Устройство для холодной сварки металлов внахлестку

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

C0L114AJlHCÒÈ×ÅÑlÈХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) (59 4 В 23 К 20/ОО!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2832563/25-27 (22) 25.10.79 (46) 23.05.86. Бюл. 1(19 (72) А.К. Евдокимов, М.А. Архангельский, Е.В. 10дахин, В.Ф. Кузин и Б.А. Хенкин (53) 621.791.!2 (088.8) (56) Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 197), с.. 386.

Кузин В.Ф. и др. Холодная сварка давлением. Учебное пособие. Тула:

ТПИ, 1977, с. 46, р. 31. (54)(57)1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХОЛОДНОЙ

CBAPKH МЕТАЛЛОВ ВНАХЛЕСТКУ, состоящее из верхнего и нижнего пуансонов со ступенчатыми рабочими выступами, меньшие из ступеней которых расположены со стороны авариваемых изделий, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности сварного щва путем интенсификации схватывания металла в периферийных участках шва, рабочие выступы каждого из пуансонов снабжены ребрами, расположенными на меньшей его ступени, высотой, не превышающей высоты большей ступени рабочего выступа.

1232434 наклонены к большей ступени рабочего выступа в сторону, противоположную наклону ребер к большей ступени рабочего выступа нижнего пуансона.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что стенки ребер выполнены наклонными к осно„ванию ребер.

3. Устройство по пп. 1 и 2,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что ребра расположены под углом к большей ступени рабочего выступа.

4. Устройство по пп. 1-3, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что ребра рабочего выступа верхнего пуансона

5. Устройство по пп. 1-4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что ребра рабочего выступа верхнего пуансона смещены на полшага относительно ребер рабочего выступа нижнего пуансона.

Изобретение относится к области сварки, а именно к оборудованию для холодной сварки.

Известно устройство для холодной сварки металлов давлением внахлестку, состоящее из верхнего и нижнего пуансонов, с деформирующими выступами, высота которых обычно равна .разности между начальной толщиной соединяемых участков деталей и их конечной толщиной после деформаq (1) .

Однако такое устройство не позволяет получить достаточно прочный шов в изделии из-за того, что при больших степенях деформации, присущих рассматриваемому процессу, сварной шов соединяется с деталью тонкой перемычкой, по которой и разрушается иэделие, работающее под нагрузкой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для холодной сварки металлов внахлестку, состоящее из верхнего и нижнего пуансонов со ступенчатыми рабочими выступами, меньшие из сту» пеней которых расположены со стороны свариваемых изделий (2) .

Однако известное устройство дает недостаточно прочный шов из-за слабого схватывания металла в зоне под меньшей ступенью рабочего выступа ввиду снижения в процессе сварки в этой области гидростатического давления. В этом случае при разрушении шва детали, работающей под нагруэкой, вначале разъединяются периферийные поверхности схватывания, а затем с увеличением нагрузки разрушается перемачка шва по утоненной ее

S части, Цель изобретения — повышение прочности сварного шва путем интенсификации схватывания металла в периферийных участках шва. 6 Цель достигается тем, что в устройстве для холодной сварки метал-, лов внахлестку, состоящем из верхнего и нижнего пуансонов со ступен-,, чатыми рабочими аыступами, меньшие из ступеней которых расположены со стороны свариваемих изделий, рабочие выступы каждого их пуансонов снабжены ребрами, расположенными на меньшей его ступени, высотой, не превы20 шающей высоты большей ступени рабочего выступа.

Стенки ребер выполнены наклонными к основанию ребер.

Ребра расположены под углом к большей ступени рабочего выступа.

Ребра рабочего выступа верхнего пуансона наклонены к большей ступени рабочего выступа в сторону, проти30 воположную наклону ребер к большей ступени рабочего выступа нижнего пуансона.

Ребра рабочего выступа верхнего пуансона смещены на полшага относительно ребер рабочего выступа нижнего пуансона.

