Способ инерционной сварки трением

(54) (57) СПОСОБ ИНЕКИ ТРЕНИЕМ, заклюсжатии и нагреве соедкоторых одну вращаютростью, а другую, снас заданным моментоммоментом трения стыкотносительных скоростчаю щийся тем, что, суниверсальности процесва соединения, дополнбитальное относиФельнорасполагая их несоосноняя величину несооснос оинов,ический инизации автодство,. 197 о, 197 К) ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИ(53) 621.791.14 (088.8) (56) 1. Сварочное произв %1, с. 52.2. Сварочное производс10, с. 56 (прототип) . РЦИОННОЙ СВАР- чающийся в осевом иняемых деталей,изс постоянной скобженную маховиком инерции, разгоняют а до выравнивания ей вращения, отлицелью повышения са сварки и качестительно вводят оре движение деталей, и непрерывно изме 1098721Изобретение относится к сварке металлов трением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.Известен способ инерционной сварки трением, при котором предварительно разгоняют рабочий шпиндель с маховиком, имеющим заданный момент инерции. Одна из соединяемых деталей закреплена в рабочем шпинделе, а другая - в неподвижном зажиме привода осевого сжатия. При сжатии торцов деталей происходит сварка, причем на весь процесс расходуется вполне определенное количество энергии, определяемое кинетической энергией маховика. Непрерывное именение скорости в процессе нагрева способствует более интенсивному тепловыделецию в стыке деталей и повышению эффективности процесса сварки 11.Однако способ инерционной сварки лишен универсальности, поскольку для различных сечений деталей и материалов требуется перенастройка сварочного оборудования: изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращения.Кроме того, соосное расположение деталей при соединении трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖС 6 - К и стали 40 Г, приводит к образованию в стыке карбидной пленки, обладающей пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.Известен способ инерционной сварки трением, заключающийся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей, из которых одну вращают с постоянной скоростью, а другую, снабженную маховиком с заданным моментоМ инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения 2.Недостатком способа является то, что для различных сечений деталей и различных материалов требуется перенастройка сварочного оборудования (изменение момента инерции маховика и начальной скорости его вращения), т. е, способ лишен универсальности, а при соединении изделий из трудносвариваемых материалов, например, сплава ЖС 6 - К и стали 40 Г образуется в стыке карбидная пленка, обладающая пониженной прочностью, что ухудшает качество сварки.Цель изобретения - повышение универсальности процесса сварки путем варьирования тепловых режимов без изменения начальной скорости и момента инерции маховика, а также получение соединений высокого качества деталей из трудносвариваемых материалов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу инерционной сварки трением, заключающемуся в осевом сжатии и нагреве соединяемых деталей, из которых одну вращают с постоянной скоростью, а другую, снабженную маховиком с задан Под действием сил трения в стыке шпиндель 4 с маховиком начинает разгоняться вплоть до выравнивания относительных скоростей вращения деталей 5 и 6. В начальный момент орбитальное относительное движение деталей 5 и 6 незначительно и процесс сварки развивается по обычной схеме инерционного способа с присущей ей ин 50тенсивностью нагрева. По мере выравнивания скоростей вращения деталей 5 и 6 увеличивается скорость орбитального .относительного движения в стыке, Это дополнительное движение обеспечивает увеличе 55 ным моментом инерции, разгоняют моментом трения стыка до выравнивания относительных скоростей вращения, дополнительно вводят орбитальное относительное движение деталей, располагая их несоосно и непрерывно изменяя величину несоосности.На фиг. 1 показана конструктивная схема машины для инерционной сварки трением; а фиг. 2 - сечение рабочего шпинделя и схема механизма для регулирования величины несоосности шпинделей.Схема содержит корпус 1, электродвигатель 2, рабочий шпиндель 3, рабочий шпиндель с маховиком, 4, соединяемые детали 5 и 6, эксцентрик 7, в котором закреплены подшипники шпинделя 4, поршень 8 и шток 9 механизма для регулирования величины несоосности шпинделей 3 и 4. Стрелкой Р обозначено давление в цилиндре поршня 8 механизма для регулирования величины несоосности шпинделей 3 и 4.20Способ осуществляют следующим образом.Соединяемые детали 5 и 6 закрепляютв зажимах шпинделей 3 и 4, после чего с помощью электродвигателя 2 сообщают шпинделю 3 определенную скорость вращения, Орбитальное движение может вводиться на любом этапе вращения; в случае сварки трудносвариваемых металлов целесообразно увеличивать несоосность до максимума, характерного для орбитальной свар.ки, в середине нагрева, а к началу проковки плавно уменьшать ее до нуля; в случае, если машина имеет недостаточную мощность для сварки деталей заданного диамет.ра, целесообразно вводить несоосность к моменту выравнивания относительных скоростей вращения деталей с возможным удержанием ее максимума после выравнивания скоростей, во всех случаях сварки можно вводить колебательный процесс изменения несоосности в целях повышения 40 мощности процесса и качества соединения.Заданная величина несоосности устанавливается посредством эксцентрика 7, который с помощью поршня 8 и штока 9 поворачивают до упора (не показан). Детали 5 и 6 45сжимают осевым усилием, необходимым для нагрева их торцов.1098721 А-А Составитель И. а Техред И. Верес Тираж 037 ИПИ Государственного по делам Изобретений Москва, Ж - 35, Рау ППП сПатент, г. УжгоелнцинаК ректор А; ФеренцписноеССР Е. Лушнико8/1 ОВНИ Редакт Заказ 4 комитета Си открытишская наб.,од, ул. Пр д. 4/5 ектная,130 иал ние ввода энергии в стык, что способствует интенсификации процесса нагрева.После окончания нагрева эксцентрик 7 возвращают в исходное положение, соответствующее соосности деталей 5 и 6, и последние сжимают усилием проковки.Регулировку величины несоосности следует производить в диапазоне 0 - 2 мм.Предлагаемый способ экспериментально опробован при инерционной сварке жаропрочных и конструкционных материалов.Получено хорошее качество соединения сплава ЖС 6 - К и стали 40 Г для изделий диаметром 21 - 42 мм на режимах, когда используют различные маховики (в том числе и низкомоментные) и начальную скорость рабочего шпинделя 2800 об/мин. После 1,5 с нагрева увеличивают несоосность в стыке до 1 мм, а к началу проковки (после З,З с нагрева) плавно уменьшают ее до нуля.