Способ сварки трением и устройство для его осуществления
Изобретение относится я способам и устройствам для сварки различных материалов с помощью трения. Цель изобретения - повышение качества, интенсивности, экономичности и расширение технологических возможностей процесса. Одной из заготовок в процессе нагрева сообщают колебательное поворотное движение, с частотой 200-3600 колебаний в 1 мин и амплитудой 3-50 мм. Усилие сжатия заготовок составляет 0,05-1,2 кг/мм2. При использовании указанных, экспериментально определенных режимов сварки, удается получить, качественное соединение без применения проковки в конце сварки. Устройство для осуществления способа содержит механизм создания колебательного движения, который выполнен в виде двух валов, установленных параллельно оси одного из зажимов. Один из валов является приводным и на нем с возможностью взаимодействия с зажимом установлен силовой эксцентрик. Симметрично относительно силового эксцентрика и с разворотом относительно него на 180o на этом же валу установлены уравновешивающие эксцентрики. На другом валу с возможностью взаимодействия с уравновешивающими эксцентриками установлены уравновешивающие массы. Привод осевого сжатия, используемый в устройстве, выполнен в виде самотормозящихся винтов, установленных с возможностью взаимодействия со вторым зажимом и несущих маховые массы и звездочки. Последние охватываются цепью, на одном конце которой закреплен груз, а другой связан с силовым элементом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способам и устройствам для сварки различных материалов с помощью трения. Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повышение качества, интенсивности и экономичности процесса сварки. На чертеже изображена схема устройства для осуществления описываемого способа сварки трением. Устройство состоит из приводного двигателя 1 с регулируемой частотой вращения, зксцентрикового вала 2, на котором посажены силовой эксцентрик 3 привода шпинделя 4 и зажима 5 и эксцентрики 6 привода уравновешивающих масс 7. Шпиндель 4 и уравновешивающие массы 7 соединены шатунами 8. На конце вала 2, противоположном приводному двигателю 1, установлен тормоз 9. Зажим 10 и траверса 11 закреплены на шпинделе 12, установленном в направляющей 13 подвижно в осевом направлении. В траверсе 11 закреплены гайки 14, в которые входят винты 15. На винтах 15 установлены маховые массы 16 и звездочки 17, охватываемые грузовой цепью 18, соединенной одним концом с грузом 19, а другим с силовым приводом 20. Шпиндель 4 имеет дополнительные проушины 21,22 свариваемые детали (трубы). На уравновешивающих массах установлены пальцы 23. Геометрическая ось колебания шпинделя 4, ось вращения эксцентрикового вала 2 и ось колебания вала масс 7 расположены в одной плоскости. Работа устройства происходит следующим образом. Приводной двигатель 1 вращает эксцентриковый вал 2. При его вращении благодаря эксцентрику 3 и шатуну 8 сообщают шпинделю 4 колебательное движение, а вместе с ним зажиму 5 и свариваемой детали 22. Благодаря эксцентрикам 6 уравновешивающим массам 7 сообщают так же, как и шпинделю 4, круговые колебания. Как известно, при вращении массы, центр тяжести который смещен относительно оси вращения, возникает центробежная сила. Такой массой являются эксцентрик 3 и охватывающая его головка шатуна с подшипником. Эта сила в устройстве уравновешивается эксцентриками 6 с охватывающими их головками шатунов и подшипников. Их суммарная центробежная сила равна и противоположна центробежной силе эксцентрика 3 с головкой и подшипником шатуна. Кроме того, при знакопеременном колебании шпинделя 4, зажима 5 и свариваемой детали 22 возникает инерционная сила, которая уравновешивается уравновешивающими массами 7 определенной величины и колеблющимися в противофазе колебаниям шпинделя 4. Для изменения величины амплитуды колебания детали 22 шпиндель имеет несколько проушин 21, которые расположены на разных радиусах от оси шпинделя 4, а для изменения амплитуды колебания уравновешивающих масс 