Способ холодной стыковой сварки

СО СО РЕ ЮЗ СОВЕТСКИХ ИАЛИСТИЧЕСКИХ 87 УБЛИК)5 В 23 МИТЕТТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТБЕННЫИ КОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР Я ПИСАНИ БР 1 Е ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТОРСКО щим об(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи роектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности и Институт электросварки им. Е.О,ПатонаАН УССР(54) СПОСОБ ХОЛОДНОЙ СТЫКОВОЙСВАРКИ(57) Изобретение относится к сварке давлением и может быть применено для соединения встык холодной сварки различныхизделий, поеимущественно прутков, проволок из меди и алюминия в кабельной проИзобретение относится к сварке давлением и может быть применено для соединения встык холодной сваркой различных изделий, преимущественно прутков, проволок из меди и алюминия в кабельной промышленности,Целью изобретения является повышение качества соединения прутков из монометаллических материалов при сопутствующем его контроле,На фиг,1 показана схема расположения соединяемых прутков, наложенных и прижатых к ним ассимметрично плашек; на фиг,2 - схема начала процесса осевого сдавливания; на фиг.3 - конец этапа осевой осадки; на фиг.4 - следующий этап процесса сварки; на фиг,5 - схема наложения стыка, когда закончена деформация на очередномь мышленности, Цель изобретения - повышение качества соединения прутков из монометаллических материалов при сопутствующем контроле. Способ холодной стыковой сварки прутков включает многократную осадку соединяемых концов с ориентированием сварного стыка под углом, отличным от прямого, к продольной оси прутков. После первоначальных осадок производят дополнительные осадки зоны сварного соединения в симметрично установленных одна относительно другой плашках, При этом получают сварной стык, перпендикулярный продольной оси прутка, Растягивают сварной шов и создают в нем напряжения, равные пределу прочности материала пруткоВ, Производят дополнительную осадку места растяжения на длине, равной 0,1 - 0,4 диаметра сварнваемых прутков. 9 ил. этапе сварки; на фиг,6 - схема растяжения сварного шва; на фиг,7 - схематино этап осадки после растяжения; на фиг.8 - завершенис этапа осадки после растяжения; на фиг.9 - график зависимости расстояния между плашками на третьем этапе осадки от диаметра соединяемых прутков,Способ осуществляется следую разом,На концы двух г,рутков 1 и 2, торцы которых необходимо соединить встык, накладывают два комплекта плашек 3, 4 и 5, 6 асимметрично к торцам прутков на расстояниях 1 и и сжимают усилием Рз (фиг,1). Затем плашки 3, 4 и 5,6 вместе с зажатыми концами прутков с усилием Р сближают навстречу друг друга (фиг.2),При этом в ходе деформации поверхности концов прутков изменя 168740210 15 20 ЗО 35 40 50 ется угол наклона 4 соединяемых поверхностей в продольном направлении прутка и площадь контакта круга Яо переходит в площадь контакта Яэ эллипса (фиг,З). В процессе деформации выдавливается облой 017- 8,После первой осадки плашки 3, 4 и 5,6заменяют на плашки 9, 10 и 11, 12 и размещают их на прутке так, чтобы между их торцами находился наклонный стык, а торцы ихбыли расположены друг к другу симметрично (фиг.4), При этом расстояние от оси стыка А - А равноодинаково к торцам плашек(2 = 2 )Зажав плашками 9, 10 и 11, 12 пруток с,усилием Рз, выполняют осадку вдоль оси,сдвигая плашки навстречу друг к другу сусилием Ро (фиг.5), Таким образом, контактная поверхность с площади эллипса Яз./вновь переходит в площадь круга Яо . Приэтом площадь сварки Яш располагается какв сечении прутка Яо, так и в кольцевом облое02 выдавленного металла (обычно отношение Яш = 1,2 Яо),Не изменяя сдавливания плашек 9, 10и 11, 12, усилием Рз - растягивают сечениеЯш с усилием, равным разрывной прочности данного прутка (Рр) для сечения Яо. Возможны два исхода: или сечение Яшвыдерживает растяжение Рр, или нет.Рассмотрим случай обрыва в сечении Яш,Вывод - факторы выполнения этапов нафиг.2 - 5 не обеспечивают качественное соединение, т.е. Яоф Яэф Яо . Действия; увеличи 1ваем вдвое цикл переходов Яо-ф Яз ЯоНаращивание циклов ЯофЯфЯо выполняемдо тех пор, пока получим результат, чтоусилие Рр не разрушает Яш,Продолжим операции для случая, когдаРр не разрушает с первого цикла ЯфЯ+Я.сечение Яш, Тогда снимаем усилие зажатияР с плашек 9,10 и 11, 12, отводим их отстыка А - А на равные расстояния 1 з и 1 з,выбранные в пределах 0,1 - 0,4 О, вновьсжимаем с усилием Рз (фиг,7) и сдавливаемпруток путем перемещения плашек 9, 10 и11, 12 навстречу друг другу с усилием Ро.