой с гредва!

:рительным нагревом осуществляют сварку заготовок квадратного сечения 60х

- 60 мм из ст.3„предварительно наго ретых в печи до 1150 С. Процесс сварки происходит по схеме (см. чер-; теж а-2). Режим сварки: оптимальное удельное давление, Рс = 35 кгс/мм, длина нахлестки, L = 50 мм, максимальное усилие сжатия, P = 115 тс, усилие прижатия, Рп = 3 тс, ход привода сжатия - 60 мм.

Пример 3. При холодной сварке алюминия диаметром 4,5 мм, по дан,ному способу, параметры режима свар1ки равны:

P = 88 кгc/мм

1 =9мм, н

= 3,56 тс, P = O.

Пример 4. При холодной сварке разнородных металлов - алюминия диаметром 4,5 мм с медью того же диаметра параметры режима сварки равны:

P = 100,2 кгс/мм „= 9,5 мм, Р = 4,36 тс, Р„И= 42,0 кгс, Р„Оз = 0.

Из примеров 3 и 4 следует, что оптимальное удельное давление при сварке разнородных металлов близко к удельному давлению, необходимому при сварке более пластичного металла, т.е. ° алюминия. При осуществлении сварки меди дизметром 4,5 мм с медью то" го же диаметра Рс оказывается равным 219 кгс/мм .При выполнении сварки

2 по режимам примеров 2, 3 и 4 получают качественные соединения, равнопрочные с основным металлом.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа сварки определяется повышением качества сварных соединений, повышением производительности сварки, исключением потерь металла на сварку и др.

Применение предложенного способа ! рационально в непрерывном производстае, например, при холодном воло897439. чении катанки из прочных сталей на сталепроволочноканатных заводах. формула изобретения

Способ сварки металлов давлением, при котором концы свариваемых де% талей устанавливают внахлестку и прикладывают давление по нормам к осям деталей до совмещения их, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного сое;в динения и устранения потерь металла, давление прикладывают к деталям на поверхности длиной, большей длины нахлестки, а течение металла с торцов свариваемых концов ограничивают прижимами, при этом удельное давление сжатия, прикладываемое к деталям в зоне сварки, рассчитывают по формуле с (уК%Кмкг 19 м, где Рс - удельное давление сжатия, к -с/мм 2

Ъ = 1,1-1,95 - коэффициент, учитывающий неравноКу= 1,05-175

К„= 1,0-1,95

К = 1,1-2,1 мерное распределение напряжений и структурное сос.тояние; коэффициент трения, коэффициент, учитывающий влияние скорости деформирования; коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора, предел прочности металла, кг/мм, относительное сужение деталей, 4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Кабанов Н.С. и Слепак Э.Ш. Технология стыковой контактной сварки.

М., "Машиностроение", 1970, с.28-31.

2. Авторское свидетельство СССР

И 60906, кл. В 23 К 11/20, 1940.

897439

Д

Составитель Т. Сорокина

Редактор M.Áàíäóðà Техред М.Рейвес Корректор И.Демчик

Заказ 11817/16 Tираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4