Способ сварки трением деталей изразнородных металлов

Союз Советскию Социалистических республик,(53)М. Кл.з с присоединением заявки йо В 23 К 20/12 Государственный омнтет СССР но делам изобретений н открытнйДата опубликования описания 230381 И.В. Шибко, С.И. Вдовин, А.Н, Квашан Н.Г. Воронов(72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового Красного Щамегосударственный университет им. 300-летия "-ГГ(,воссоединения Украины с Россиейф(54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВИзобретение относится к сварке и может быть использовано во многих отраслях промыапенности для получения трубчатых деталей иэ твердых металлов (стали, сплавы титана и др,) с корпусными деталями иэ мягкихметаллов (сплавы алюминия, магния, меди) в нахлесточном исполнении, а также биметаллических переходников трубопроводов иэ Указанных металлов.Известен способ получения аналогичных соединений сваркой давлением, заключающийся в запрессовке предварительно нагретой заостренной детали из более твердого металла в деталь из более мягкого металла 11 .Однако этот способ не обеспечивает высокого качества соединения вследствие недостаточной очистки контактируемых поверхностей, так как в процессе запрессовки осуществляется только поступательное перемещение деталей. Они непригодны для сварки тонкостенных деталей, так как требуемое усилие эапрессовки может превышать предел устойчивости заостренной детали и характеризуются низкой производительностью и высокой энергоемкостью процесса. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является способ сварки трением деталей иэ разнородных металлов, при котором в торцедетали из пластичного металла предварительно растачивают отверстие, ав торце детали из твердого металлавыполняют конусную разделку отверстия ) 2)Недостатком известного способаявляется то, что он не обеспечиваетвысокое качество соединений, так какокисные пленки и другие загрязненияна контактируемых поверхностях толь ко разрушаются, но не удаляются изэоны сварного шва. Кроме того, присварке полых детаяей возможна еепластическая деформация и с уменьшением проходного сечения вследст вие неуравновешенности действующихна нее давлений.Цель изобретения повышение качества сварного соединения полых деталей с различной толщиной стенокпутем сохранения внутреннего проходного отверстия, а также сохранениежесткости свариваемого соединения.Поставленная цель достигается тем,что наружную поверхность полой дета- ЗО ли иэ твердого металла выполняютконусной с углом конусности 3-6, конуснов отверстие с углом конусности 40-50 ф., а отверстие в торце детали из пластичного металла выполняют на длину наружной конусности детали изтвердого металла и диаметром меньшим диаметра торца детали из твердо 5 го металла на 1,0-1,6 толщины стенки этой детали, На наружную поверхность детали из пластичного металла устанавливают технологическую втулку,Иа фиг. 1 изображена полая деталь иэ более твердого металла; на фиг, 2 - соединение, где срезанный припуск удалится из отверстия,Полая детань из более твердого металла 1 выполнена конической под 15 углом об 3-6 О на наружной поверхности и Фаской подуглом р 40-50 градусов по внутренней кромке до заострения торца. В корпусной детали 2 или трубчатой 3 из пластичного ме талла отверстие на длину нахлестки выполнено меньше диаметра заостренного торца детали 1 на величину удвоенного припуска Е, При сварке с трубчатой деталью 3 на ее наружную 25 поверхность надета жесткая технологическая втулка 4. Е 0,5-0,8 толщины стенки детали.В процессе сварки трением детали нагреваются, происходит интенсивная очистка от окисных пленок и других загрязнений наружной поверхности детали 1, что способствует получению качественного сварного соединения. Под действием осевого усилия заостренная деталь 1 вреза- З 5 ется в тело детали 2 или 3 со снятием припуска на ее внутренней поверхности.При врезании на конические поверхности детали 1 действуют радиальные 40 силы Р и Р, которые зависят от значений углов сь, Ь и припуска 2, Чтобы эти силы не деформировали врезаемую деталь 1, необходимо, чтобы они были уРавновешены в пределах 45 несущей способности заостренной части этой детали, что и обеспечивается указанными геометрическими характеристиками.