В процессе деформирования соединяемых деталей пуансонами с ребрами

Устройство состоит из верхнего 1 и нижнего 2 пуансонов со ступенчаты- 0 ми рабочими выступами 3 и 4, на меньших ступенях которых выполнены ребра 5 и 6, расположенные со стороны свариваемых изделий. При холодной сварке алюминиевых капсул с крышками оптимальная степень деформации, определяемая отношением половины толщины сварного шва (1 „) к толщине

3 1232 металл заполняет межреберное пространство рабочих выступов, образуя как бы сплошной выступ, который создает в зоне схватывания поверхностей в периферийной части шва соответствующее гидростатическое давление и растекаемость этих поверхностей, что способствует прочному схватыванию свариваемых поверхностей в зоне перемычки, такому же, как и в зоне 1О сварного шва. При этом образуется утолщенная ребристая перемычка. Прочность шва в предлагаемом устройстве значительно выше, чем прочность соединения деталей в известном. 15

Кроме того, для дополнительного повьппения гидростатического давления в зоне формирования ребер на металле и для облегчения разъема пуансонов после сварки без искаже- 20 ния формы изделия стенки ребер на рабочем выступе выполнены наклонными к основанию.

На фиг. 1 представлена схема деформирования фланцев цилиндрической капсулы и крьппки при сварке давлением внахлест инструментом, выполненным по предлагаемому изобретению; на фиг. 2 — верхний пуансон, поперечный разрез; на фиг. 3 — ребро рабочего выступа нижнего пуансона, разрез; на фиг. 4 и 5 — варианты расположения ребер по отношению к большей ступени рабочего выступа; на фиг. б — расположение де- З формирующих ребер на пуансонах при двустороннем деформировании фланцев капсулы (противостоящих); на фиг.7то же, смещенных на полшага К, где

2 к — шаг расположения ребер; на фиг. 8 — капсула, сваренная кольцевым инструментом; на фиг. 9 — уголки, сваренные прямолинейными пуансонами или роликами, на фиг. 10 — уго45 лок, приваренный к листу точечной. сваркой стержневыми пуансонами с ребрами на периферии.

34 4 н к фланца 1 (Я =--- ), берется в н пределах 0,75-0,85. Высота рабочего выступа h определяется разностью толщин (tH — t„ ) ширина рабочего выступа п = (1,2 — 1,5)h.

Высота ребра ЬР = (0,3-0,8)h pasна или меньше высоты большей ступени рабочего выступа, 1 — длина ребра.

Стенки ребра выполнены наклонными под углом к =(1-5 ) для увеличения гидростатического давления на свариваемых поверхностях изделия под деформирующими ребрами и между ними, вызванного затрудненным заполнением межреберного пространства деформируемым металлом, а также для облегчения экстракции изделия из пуансонов.

Наклон стенок выполнен таким образом, что меньшее основание т обращено к свариваемому металлу.

Расположение ребер 5 по отношению к большей ступени рабочего выступа 3 сварочного пуансона 1 показано с рабочего торца пуансона (фиг. 4 и 5). Наиболее оптимальный вариант расположения деформирующих ребер такой, когда расстояние Я между ними равно ширине ребра m которая равна толщине свариваемого фланца. Угол = (1-3 ). Это необходимо также для увеличения гидростатического давления в плоскостях схватывания металлов, создающегося за счет затруднительного выхода деформируемого металла из межреберного пространства, причем этот эффект увеличивается, если наклоны деформирующих ребер в верхнем и нижнем пуансонах выполнить в разные стороны относительно нормали к кромке большей ступени рабочего выступа 6 пуансона 1. Схватывание в межреберной зоне увеличивается за счет появления в плоскости сварки поперечных сдвигов свариваемого металла при его деформировании.

Деформирующие ребра на пуансонах можно изготовить различными способами. Наиболее удобный и производительный — электрофизический способ получения ребер за счет выполнения прорезей в сплошном инструменте.

В этом случае к поверхностям ребер не предъявляют высоких требований по чистоте.

l 232434

Фиа 3

Я 4 ф

Фиг. 7

Сварка давлением предлагаемым устройством (фиг. 1) производится следующим образом.

Свариваемые поверхности изделия перед соединением зачищаются и укладываются в рабочее пространство пуансонов 1 и 2 ° При сдавливании металл заполняет межреберное пространство в инструменте. Происходит схватывание металла под деформирующими выступами 3 и 4 пуансонов в зоне перемычки под ребрами 5 и 6, при этом формируется ребристая утолщенная перемычка ° При разъеме инструмента сваренное изделие удаляется из рабочего пространства.

Применение предлагаемого инструмента для сварки алюминиевых капсул ф 50 мм и толщиной фланца 0,8 мм позволяет повысить прочность капсу10 лы по сварному шву в 1,6-1 8 раза при степени деформации F, 0,8, ширине ребра и межреберного пространства, равными 0,8 мм, при высоте ребра 0,6 мм.

1232434

Составитель В. Влодавская

Техред И.Попович

Корректор C- Черни Редактор Л. Гратилло

Заказ 2729/!5

Тираж 1001

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4