Способ соединения металлических деталей

3 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ы 1799316 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР 3 К 20 ИЗОБРЕТЕНИЯ(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАН К ПАТЕНТУ Изобретение относится к облзсти сов. : ем привращении двтзлед относительно ) П динения металлических деталей с использо- друг друга и приложении давления.ванием инерционной сварки трением и . Фиг,1 показываетсплошнуюдеталь,соможет быть использовано при соединении . единяемую со сплошной деталью согласно, - 1 деталей иэ высокопрочных специальных . изобретению. Как показано на фиг. 1, деталь: сщ, сплавов, в частности при ремонте изделий,: . А должна соединяться с детальЮ В, причем: К)Целью изобретения является повыше- деталь А имеет меньший диаметр Р, чем ддр ние качества сварного соединения за счет диаметр Р детали В, Детали должны быть обеспеченйя соединения сварйваемых де- расположеныьсоосйо. При этом детали иметалей по всей площади их взаймодейстйият. ют разность радесов, А й и Ь й . ОчевидНа фиг. 1 показаны параметры двух со- но,"что Ь й и ЬЯ будут равными и равны м единяемых сплошных заготовок; на фиг. 2- (Рв-Р)/2.пзрзметрыдвух соединяемых полых звгото.Фиг. 2 пекззыззет геометрию совдине )Ри вок; на фиг, 3 - макросйимок соединения; ния при сварке полых деталей, например, (Д образовайного полыми заготовками; на фиг. труб согласно изобретению. Деталь А долж - .схематический вид сварного изделия, на соедингяться с Деталью В, причем детали полученного согласно изобретению, пока-. А и В устанавливаются Соосмо, Деталь А.зывающий криволинейную зону сварногоимеет толщийу стенки Те, а деталь В - большва.:шую толщину. стенки Те. Деталь А имеетСущность описываемого способа соеди- . внутренний диаметр 10 и наружный дианения деталей заключается в том, что сое- . метр ОРе,.тогда какдеталь В имеет внутрендиняемые детали устанавливают соосйо и ний диаметр 1 Рв и наружный диаметр 00 в, сваривают их инерционной сваркой трени и 8 обозначают ступень, которая будет 1(71) Юнайтед Текнолоджиэ Корпорейшн (08)(72) Джзк Сзнфорд; Деннис Кристофер Стюарт и Энрике: Эдгар Монтеро(03)(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ(57) Использование; при соедийении металличеСких деталей из высокопрочных специальных. сплавов с. использованиеминерционной сваркй:трением. Сущностьизобретения: сваривэемые детали изготав ливают с наружными дйаметрами, соотношение катосрых выбирают в пределах от1,2:1 до. 2,0;1, При соединении полых деталей их изготавливают с толщиной стенок,соотношение. которых выбйрэют в тех жепределах. 2 э.п.ф-лы, 4 ил. ,17993163образовываться на детали В, соединяемой .ких к толстым деталям 1,3 - 1,5. Как былопосредством инерционной сварки с де- указано, опытным путем можно определитьталью А отношение, необходимое для. других сверхРазмеры деталей, необходимые для до- прочных материалов. Наиболее эффективстиженияцелиизобретения,зависятотпри ное соотношение размеров лежит вменяемого материала; т,е. отношение пределахот 1,2:1 до 2,0:1,толщин и, следовательно, размеров ступе- Изобретейие можно применять, когданей(ЛВ, ЬВ или.Я и Я на фиг. 1 и 2) буду требуется сваривать изделия, изготовленизменяться в зависимости от. материала, ные из идентичных. сверхпрочных сплавов,причемих лучше всего определять с по- "0 Также изобретение можно:применять етоммощью лабораторных экспериментов. - случае, когда требуется сварка эквивалентДля данного примера.с никелевым,. ныхсверхпрочныхсплавов. Чтобы бытьэксверхпрочным материалом, полученным по- . вивалентными, сверхпрочные сплавырошковой металлургией (на основе сверх- должны также иметь разность температурпрочного сплава); который имеет 15 .рекристаллизацйи и плавления в пределахноминальный состав 12% хрома, 18% ко Р(37,78 С),бальта, 3,2 О молибдена,.4,3% титана,.5% На фиг, 3 представлен макросйимок салюминия, 0,8% ванадия, 0,02% бора,увеличением в 20 раэ, показывающий зону0,06% циркония, остальное никель), с раз- сварного шва, образованйую при инерцион- .мером 10,5 илименьшесогласностандарту 20 ной сварке согласно изобретению, и неАСТМ; который пбдвергли термообработке; сплавление в зоне сварного шва, которое не,включая термическую обработку на твердый проникает вглубь первоначальных раэмераствор при температуре 2065 Г (1130 С); ров более тонкого изделия.закалкув масле от этой температуры.и по;: . Как можно увидеть на фиг, 3, эона свар-следующую низкотемпературную термооб ного шва при инерционной сварке имеетработку, включая нагрев до.1600 (871 С), " значительную степень кривизны, Изогнутая1800 О Г 982 С), 1200 Е 649 С) и 1400 Г зойашвапрйинерционнойсварке;доказан(760 .