Выполнив сдавливание, снимаем усилиезажатия, извлекаем пруток из плашек и пассатижами отламываем одновременно облои Оз, 02 и 01, Соединение выполненокачественно и надежно.Выполнение указанных действий вносит в процесс сварки следующие элементы,позволяющие достичь цели изобретения.В момент соприкосновения и смятияторцовые поверхности развиваются поплощади соприкосновения, переходя с контакта, обуслдвливдемой площадью Яо круга к площади Яз эллипса. При этом совместно растягивдемые поверхности обнажают ювенильные слои и образуются очаги схвдтывания,Полученные очаги схватывания при переходе из Яо круга к Я эллипса чередуются с дефектами непровдра. Для развития узлов схватывания и вытеснения из зоны контакта микроучастков непроваров необходимо их движение в процессе деформирования перенаправить от оси прутка к внешней поверхности, для чего дефорли. рование ведут так, чтобы площадь поверхности взаимодействия переходипд из Я, в Яо.Соотношение площади очагов схватывания (Ясх) к площади несоединенных участков Яяс) характеризует качество сварного соединения и в процессе сварки может быть установлено, как на этапе сварки перехода (ЯоЯэ), так и на другом этапе Яз-Яо) путем приложения после сварки кратковременной растягивающей нагрузки, равной Рр свариваемого материала, к соединенному участку. В виду того, что Ясх/Янс буде зависеть, кроме степени деформации, также и от степени загрязненности соединяемых поверхностей, включая появление жидкого конденсата влаги на поверхности, внесение коррективов на изменение атмосферных условий. по сравнению со стандартными условиями заводской настройки, оператору удобно вносить путел увеличения числа циклов процесса (Яр-Яэ-"Яо) в двд ипи три раза. Число циклов устанавливается по контрольному образцу сварки, когда после вь . полнения операций (Яо - Яэ -+ Ял) растягивающая нагрузка Рр не разрушает образец. Выполнение сварных соединений прутков с различным смещением одной половины сечения прутка относительно другой вносит изменения в механические характеристики по сравнению со смежными учдстками, прилегающими к месту сварки. Поэтому уменьшение участка выполненной сварки, например с длины 0,20,9 б до ме 1 нее 0,1 д при выполнении перехода Я;+Я, улучшает механические характеристики сварного прутка.После выполнения перехода Я-фЯо и нагружения проводится заключительная опера ци я осадки симметрично расположенными плашками на длине 3,1 - О;4 б. Смысл этой операции состоит в спедующих трех моментах: во-первых, образую щийся при этом грат по обьему в пять-шесть раз меньший, чем при сдавливан,;и (Я;фЯ1, все же рдзрывдет ранее выполненный ео вместе с предыдущим можно легко удд.например, пассатижами; во-вторых, заключительная осадка вытесняет в облай (грат)объем металла, подвергшегося растягивающему усилию, что повышает качество и надежность при эксплуатации сварногосоединения; в-третьих, меньший вытесненный объем позволяет сблизить кромкивстречных плашек без их поломки на расстояние, равное или даже меньшее 0,01 б,что в свою очередь позволяет легко отсоединять основание аблая (грата) от прутка, аследовательно, можно отказаться от специальных заостренных плашек для срезанияграта или дополнительной операции по срезанию грата,Таким образам, выполнение перечисленных технологических приемов в предлокенном способе позволяет получитьсоединение повышенного качества при сопутствующем контроле в различных нестандартных условиях и отказаться отспециальных приемов по зачистке и торцовке соединяемых концов прутка, Качество соединения повышается при изменении в. процессе деформирования плоскости контакта деталей по схеме ЯоЯэфЯо При этомв случае изменения условий сварки, влияющих на качество сварки, можно путем по(вторного циклирования Яо-Яэ Бо и т.д,повысить качество сварного соединения.Кроме того, уменьшение обьема деформированного материала на заключительномэтапе сдавливания до 0,1 - 0,4 б пруткаулучшает качество прутка из-за выноса возможных дефектов, возникших при растягивающих нагрузках, а наклеп металла всварном шве будет уменьшен, что благоприятно сказывается на эксплуатационныхпараметрах изделия.Пример осуществления способа.Предложенный способ был опробован вэкспериментальном порядке при сращивании алюмамедных прутков диаметром 8 ммс последующим их волочением на машинахтипа ДХЛЦ. Качества соединения обеспечивает его безотрывность при волочении до диаметра проволоки менее 1 мм.