Способ шовной сварки трением

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 6 12 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ РЕТ НИ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛ возможносте струмента 3 кте со свар ски лог новени онн конт 1 и 2 ходитканавкдейст лям ро объединениепливной аппара1 онам Под ретыйталла инструм мента 3 В.Б,Кивильша)ельство СССРО/12, 1980. пл Изобретениеочного произв вной сварке д формы. Цель -ного соединен областиастности тноситсдства,талей цил рич качества ение тех улучшения и расши(21) (22) (46) (71) "Вил туры (72) (53) (56) Иф 97 4021134/30-27 08,10.8507.05,88, Бюл, У Производственное нюсский завод то им.50-летия СССР В,Т.Дервоед и И.621,791, 14 (088, Авторское свидет 285, кл. В 23 К ОСОБ ЮВНОИ СВАРКИ ТРЕНИЕМ При сопри- в термофрик ваемыми деаэогрев мена ширину ием инстру- стического состояния металл по радиусной поверхности канавки в инструменте 3 направляется к ее центру, где сворачивается и соединяется наиболее разогретыми поверхностями. Канавка в свариваемых деталях может быть симметричнойи несимметричной по отношению к стыку. Для армирования соединения канавка может быть образована с помощьютвердосплавной вставки. 2 з.п. -лы,8 илИзобретение относится к сварочному производству, в частности к шовной сварке различных деталей цилиндрической Формы.Цель изобретения - улучшение качества сварного шва и расширение технолоГических воэможностей.На фиг.1 изображен инструмент для шовной сварки трением; на Фиг.2 - вид А на фиг.1; на Фиг3 - то же, вариант выполнения; на Фиг.4 - расположение инструмента относительно свариваемых деталей в плоскости, перпендикулярной плоскости касания; на фиг.5 - расположение инструмента относительно кольцевой проточки в стыке свариваемых деталей и совмещенный разрез сварного шва; на Фиг.6 - этапы получения сварного шва; на Фиг.7 расположение проточки относительно плоскости разъема, варианты; на фиг. 8- схема использования твердосплавных вставок для образования проточек и армирования стенок отверстия. 25Инструмент для осуществления способа вовкой сварки представляет собой четырехугольную правильную призму высотой Н, длиной Ь и шириной В, на грани выполнена продольная канавка шириной В, в поперечном сечении в виде сегмента с радиусом Ки стрелкой Ь остальная часть грани представлена в виде двух ленточек шириной Г. Грань с продольной канавкой и двумя ленточками является рабочей, в инструменте могут быть две такие грани.Относительно свариваемых деталей 1 и 2 (Фиг.4) инструмент 3 устанавливается в плоскости РР, перпендикулярной плоскости касания ЕЕ, и может перемещаться с направленной подачей Я и Б относительно свариваемых деталей, вращающихся относительно инструмента, или наоборот.45Относительно торцов свариваемых деталей 1 и 2 инструмент 3 устанавливается симметрично. После сваривания образуется сварной шов толщиной Ь и углубление шириной В, равной ши рине инструмента, и имеющее Форму сечения рабочей грани инструмента.Для осуществления сварки детали 1 и 2 типа труб (Фиг.ба) соприкасают торцами, на которых в плоскости К 55 выполнена канавка шириной а и глубиной б, причем плоскость разъема К может находиться как в зоне канавки,так и эа ее пределами (Фиг.7). Приэтом ширина инструмента В принимаетсяв 1,6-3,5 раза больше ширины проточки, а стрелка продольной канавки Ьпринимается равной 0,1-0,2 шириныинструмента.Прн соприкосновении инструмента3 (фиг.6) в термофрикционном контакте со свариваемыми деталями 1 и 2происходит разогрев металла по сторонам от канавки на ширину инструмента В, под действием которого разогретый до повышенной пластичностиметалл по радиусной поверхности направляется к центру канавки (показанострелками), где торообразно сворачивается, соприкасается, соединяетсянаиболее разогретыми поверхностямии укладывается в проточке в виде сварного шва толщиной Ь.В лабораторных условиях осуществлена сварка деталей 1 и 2 диаметром П=50 мм иэ алюминиевого сплава. Дляобразования кольцевой канавки междуторцами свариваемых деталей устанавливали стальное кольцо 4 шириной2,5 мм с наружным диаметром 35 мм,что позволило образовать кольцевуюканавку глубиной Р = (50-35)/ =7,5 мм.Сварка осуществлялась на токарномстанке со скоростью вращения шпинделя п=630 об/мин; линейная скоростьпо диаметру 0 равна 98,9 м/мин или1,65 м/с, Сварка осуществлялась инструментом, изготовленным из твердосплавной пластины, шириной В=9 мм,углубление выполнено в сечении в виде сегмента, у которого радиус К =5 мм, стрелка Ь,=1,2 мм,Инструмент устанавливали и закрепляли в суппорте токарного станка,затем подводили к вращающимся свариваемым деталям до соприкосновенияв термофрикционном контакте. По меренагрева инструмент углублялся отдействия ручной подачи. Разогретыйметалл, сворачиваясь торообразно,соединялся по всему периметру и укладывался в кольцевой проточке в видесварного шва толщиной Ь=5,5 мм, прйчем наружная его часть принимала Форму и размеры от инструмента, величина углубления Ь = 2,6 мм. Качественное образование сварногошва объясняется тем, что металл,отделяемый инструментом торообраэно,соприкасается и соединяется непосред 1393566ственно наиболее разогретыми поверхностями,Граничные предельные размеры инструмента незначительно могут менятьсяпри изменении материала свариваемыхдеталей, жесткости системы станок"приспособление, инструмент и деталь,а также материала инструмента и режимов ведения процесса. Однако установлено, что отношение ширины В инструмента 3 (фиг5) к ширине канавки аВсоставляет - - = 1 6-3 5. При В=аф фВ(или -- = 1) сварка не происходит,а 15оптимальное значение отношения равно 2, при увеличении отношения более 3,5 увеличивается радиальная нагрузка на детали, ухудшаются условия сворачивания и соединения металла, что 20 приводит к ухудшению качества сварного шва.Величина углубления продольной проточки на инструменте в сечении имеет форму сегмента, стрелка про гиба которого составляет Ь,= (0,1 0,2)В. При уменьшении глубины проточки ухудшается качество сварного шва, а при увеличении углубление на свариваемых деталях от действия 30 инструмента увеличивается, стойкость инструмента, уменьшается вплоть до разрушения боковых граней инструмента.Ширина ленточек инструмента Г 0,15-3,0 Омм, при меньших значениях улучшаются условия вреэания инструмента и увеличивается износ, при больших значениях увеличивается скорость тепловыделения, но ухудшаются 40 условия вреэания инструмента, увеличивается радиальное усилие,Возможно выполнение проточки на инструменте в сечении в виде правильной трапеции (Фиг.3), где угол б кли на выбирается в зависимости от твердости материала свариваемых деталей: при мягком материале 5 4 40, а при 1 твердом )Ь .) 40 . Эта Форма углубления является более перспективной ввиду простоты изготовления.Использование предлагаемого способа шовной сварки трением позволит улучшить качество сварного шва и увеличить производительность труда. Формула изобретения1. Способ шовной сварки трением преимущественно цилиндрических деталей, при котором детали перемещают относительно инструмента с осуществлением термофрикционного контакта между инструментом и свариваемьии деталями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и расширения технологических возможностей, между свариваемыми деталями по сварочному контуру образуют канавку, например, прямоугольного сечения, ширина которой в 1,6-3,5 раза меньше ширины инструмента, имеющего Форму призмы, рабочую грань которой выполняют с продольной канавкой с сечением, например, в форме сегмента, стрелка прогиба которого составляет 0,1-0,2 ширины инструмента, инструмент устанавливают симметрично канавке на свариваемых деталях, после разогрева деталей под действием инструмента до повышенной пластичнос ти осуществляют вдавливание инструмента в детали с образованием сварного шва.2. Способ по и.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью получения сварного шва без грата, соединение свариваемых деталей осуществляют в замок с расположением канавки несимметрично стыку.3. Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью армирования внутренней поверхности свариваемых деталей, канавку по свариваемому контуру образуют с использованием твердосплавной вставки.1393566 Составитель Э.ВетроваТехред М.Ходанич Корректор С.Черни Редактор В,Петраш Заказ 1915/13 Тираж 921 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5