Верхний предел угла о определяется из условия получения достаточной величины нахлестки (до 10 толщин стенки врезаемой детали), а нижний установлен экспериментально как минимальный, обеспечивающий достаточное для получения качественного 55 сварного соединения контактное давление.Возникающая вследствие среза и смятия припуска сила Р на фаске зави,сит от ее протяженности, определяв мой толщиной стенки врезаемой детали и углом р , который не может быть малым из условия прочности заостренной части этой детали. Поэтому для ограничения силы Р величина припус 5 ка ограничивается в определенныхэкспериментально пределах, причембольшее значение припуска соответствует мальм толщинам стенки врезаемой детали, Технологическая втулка4 на трубчатой детали 3 предотвращает ее деформацию наружу.П р и м в р . Проводится сварка.образцов из стали 12 Х 18 Н 10 Т и алюминия АД 1. Отрезок стальной трубкис наружным диаметром 20 мм и толщиной стенки 2 мм выполняется с конусностью по наружной поверхности подуглом Зо. на длину 20 мм и фаскойпод углом 45 О. Деталь из алюминияс наружным диаметром 24 мм выполняется с отверстием диаметром 46 мм.Сварка производится на экспериментальной машине для сварки трениемпри скорости вращения шпинделя1000 об/мин, усилии нагрева 160180 кгс, усилии проковки 400-420 кгс,время проковки 5 сек., прекращениевращения при достижении нахлестки20 мм. Алюминиевая деталь закрепляется в патроне через жесткую стальную втулку, которая легко снимается с соединения после охлаждения.Из полученных соединений вырезаются кольца, которые подвергаютсямеханическим испытаниям на срез.Прочность соединений составляет ь7-8 кгс/мм, разрушение по алюминию.Металлографическне исследования .показывают высокое качество сварногошва, непровары, несплошности и интерметаллиды отсутствуют,Испытания на герметичность показывают вакуумную плотность соединений не хуже 110 з мм рт.ст. л/секно гелию.Микроисследование соединений показывает, что искажение проходного сечения стальной детали не превышает2-3 диаметра,Проводятся исследования по сварке образцов из сталей и сплавов титана с наружным диаметром от 8 до40 мм и толщиной стенки титана снаружным диаметром от 8 до 40 мм итолщиной стенки от 1 до 5 мм и нахлесткой порядка 10 толщин стенкис деталями из алюминия АД 1, алюминиевых сплавов АМг 3, АМг 6 и магниевым сплавом КА 2-1, которые подтверждают достоверность заявляемого. Предлагаемый способ позволяет повысить качество соединений при не- изменности проходного сечения охватываемой детали и достижении нахлестки до 10 толщин стенки этой детали.Способ характеризуется высокой производительностью, малой энергоемкостью, высоким значением коэффициента использования металла. Для реализации способа может быть использовано отечественное серийное оборудование.окаякторМ, Виг Ч,ираж 1148осударственного комитетам изобретений и открытква, Ж, Раушская набивв Юагаве ПодписноСССР Заказ 898/18 ВНИИПИ по д 113035,. Мд. 4/ Проектная, 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Способ может быть внедрен на предприятиях общего, авиационного, криогенного и химического машиностроения для получения соединений трубчатых деталей между собой и с корпусными иэ" разнородных металлов.1. Способ сварки трением деталей из разнородных металлов, при котором в торце детали из пластичного металла предварительно растачивают отверстие, а в торце детали иэ твердого металла выполняют конусную разделку отверстия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения полых деталей с различной толщиной., стенок путем сохранения внутреннего проходного отверстия, наружную поверхность полой детали из твердого металла выполня.эт конусной с угломконусности З-бд, конусное отверстие.с углом конусности 40-50 д, а отверстие в торце детали иэ пластичногометалла выполняют на длину наружной конусности детали иэ твердогометалла и диаметром меньшим диаметра торца детали из твердого металлана 1,0-1,6 толщины стенки этой детали2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сохранения жесткости свариваемого соединения, на наружную поверхностьдетали иэ пластичного металла уста"навливают технологическую втулку.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свндетЫьство СССРР 306928, кл. В 23 К 19/00, 27.10,69.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2747041/25-27,кл. В 23 К 19/02, 04.04.79,