Экспериментальный подбор режима сварки выполняли на алюмомедном прутке8 мм. Следующие параметры были определены экспериментально:Ассимметричное положение плашек при выполнении перехода Яо+Яэ составило 1,2 - 4,4 мм, т.е, от 0,15 б до 0,55 б прутка,Следовательно, при переходе ЯэЯ, когдаплашки наложены симметрично, асимметрия выравнивалась с 4 мм до 0,5 мм, чта соответствовало переходу с 0,5 б-ф 0,06 б прутка, При уменьшении сдвига плашек менее 0,5 б качество сварного соединения50 5 10 15 20 25 30 35 40 ухудшалось на столько, что многократное осаживание не помогало, и при воздействии усилия Рр происходил разрыв прутка в месте сварки. При увеличении сдвига более0,55 б каество сварного соединения ухудшается из-за возможных смещений концов прутков при их совместном осаживании.Вторым экспериментальным параметром было определение длины осадка прутка на заключительном этапе дефармирования, Экспериментально установлена (путем подбора) следующая зависимость между диаметром (б) прутка и длиной прутка (2 з), которую вытесняют в грач (фиг.9), Так, для диаметра 8 мм величина 2 з = 0,38 б= 0,38 х 8 = 3,04 мм.Критерием оптимальности величины 2 з служили два фактора; во - первых, вытеснение участка растяжения и залечивание вероятных микротрещин и, во-вторых, максимально возможное сближение концов плашек, а следовательно, малая толщина основания грача (Оз) и легкое его удаление . Экспериментально установлено, чтопри влажности воздуха 50;4 для качественно выполненной сварки достаточен следующий цикл соединений: Бо-фаз - повторить два раза, Я. - 5 о - один раз. Я-йо - заключительное сдавливание,При влажности свыше 85", достаточен цикл соединенил следующий:с(8 о+Зэ) + (Б офтпэ) + Бзф а) + (Я Яэ) + (Яэ. -Я ) + (Я"), где индексы при 3, Ь", Я" - порядковые номера образования стыковой поверхности.Уменьшение длины сдавливаемага прутка в зоне его сварки менее 0,1 б на заключительном этапе прив дит к ухудшению качества прутка; так как при этом не удаляются дефекты, возникающие при растяжении прутка, и его прочность снижается, При увеличении длины свыше 0,4 б зона сварного соединения получает дополнительную нагартовку, которая не способствует улучшению качества, так как все возможные поры и дефекты, образовавшиеся при растяжении, удаляются при меньшей длине сжимаемого прутка, а дополнитель ная нагартавка приводит к ухудшению изгибоустойчивости и эксплуатационных свойств сваренного прутка (изделия).Значение способа сварки состоит еще в том, что он обеспечивает бездефектную сварку, например, жил кабелей в муфтах. Тем самым достигается высокая прочность и отсутствие потерь энергии на нагрев ме 1687402стэ сварки в муфте, обеспечивается высокаянадежность при эксплуатации,Надежность и качество сварного соединения существенно повышаются, если 5 правильно выбран угол наклона а соединяемых поверхностей прутка, Этот угол является производной величиной ассиметричного размещения плашек и выбирается в пределах 20 - 60 экспериментально, 10 Угол а = 20 соответствует сдвигу плашек, а угол а = 60 - максимальному. При уменьшении угла менее 20 качество сварного соединения невысокое во многом из-за осевой рыхлости соединения. 15 При угле а более 60 надежность и качество сварного соединения также невысокие из-за соскальзывания и смещения концов прутков при их совместном осаживании, что не исправляется при последую щих осадках. При многократных осадках возможно варьирование угла а в указанных пределах.Формула изобретения Способ холодной стыковой сварки прутков, включающий многократную осадку ,соединяемых концов с ориентированием сварного стыка под углом, отличным от прямого, к продольной оси прутков, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва прутков из монометаллических материалов при сопутствующем контроле, после первоначальных осадок производят дополнительные осадки зоны сварного соединения в симметрично установленных одна относительно другой плашках, растягивают сварной шов и создают в нем напряжения, равные а пределу прочности материала прутков, после чего производят дополнительную осадку места растяжения на длине, равной 0,1 - 0.4 диаметра свариваемых прутков,1687402 г.д Р 9 Фиг 9 оставитель Э.Ветроехред М,Моргентал едактор З.Ходакова орректор Л.Беск каэ 3668 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 изво