Способ сварки трением

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к машиностроению, а именно к сварке трением деталей из серого чугуна с нержавеющими сталями, преимущественно с хромистыми и хромоникелевыми, и предназначено, главным образом, для приварки уплотнительных колец к затвору клиновой задвижки из чугуна.Целью изобретения является повышение прочности и плотности сварногосоединения в случае изготовления детали с плоской поверхностью из серо" го чугуна, а кольцевой из нержавеющей стали.На фиг, изображены элементы узла затвора клиновой задвижки перед сваркой трением; на фиг.2 - то же, после сварки.Вследствие различных теплофизических свойств чугуна и стали коэффициента трения, прочности, температуры плавления, теплопроводности) на торце диска 1 из серого чугуна, к которому присоединяют стальное кольцо 2 шириной а , -предварительно выполняют кольцевой выступ ширинойменьшей контура привариваемой заготовки, и высотой С .С учетом разницы теплофизических свойств чугуна и стали установлена зависимость величин о и с от ширины а привариваемого кольца 2:Ь = 0,45-0,55 дС = 0,30-0,35 О .Для осуществления способа подготовлены 4 типа заготовок из .серого чугуна и нержавеющей стали марки 20 х 13, имеющих различные размеры стыкуемых поверхностей.Заготовки из серого чугуна в виде дисков клинового затвора задвижки 0 80 мм размером 120 х 120 х 30 мм полу 3чали по обычной технологии с заливкой в землю. Химический состав серого чугуна,7.: С 3,2; 81 2,2; Мп 0,651 Р=0,11, Ре остальное.После охлаждения и выбивки из опок заготовки в галтовочном барабане очищали от земли и подавали на сварку, Стальные детали в виде колец 2 получали из трубы размером102 х 84 мм.Толщину кольца принимали равной 5-7 и 20-30 мм.Сварку осуществляли на модернизированном полуавтомате для сварки трением МСТ-5 в следующих режимах: Р= 7,1-8 кгс/см; Р =3640 кгс/см ; с =30-40 с; е =2 5 и ф р - э 3,0 с; и = 750 об/мин; где Р - давление нагрева; Р - давление проковки; 1 - время нагрева; С - время проковки; и - число оборотов заготовки.В процессе сварки треникам, по мере достижения температуры, близкой к температуре плавления серого чугуна, кольцевой выступ на детали 1 из серого чугуна начинает уменьшаться в размерах, но истирается не полностью, а до определенного размера, и затем внедряется в стальную деталь 2. В это же время нагретое стальное кольцо под действием осевого усилия начинает деформироваться и охватывать оставшийся кольцевой выступ на детали из серого чугуна. Процесс сварки заканчивается, когда стальное кольцо всей плоскостью касается поверхности детали из серого чугуна(фиг.2). В этот момент вращение стальной детали прекращают и выполняют цикл проковки сварного соединения.Металлографический анализ сварных соединений, полученных с приме- нением описываемого способа сварки трением, показывает, что в зоне сплавления чугуна со сталью отсутствуют трещины, непровары и зоны с повышенной твердостью. Это обеспечиваетполучение высоких значений прочностии полной герметичности сварного соединения.Увеличение размера ширины выступа о на детали из серого чугуна более 0,55 ширины привариваемого кольца а уменьшает концентрацию тепловложения и тем самым уменьшает вероятность достижения -температуры, близкой к температуре плавления чугуна. В этом случае графит в сером чугуне не имеет возможности выгореть или перейти в другое фазовоесостояние и остается в зоне трения двух деталей в виде тонкой пленки,играющей роль смазки и затрудняющейобразование сплошного соединения.При ширине выступа Ь на детали иэ серого чугуна меньше 0,45 ширины а привариваемого стального кольца уменьшается прочность и плотность сварногосоединения. Увеличение высоты выступа с на детали из серого чугуна более 0,35 ширины й привариваемого коль"ца приводит к увеличению временисварки, что, в свою очередь, ведет кповышенному разогреву и деформации стальной детали, ухудшающим качество сварного соединения. При высоте выступа о на детали иэ серого чугуна меньше трети ширины а привари" ваемого стального кольца уменьшается концентрация тепловложения, что уменьшает вероятность достижения в зоне сварки температуры, близкой к температуре плавления чугуна, и приводит к несплавлению чугуна со сталью, тем самым уменьшая значения предела прочности и нарушая плотность сварного соединения в Целом.Режим цикла сварки по описываемому способу сварки трением играет существенную роль при получении ка- . чественного сварного соединения с высокими значениями предела прочности и плотности. Увеличение давления в процессе сварки свыше 8 кгс/см приводит к повышенномуйразогреву и деформации детали из стали (кольца) и уменьшению разогрева детали из серого чугуна, что в конечном итоге приводит к уменьше-. нию показателей предела прочности и плотности сварных соединений.После сварки образцы подвергали гидравлическим испытаниям на плотность на специальном стенде под дав 204344 4,лением 16 кгс/см. Наличие и объемпротечек определяли в течение30 минОбразцы для испытания напрочность вырезали из сварных сое динений, полученных методом сваркитрением, предварительно подвергнутых гидравлическим испытаниям.Анализ результатов испытанийсварных соединений серого чугуна 10 с нержавеюшей сталью, полученныхпредлагаемым .способом, свидетельствует о высоком качестве сварныхсоединений. Разрушение образцов прииспытании на прочность сварного 15 соединения наблюдалось по основномуметаллу. Это объясняется тем, чтов процессе сварки трением происходит концентрированное тепловложение энергии, которая образуется в 20 результате взаимного трения заготовок.Использование предлагаемого способа сварки трением для получениясварных соединений детали из серого 25 чугуна и нержавеющих сталей позволяет повысить плотность и прочностьсварных соединений и тем самым снизить вероятность появления брака впроцессе сварки, повысить работо- ЗО способность ответственных конструкций иэ чугуна. НИИПИ Заказ 8462/ираж 1085 . Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная,