Способ изготовления изделий из разнородных трудносвариваемых материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 091 (113 А а)В 23 К 20/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ САН АВТОРСКОМУ СВИД, - ,да ф ЕНИЯ .;.,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙИЗ РАЗНОРОДНЫХ ТРУДНОСВАРИВАЕ%1 ХМАТЕРИАЛОВ, включающий операцию сварки с нагревом стыка трением при действии осевого усилия и проковкой иоперацию горячей штамповки, оч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения технологии изготовления,повышения качества соединения и экономии металла, проковку стыка осуществляют в процессе горячей штамповки.Изобретение относится к сварке металлов трением.Известен способ изготовления свар-кой трением клапана двигателя внутреннего сгорания, при котором отштампованная тарелка с коротким стержнемиз жаропрочного трудносвариваемогоматериала (сплав 5 Х 20 Н 4 АГ 9) приваривается к стержню иэ конструкционнойстали (40 ХН). Для получения удовлет-. 1 Оворительного качества трудносвариваемого соединения его выполняют на специализированных машинах для сваркитрением повышенной (относительно площади стыка) мощности, обеспечивающихпри значительном времени нагрева (порядка 12 с) усилие проковки в пределах 40-50 кг/мм,Только специализированные сварочные установки, имеющие мощные зажимные устройства как для тарелки, таки для стержня клапана и усиленныеопорные узлы рабочих шпинделей, всостоянии выдерживать такой режим примассовом производстве клапанов. Все25это удорожает расходы на изготовлениеизделия. Кроме того, при повышенных .усилиях проковки происходит интенсивное гратовьщеление, что приводит кпотерям дорогостоящего легированногоматериала.Необходимо также заметить, что даже повьппенные усилия проковки не даютабсолютной гарантии удовлетворительного качества сварки, что приводит к 35необходимости 1003-ного контроля стыка соединения в линиях механическойобработки клапана.Известен также способ изготовления изделий из разнородных трудносвариваемых материалов, включающийоперацию сварки с нагревом стыка трением при действии осевого усилия ипроковкой и операцию горячей штамповки.45Данный способ имеет те же недостатки, что и предыдущий, так какпроцесс сварки трением в нем осуществляется полностью на сварочной машине. Усилия проковки, развиваемого 50машиной, недостаточно для полученияудовлетворительного качества соединения заготовок из разнородных трудносвариваемых металлов.Целью изобретения являются упрощение технологии изготовления, повьппение качества соединения и экономияметалла,Указанная цель достигается тем, что проковку стыка осуществляют в процессе горячей штамповки.Заготовки из разнородных трудносвариваемых материалов, например кла" пана двигателя внутреннего сгорания, предварительно "соединяют" на обычном оборудовании для сварки трением с использованием только осевого усилия нагрева. На этой стадии изготовления соединение еще не сформировано, После удаления грата заготовки подвергают горячей штамповке в объеме металла, включающего стык предварительно сваренного соединения. Поскольку температура в этих технологических операциях (1150 + 30 С) такая же, как и температура проковки при сварке трением, а усилие горячей штамповки превышает теоретические пределы усилий, возможных для сварочного оборудования, то проковка стыка соединения на этой стадии изготовления изделия обеспечивает абсолютную гарантию высокого качества сварки.Следует отметить, что на сварку поступают круглые заготовки. Поэтому, если в сварочной операции использовать только усилия нагрева, то она может быть выполнена на неспециализированном оборудовании с помощью обычных зажимных устройств, обычных рабочих шпинделей и обычных приводов осевого усилия. Естественно, при этом снижаются затраты энергии на сварку и уменьшается количество отхода в грат дорогостоящего металла.Проковка, осуществляемая за счет усилия горчей штамповки, обеспечивает качественно новые условия пластической деформации стыка соединения, которые невозможно создать при использовании только оборудования для сварки трением: на стадии горячей штамповки площадь стыка соединения вначале несколько увеличивается, а затем уменьшается, принимая сложную форму с криволинейной образующей, причем общая площадь стыка остается значительно большей, чем площадь сечения стержня. Благодаря этому такое качество сварного соединения невозможно получить только при использовании оборудования для сварки трением.На чертеже показаны образцы, соответствующие различным стадиям получения готового изделия, например,8032 Корректор А.Ильин Техред Н.Глущенко Редактор О.Кузнецова Тираж 975 . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 2680/ 1 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 клапана двигателя внутреннего сгорания, На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - предварительно сваренные при усилии нагрева заготовки из жаропрочной и конструкционной ста 5 лей со снятым гратом; 2 - заготовка изделия после выдавливания стержня клапана; 3 - готовое изделие после оформления тарелки клапана; 4 - положение стыка гредварительно сварен- Ю ного соединения.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. На обычной машине для сварки трением соединяют круглые заготовки из жаропрочной и конструк ционной сталей трением при усилии нагрева, обеспечивающем выделение грата заготовки из жаропрочной стали (заготовки ф 22-32 мм, относительная 73 4скорость вращения 1500 об/мин, давление нагрева 11 кг/мм 2, время нагре" ва 4 с). После удаления грата сваренные заготовки подают на горячую штамповку, где выполняются операции выдавливания стержня и оформления тарелки клапана. В результате проковки сварного стыка усилием порядка 60- 80 т (давление 100-150 кг/мм 2) обеспечивается высокое качество соединения заготовок из трудносвариваемых обычным способом материалов.Предлагаемый способ можно использовать при массовом производстве клапанов двигателей внутреннего сгорания, а также других штампованных изделий, у которых зона предварительной сварки подвергается пластическим деформациям горячей штамповки.