Способ сварки трением

(51) М. Кл,9/О аявки (ч" с присоединением Государственный комите Совета Министров СССР(088.8) во делам изобретен и открытий Дата опубликования исания 17.12,7. И. Пьяченко, Б. М. Данилко и Г. И. Ивано Минский тракторный завод71) Заявител ОСОБ СВАРКИ Т ЕМ том, чтобы раз ый бы обеспе рочности свар Изобретение относится к области сварки в твердой фазе, получившей широкое распространение в различных отраслях машиностроения и металлообработки, наприЪер автомобилс- и тракторостроении инструментальной промышленности,Известен способ сварки трением, при котором процесс сварки, осуществляемый под приложенным осевым усилием, разделяют на две стадии - нагрев, который ведут при относительном вращении заготовок, и проковку, проводимую после прекращения относительного вращения. 1Соответственно этому различию усилие нагрсва и усилие проковки, создающие в свариваемом стыке давление нагрева и давление проковки, которые являются одними из параметров процесса сварки. Величину этих параметров изменяют в процессе сварки по заранее заданному закону.Величину давления нагрева и давления проковки подбирают опытным путем, строя графики зависимости прочности полученного сварного соединения от этих параметров, сваривая образцы-представители,Во всех известных способах сварки трением нагрев свариваемых заготовок ведут по зарансс заданной жесткой программе, основным параметром которой является величина пластической деформации нагрева или соответствующее этои деформации время нагрева.Нагрев прекращают после достижения названными параметрами значений, которые подбирают опытным путем, строя графики зави симости прочности сварного соединения образцов-представителей от значения этих параметров.После прекращения нагрева (относительного вращения) свариваемых заготовок деталь 10 определенное время выдерживают под заранее заданным давлением проковки.Однако при осуществлении известных способов при регламентации параметров процесса сварки по жесткой программе управление 15 процессом сварки производится изменениемтрех параметров - давления нагрева, давления проковки, а также величины пластической деформации или времени; не могут быть учтены колебания физико-механических свойств 20 материала свариваемых заготовок и параметров процесса сварки от заданных значений, что вызывает значительный разброс механических характеристик полученного сварного соединения; вследствие наличия остаточных 25 сварочных напряжений усталостная прочностьсварных соединений ниже усталостной прочности основного металла.Цель изобретения состоит вработать способ сварки, котор30 чил повышение усталостной пного соединения и ее стабильность за счет оптимизации параметров сварки, учитывающих физико-механические свойства свариваемых материалов; повышение производительности процесса за счет сокращения времени цикла; упрощение выбора режимов сварки за счет уменьшения количества задаваемых параметров.Это достигается тем, что нагрев прекращают в момент достижения осевым усилием, самоустанавливающимся в соответствии с физико-механическими свойствами металла свариваемых заготовок, максимального значения.На фиг, 1 показаны известные варианты кривых изменения во времени давления нагрева, давления проковки и скорости относительного вращения заготовок; на фиг, 2 - кривые изменения осевого усилия.На фиг. 1 приняты следующие обозначения, Рнер давление нагрева Рпр - давле ние проковки, УО 6 м - скорость относительного вращения заготовок.Если свариваемые заготовки сжимать осевым усилием, величины которого в случае приложения его к жестким заготовкам может возрастать до максимального значения (Рж.заг,) обеспечивающего создание в свар иваемом стыке давления равного или превышающего прочность металла при температуре рекристаллизации (см. кривую 1 на фиг. 2), то действительная величина осевого усилия и соответственно осевого давления самоустанавливается однозначно, определяясь физико-механическими свойствами металла заготовок в процессе его разогрева и может быть описана кривой 11 на фиг. 2.На начальном этапе процесса сварки кривая 11 совпадает с кривой 1. Затем, по мере разогрева металла свариваемых заготовок, действительное значение осевого усилия (давление) начинает отставать от возможного значения осевого усилия. Достигнув максимума, осевое усилие уменьшается и переходит к постоянному значению (см. кривую 11 на фиг.2).Наличие максимума на кривой действительного осевого усилия Р, объясняется временным упрочнением разогреваемого металла при достижении им температуры рекристаллизации, после чего, по мере дальнейшего разогрева металла, прочность его и.сопротивление пластической деформации падают и величина действительного осевого усилия снижается.Абсолютная величина максимума действительного осевого усилия (давление) зависит от изменения физико-механических свойств материала свариваемых заготовок, но характер кривой остается неизменным.Свариваемые соединения достигают наивысшей усталостной прочности только в том слу чае, если процесс нагрева прекращать в момент, когда действительное осевое усилие (давление) достигает максимального значения.После прекращения процесса нагрева к свариваемой детали некоторое время продолжают прикладывать осевое усилие, которое по мере охлаждения металла и повышения сопротивления его пластической деформации возрастает (см, кривую 111 на фиг, 2) до значения, определенного максимумом кривой 1 на фиг. 2.Формула изобретениязо Способ сварки трением, при котором осуществляют нагрев сжимаемых с осевым усилием заготовок и выдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения усталостной прочности сварного соединения и ее стабильности и упрощения выбора режимов сварки, нагрев прекращают в момент достижения осевым. усилием, самоустанавливающимся в соответствии с физико-механически О ми свойствами металла свариваемых заготовок, максимального значения,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:4 1. Вилль В. И. Сварка металлов трением.Л., Машиностроение, 1970, с. б 1 - б 2.536916 нкг с сен Ьг гсек г.1 Риакс иг.2 Составитель Л, Комарова Редактор Н. Суханова Техред Л. Гладкова Корректор Т, ДобровольскаПодписноСР ипография, пр. Сапунова 2 каз 2545/2 Изд ЦНИИПИ Государ по д 113035, Г1790 венного комитет ам изобретений ква, Ж 35, Рау Тираж 1178 а Совета Министро и открытий шская наб., д. 4/5