Устройство для сварки вибротрением

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 1 д 000200 Сфвз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 12.06.81 (21) 3298689/25-27 Щ М. Ки.ф . В 23 К 20/12 с присоединением заявки Йо Государственный комнтет СССР. по делам изооретеинй н открытий,141688,8) Дата опубликования описания 2802.83(71) Заявитель54 ) УСТРОЯСТВО ДЛЯ СВАРКИ ВИБРОТРЕНИЕМ 2 с= тла, Изобретение относится к сварке,а именно к устройствам для сварки вибротрением, и.может быть использовано также при наплавке трением.Известно устройство, содержащеекорпус, привод ддя создания колебаний, привод. осевого давления и зажи. мы для неподвижной и вибрирующей деталей Е 13Однако известное устройство можетприменяться только при небольшой массе вибрирующей детали. При увеличении массы вибрирующей детали и связанного с ней эажимного устройства значительно возрастают инерционные нагрузки, что приводит к.значительно му увеличению энергозатрат на сварку. Усилие привода, в основном, тратится не для преодоления сил трения в стыке, а на преодоление сил инерции вибрирукщнх масс эажимного устройства и самой свариваемой детали.Цель изобретения - уменьшениеэнергозатрат на сварку путем исключения энергозатрат на преодоление . сил инерции вибрирующих масс зажим- ного устройства с деталью и жестко связанных с ними инерционных масс привода колебаний и привода осевого давления. Для достижения указанной цели уст ройство для сварки вибротрением, со- держащее корпус,. привод для создания колебаний, привод осевого, давления и зажимы для неподвижной и вибрирующей деталей, снабжено установленным между зажимом для вибрирующей детали и корпусом упругим элементом, жесткость которого определяется исходя из следующей Формулы где С - жесткость упругого элемента,Н/ма - массы зажимного устройствас деталью и жестко связанных с нимиинерциоиных масс привода колебанийи привода осевого давления, кг;Ш- круговая частота колебанийпривода, 1/с.В этом случае частота собственныхколебаний упругого элемента и связан.ных с ним инерционных масс равна 25 частоте колебаний привода.Энергия привода расходуется, восновном, на преодоление сил тренияв стыке и не расходуется на преодо ление сил инерции, что значительно30 снижает энергозатраты на сварку.Данная формула выводится исходяиэ широко известной формулы теорииколебаний, определякщей частоту .собственных колебаний пружины и свяэанной с ней инерционной массойОО 4:,; где ь - круговая частота собственных колебаиий, которая равна 10Жфс = 1 Т - период колебаний) .ТНа чертеже схематично показана конструктивная схема предлагаемого устройства. 45 55 15Устройство состоит из корпуса 1, на котором закреплено эажимное устройство 2 для неподвижной детали 3. Зажимное устройство 4 для вибрирукщей детали 5 установлено в направлякщих б корпуса; между зажимным устройством 4 и направляющими б установлены пружины 7. ПриводОм дпя создания колебаний является вибратор 8, закрепленный на эажимном устройстве 4. Привод 9 служит для создания .сварочного давления. Частоты свободных колебаний пружины и связанной с ней инерционной массы зажимного устройства 4, детали 5 и вибратора 8, подбирают равными частоте колеба- ЗО ний вибратора.Величина возбуждакщей силы, действующей со стороны центробежного вибратора 8, регулируется путем изменения массы эксцентриков Массы 35 эксцентриков подбираются таким обра. зом, чтобы энергия колебаний целиком рассеивалась в сварочном стыке. В случае, когда амплитуда колебаний в определенной стадии сварочного цик ла начинает превышать определенную величину, сигнал от датчика амплитуды колебаний ( устройство, снабжено индукционным датчиком ) подается на привод осевого давления. При этом увеличивается давление в сварочном стыке, повышается сила трения, а следовательно, увеличивается и величина энергии, выделяемой в сварочном стыке. Устройство снабжено также предохранительным демпферомне.показан), который срабатывает при увеличении амплитуды колебаний выше заданного значения, вызванного отклонением параметровсварочного цикла, в частности изменением програмьы осевого сварочного давления. Он представляет собой резиновую подушку, конструкция которой аналогична автомобильным демп " ферам. На более мощных устройствах 60 для сварки вибротрением можно осуществлять дополнительное рассеивание демпфирование) в направляющих б путем их сжатия при помощи индивидуального привода. 65 Например, если вибратор имеетугловую скорость вращения Си300 /с ( 3000 об/мин), то при суммарной массе ю зажимного устройства 4, детали 5 и вибратора 8, равной 100 кг, жесткость пружин С должна равняться С = 9 10 Н/м или С900 кг/мм. Центробежные массы вибратора при вращении должны обеспечивать центробежное усилие, достаточное для преодоления сил тренияв стыке.Устройство работает. следующим образом.После э ажима дет алей 3 и 5 в з ажимных устройствах 2 и 4 включаютвибратор 8. Вибратор 8 начинает раскачивать инерционные массы 4, 5 и 8.При достижении заданной амплитудыколебаний 5 мм (имеется датчик амплитуды не показан) включается привод 9, создающий давление в сварочномстыке. Происходит разогрев стыка. После разогрева вибратор 8 отключается,:колебания прекращаются, проковкойзавершается цикл сварки.В случае, когда колебания превышают заданную амплитуду, срабатыва-,ет демпфер не показан), гасящий колебания. При амплитуде 5,мм и Щ- 300 1/с максимальная линейная скорость У = 1,5 м/с.Предлагаемое устройство позволя-ет э атрачив ать минимальную энергиюна преодоление сил инерции вибриру. -кщих масс, так как частота свободных колебаний инерционной массы спружиной равна частоте возбуждающейсилы.Формула изобретенияУстройств о для св арки в иб рот ревнием, содержащее корпус, привод длясоздания колебаний, привод осевого давления и зажимы для неподвижной и вибрирующей деталей,о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения энергозатрат на сварку,оно снабжено установленными междузажимом.для вибрирующей детали икорпусом упругим элементом, жесткостькоторого определяется исходя изследукщей формулыс=ма,где С - жесткость упругого элемента, н/мЫ - массы зажимного устройствас деталью и жестко связанных с ними инерционных масспривода колебаний и приводаосевого давления, кг,Ф - круговая частота колебанийпривода, 1/с,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 141053, кл. В 23 К 20/12, 19 б 11000200 Составитель В. ЧабуркинЛ, филь Техред А.Ач Корректор Реда ят аж 1104 дарственного ам изобретениа, Ж, Рауш 5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проект Заказ 1232/11 Ти ВНИИПИ Гос по де 113035, МосПодписноеомитета СССи открытийкая наб., д