Способ сварки трением

(22) Заявлено 19.07.76 (21) 2389573/25-27 1)М, К.В 23 К 1 рисоединением заявк Государственный комит(45) Дата опубликования описания 30,05.79допуло и Г. Д. Ткачевская Ленина политехнический инстит и завод-ВТУЗ при ленинградском а и ордена Октябрьской Революц аводе им. ХХ 11 съезда КПСС А. Н, Попа Ленинградский орде им, М. И, Калинин дважды ордена Лени металлическом(54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕН ки инструментальдуются самые разсварки со скороенем при нагреве лучше режим ается тем, что я, давление и ют в зависисвариваемых соотношением фраммолибдез следующих Поставленная цель достиглинейную скорость вращени время проковки устанавлив мости от фазового состава материалов, определяемого ванадиевых и сложных вол новых карбидов, исходя и уравнений:,82) ащения; орость оковки; вки;ванади ьфрамм им,с ых и слож- ибденовых Изобретение относится к сварке, а именно к способам сварки трением инструментальных сталей и сплавов с конструкционной сталью.Известен способ сварки трением, по ко торому осуществляют нагрев свариваемых заготовок в процессе их относительного вращения и выдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева 11.Для получения качественного соединения 10 при сварке трением по известному способу необходимо в каждом конкретном случас подбирать экспериментально оптимальные режимы сварки, т. е. необходимо определение соответствия скорости вращения, давле ния и времени проковки. При определенной заданной скорости давление подбирается в зависимости от соединяемых материалов, формы изделий и т. д.Использование вышеуказанного способа 20 при сварке новых материалов требует непроизводительных затрат рабочего времени и оборудования, материалов и электроэнергии. Известны также случаи, когда при сварке трением известных материалов, 25 например сталей Р 18 и Р 6 М 5, со сталью 45 рекомендуемые технической литературой параметры сварки не приводили к получению доброкачественного соединения. Для одной и той же ма ного материала рекоме нообразные параметры стью, давлением и вре в качестве оптимальных Целью изобретения являетсякачества и упрощение выборовсварки,1= 0,25+ 5,2 ех Рр -- 29,36+"., = 5,2511 - ех где Р - линейная ск Р,р - давление пр т,р - время проко Х - соотношение ных вол карбидов,(1) (2) (3) 35 40 45 50 55 60 65 3 Предложенный способ определения параметров сварки трением основан на взаимосвязи химического и фазового состава соединяемых материалов с параметрами сварки. В качестве основного критерия, определяющего физические и механические свойства свариваемых материалов при температуре процесса, принято содержание основных сильных карбидообразующих элементов (ванадия, вольфрама и молибдена) и углерода, выраженное через количественное соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовых карбидов МС/М,С.На основании фазового анализа свыше 100 составов инструментальных материалов установлено, что соотношение МС/М,С является функцией химического состава стали, зависящей от содержания углерода, ванадия, вольфрама, молибдена, хрома и кобальта. Отношение МС/МС характеризует также различные технологические свойства стали, шлифуемость и пр., в том числе и свариваемость трением. Чем больше МС/МбС, тем хуже свариваемость и шлифуемость.Между параметрами сварки трением (линейной скоростью вращения, давлением проковки) и соотношением МС/МС сущест 1 Рн, тпр= =ЯМС/М,С), которая выражается следующими эмпирическими формулами:1=0,25+5,2 ехр( - 5,17 Х д"),Р= - 29,36 + 75,07 Хо дв,= 5,251 - ехр( - 3,7 Х ц)1,М,С Соотношение ЛС/М,С определяется на отожженных образцах в состоянии поставки на дифрактометрах УРС 50 - ИМ, ДРОНили иных ионизационных рентгеновских установках при съемке непосредственно от шлифа, Данное определение вместе со съемкой и автоматической записью линии (111) МС и (333,511) М,С и последующим расчетом отношения МС/М,С занимает около 10 - 15 мин. Поэтому этот экспресс-анализ может проводиться при входном контроле материала на заводах-потребителях или на выпускном контроле на заводах-изготови.телях. В последнем случае число, характеризующее МС/М,С, может быть введено в сертификат в виде факультативного или жс обязательного показателя плавочного контроля. В зависимости от химического состава материалов отношение МС/М,С колеблется от 0,05 до 1,9 и выше.Для различных плавок это отношение может быть различным и для сталей с нестабильным фазовым составом и свойствами колеблется в довольно широких пределах, По этой причине различные плавки одной и той же стали Р 6 М 5 и другие с по 1вышенным отношением МС/М,С склонныпри постоянном режиме сварки к образованию блестящих колсц непровара и кольцевым трещинам, В металле блестящих колец непровара в сталях Р 6 М 3 и Р 6 М 5 количество ванадиевых карбидов возрастаетв 2 - 3 и более раз.П р и м е р, Быстрорежущую сталь маркиР 8 М 6 Ф 8 К 7 в прутках диаметром 18 мм,изготовленную из распыленных порошков,сваривают трением со сталью 45 на машинеМСТ. Эта сталь содержит до 35% карбидной фазы по объему, главным образомкарбидов ванадия. Отношение МС/М,С вэтой стали равно 1,2.Согласно формулам (1, 2, 3) определяют значения У, Рпр, тпр, которые равны соответственно: 0,25 м/с, 46 кг/мм, 5 с.Давление нагрева Ри время нагрева ьвыбирались из литературных данных. После сварки образцы отжигают и испытываютна ударный изгиб, Испытанию подвергались как отожяенные, так и не отожяенные образцы. Исследование микро- и макроструктуры показало высокое качествосварных образцов.Экспериментальный метод опробования икорректировки не дал результата - все образцы были поражены блестящими полосами непровара. Площадь дефектов составляла до 90%.Предлагаемый способ может найти применение в инструментальной и машиностроительной промышленности.От внедрения предложения ожидаетсяповышение производительности труда, экономия электроэнергии и материалов, в томчисле экономия дефицитных и дорогостоящих элементов (У, М, 11, С и др.) в народном хозяйстве.На чертеяах 1, 2, 3 приведены графические зависимости Ун, Рпр, т,р -- /(МС/М,С),по которым на практике определяются параметры сварки трением.Формула изобретенияСпособ сварки трением преимущественноинструментальных сталей и сплавов с конструкционными сталями, по которому осуществляют нагрев свариваемых заготовокв процессе их относительного вращения ивыдержку заготовок с осевым усилием после прекращения нагрева, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью улучшения качествасварного соединения и упрощения выборарежима сварки, линейную скорость вращения, давление и время проковки устанавливают в зависимости от фазового составасвариваемых материалов, определяемогосоотношением ванадиевых и сложныхвол ьфраммолибденовых карбидов, исходяиз следующих уравнений:У= 0,25+ 5,2 ехр ( - 5,17 ХО "),Р= - 29,36+ 75,07 Х ",фпрг Мм 2 гдеРпр ТпрХ линейная скорость вращения;давление проковки;время проковки;соотношение ванадиевых и сложных вольфраммолибденовыхкарбидов МС/М,С,6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе664791 едактор В. Кухаренк каз 10,29/12 Изд357 Тираж 1221 Подписн НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5