С),и имеющий минимальный предел ная на фиг, 5; является важным результатомтекучести при температуре 1300 Е (704 С) . использования описываемого изобретения,150 кгкв,дюйм, соотношение диаметров 0 30 причем степень кривйзны различна для рази 0, показаййое на фиг. 1, или толщин сте-личных материалов или изменений другихнок Тв и Та на фйг. 2 должно составлять от условий. Это именно изогнутая зонасварно,примерно 1,5 до 1,7. Таким образом, со го шва, образующаяся во время инерционссылкой на фиг,4 и на примере соединения иой сварки, вызывает направленныйполых изделий из этого материала, тонкое 35 выплеск материала и регулирует положениеизделие с толщиной стенки 0,200 дюйма и величину остаточного несплавления в зо(5,08 мм) будет успешно соедийяться.с тол- ": не сварного шва.стым изделием, имеющим толщину стенки -; . Как показано на фиг, 4, касательная кО,ЗО 0-0,340 дюйма (7,62-8,63 мм),: криволинейной зоне сварного ш ва образ- Йзобретенйе применяется для соедине-. 40:етс осью вращения угол а меньший 90 .ония деталей; у которых внешняя и вйутрен- Угол й на фиг, 3 равен примерно 70 .няя ступени Я и Я, показанные на фиг.2; по . Цель изобретения достигается при углесуществу одинаковы. Однако в объемеиза-, а =50 - 80.бретения. возможны различные ступени . Изобретение эффективно при использомежду внутренним и наружным диаметра вании его для ремонта поврежденных издеми, в случае, если обе ступейи йопадают под лий; например, деталей газотурбинногойредпочтительный пределсоотношения двигателя посредством сварки, Такое поразмеров этих ступеней, например 1,5-1,7вреждение можетвозникнуть во время придля описанного выше примера. Таким обра-менения или изготовления из-за ошибок взом, например; при соедийении изделия с 50 механической обработке. Обычной процетолщиной стенки 0,200 дюйма (5,08 мм) пре- . дурой является удаление поврежденногодел толщины изделий, при котором можно участка с неповрежденного участка посредбудет успешно соединять детали, составля- ством механической обработки и затем эает от 0,050 до 0,070 дюйма. (1,07-1,77 мм),мейа поврежденного участкаВ другом примере материал:укаэанного о 5 неповрежденным участком посредствомсостава, но который подвергли другой тер- . инерционной сварки. Очевидное требовамообработке, которая обеспечивает мень- . нее - это то, чтобы несплавление в зонеший предел текучести и больший предел сварного шва йе уменьшало прочность иэудлинения при повышенных температурах, делия. Как указано, обычный способ инеримеет заданное отношение размеров тон1799316 6ционной сварки не отвечает этому крите- - ф о р м у л а и э о б р е т е н и я рию(когда сваривают высокопрочный сплав . 1. Способ соединения металлических или высокопрочный сплав, полученнйй по- . деталей; при котором детали:устанавливают рошковой металлургией),поскольку не- соосно и сваривают их инерционной сварсплавление в зоне сварного шва.не будет кой трением при вращении деталей относи- . удалено в результате механической обра тельно друг друга и приложемии давления, .ботки сваренного иэделия, Альтернативы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью каждая йэ которыхнежелательна, заключа- повйшения качества сварного соединения лйсь в оставлении несплавления в зоне " за счет обеспечения соединения свариваесварного шва и/или уменьшении всего диа- мых деталей по:всей площади их взаимодейметра:иэделия ниже первоначального рас ствия, свариваемйе детали изготавливают четного диаметра.: ., . с наружными дйайетрами,"соотношение коВиэуально можнолегко увидеть. что со- торых выбирают в пределах от 1,2;1 до гласйо настоящему изобретению, часть . 2,0;1,стенкитолстого Сечейияможйо приварить кстенкетонкогосечения, первоначально об 2; Способ пФ и. 1, о т л и ч а: ю щ и й с я работанной до размера и что можно сде- . тем; что детали.изготавливают из, сверхлать так; чтобы несплавление в зоне . прочных сплавовполученных порошковой сварного шва находилось снаружи первона- металлургией.чальнаго дйаметра, позволяя тем самымувеличить размер ремонтируемой части из.:. 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я делия. которое должномеханйчески обра- тем, что в случае соединения полых деталей батываться до первоначального расчетного детали изготаелмвают с толщиной стенок, размера С полным удалением несплавления , . соотйошенйе которых выбирают в пределах в зоне сварйого шва.:, от 1,2:1 до 2,0:1.1799316 Составитель Э. ВетроваТехред М.Моргентал Корректор Л; Пилипенк РедактоР С. Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 785 Тираж . . . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-Зб; Раушская наб.; 4 Я