Способ сварки трением

СОЮЗ СОВЕТСНИХСВНЦИЙЮЕСНИРЕСПУБЛИК ИЮ (31 ЗС 59 В 23 К 20 2 РЕТЕНИЯ,ВУ деталнагрпускка и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ(46) 23.04.84. Бюл. В 15 (72) В.С. Николашин, В.А. Судник, В.В, Бучинскнй и А.Г. Лапотько (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти, тут(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 503677, кл. В 23 К 20/12, 1973.2. Патент Швейцарии В 458568, кл. 21 Ь 29/10, 1968 (прототип).(54)(57) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ, преимущественно композиционных сплавов,включающий относительное вращениеей с их сжатием, дополнительныйев свариваеьюх торцов путем проания через них электрического топроковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыпения качества сварного соединения путем сниаения 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.Изобретение относится к способамсварки трением с применением дополнительного нагрева, преимущественнокомпозиционных сплавов, и можетбытьиспользовано для сварки деталей, относящихся к машиностроению.Для некоторых сплавов, напримерметаллокерамических, дисперсионнотвердеющих и др нагрев до высокихтемператур недопустим, так как это 10приводит к резкому падению механических свойств материала и особеннохарактеристик пластичности. При сварке трением обычным способом температура нагрева зоны стыка близка к 15температуре плавления сплава, а вслучае сварки металлокерамическихсплавов превышает температуру плавления фазы-связки. Поэтому сваркатрением таких сплавов промьппленным 30способом на серийном оборудованииневозможна из-за низкого качествасварного шва,Известен способ сварки трением,при котором с целью устранения перегрева зоны шва, скорость относительного скольжения в процессесваркиснижают, что достигается тем, чтоодну из прижатых друг к другу заготовок вращают с пониженной скоростьюу 30а второй заготовке сообщают вращениев противоположную сторону, отключаяее от привода вращения в момент соприкосновения с первой заготовкой иостанавливая в фиксированном положении за счет тренйя в стыке, приэтом вращение первой заготовки продолжают до конца процесса 11.Недостатком способа является то,что снижение температуры в зоне 40стыка более, чем на 100-150 С, приОводит к охрупчиванию сварного соединения, Это происходит эа счетнезавершенности рекристаллизационныхи диффузионных процессов на стадии 45выдержки после прекращения вращения.Известен способ сварки трением,.преимущественно композиционных сплавов, включающий относительное вращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцовпутем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранениемвеличины усилия сжатия после прекращения вращения 21,55Недостатком известного способаявляется низкое качество сварногошва из сплавов, недопускающих перегрева, например композиционных, таккак при этом способе не исключается перегрев зоны шва, а увеличивает.ся в результате одновременного действия прямого и дополнительного нагревов.Целью изобретения является повышение качества сварного соединенияиэ сплавов., недопускающих перегрева,например композиционных путем снижения температуры нагрева в зоне стыка в процессе сварки.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу сваркитрением, включающему относительноевращение деталей с их сжатием, дополнительный нагрев свариваемых торцовпутем пропускания через них электрического тока и проковку с сохранением величины усилия сжатия после прекращения вращения, относительное вращение деталей производят со скоростью0,2-0,5 м/с, а дополнительный нагревпроизводят до температуры рекристаллизации сплава и осуществляют егона стадии проковки, длительность которой принимают равной 30-60 с.На чертеже представлена циклограмца 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 осевоЗаказ 2543/10 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го 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 15 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.П р и м е р. Проводят сварку деталей диаметром 25 мм из металло- керамического сплава ВНЖ(темпео ратура плавления фазы-связки 1430 С) на токарном полуавтомате "Финал", который имеет заднюю бабку с гидравлическим приводом. Нагрев .осуществляют трансформатором от рельефной ма- ЗО шины МРПна 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 токо- провод. 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 шпиндель 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.Предлагаемый способ сварки трением, устраняя перегрев зоны шва, позволяет получить сварное соединение, пластичность которого примерно в 9 раз превышает пластичность соединения, полученного способом сварки трением с дополнительным нагревом во время вращения.