7 пальцы 23 шатунов их привода имеют возможность их установки на разных радиусах от оси колебания масс 7. Сварку трением осуществляют следующим образом: с помощью привода 20 и цепи 18 поднимают груз 19 в исходное положение. Одновременно с этим цепью 18 и звездочками 17 приводятся во вращение винты осевого усилия 15, которые отводят зажим 13 в исходное положение. Головку шатуна эксцентрика 3 соединяют с соответствующей проушиной 21, которая обеспечивает колебание шпинделя 4 и соответственно и одной из свариваемых труб, установленной в зажиме 5. Другая свариваемая труба устанавливается в зажиме 13. Затем, исходя из сечения свариваемых труб, устанавливают соответствующей величины груз 19, обеспечивающий необходимое удельное давление при нагреве, переключают привод 20, например гидропневмоцилиндр, на обратный, ход, благодаря чему соединенная с ним ветвь цепи ослабевает, после чего винты 15 приводятся во вращение опускающимся грузом 19, создавая необходимое удельное давление нагрева. Устанавливают соответствующего веса сменные грузы на уравновешивающиеся массы 7, исходя из момента инерции колеблемой свариваемой трубы, чем обеспечивают уравновешенность сварочной машины. Приводным двигателем 1 задают необходимую частоту вращения валу 2, и по достижении температуры сварки приводной двигатель выключают. Оптимальные технологические параметры сварки определены опытным путем и находятся в пределах: частота колебаний в 1 мин 200-3600; удельное давление нагрева 0,05-1,2 кг/мм2; амплитуда колебания 3-50 мм. Значение минимальной амплитуды определено из проведенных экспериментальных сварок как прямоугольных образцов, так и трубчатых, и составляет при максимальной частоте, равной 3600 колебаний в 1 мин, 3 мм. При меньшем значении амплитуды процесс сварки протекает недостаточно интенсивно и не обеспечивает качественной сварки. Экономичность процесса достигается благодаря тому, что при сварке с использованием колебаний требуется гораздо меньшее осевое усилие сжатия свариваемых деталей, чем в том случае, когда сварку производят путем вращения одной из свариваемых деталей. Следовательно, на создание меньшего усилия требуется затратить меньше энергии. Кроме того, при меньшем давлении стык не теряет устойчивости при меньших толщинах стенок свариваемых труб, что расширяет технологические возможности способа. Дополнительная экономия энергии достигается и за счет того, что, как было установлено в проведенных опытах, высокое качество сварки обеспечивается без применения проковки.
Формула изобретения
1. Способ сварки трением, при котором одной из сжатых осевым усилием деталей сообщают поворотное колебательное движение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества, интенсивности, экономичности и расширения технологических возможностей процесса, его ведут при частоте 200 3600 колебаний в 1 мин, амплитуде перемещения 3 50 мм и усилии сжатия 0,05 1,2 кг/мм2 без дополнительного усилия проковки. 2. Устройство для сварки трением, содержащее зажимные патроны свариваемых деталей, привод осевого сжатия и механизм создания колебательного движения, отличающееся тем, что механизм создания колебательного движения выполнен в виде двух установленных параллельно оси одного из зажимов и в одной плоскости с ней валов, один из которых связан с приводом вращения, на нем с возможностью взаимодействия с зажимом установлен силовой эксцентрик и симметрично относительно силового эксцентрика и с разворотом относительно него на 180oС установлены уравновешивающие эксцентрики, а на другом валу с возможностью взаимодействия с уравновешивающими эксцентриками установлены уравновешивающие массы, кроме того, привод осевого сжатия выполнен в виде установленных с возможностью взаимодействия с вторым зажимом самотормозящихся винтов с размещенными на них маховыми массами и звездочками, цепи, на одном конце которой закреплен груз и которая охватывает звездочки, а также силового привода, связанного с другим концом цепи.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2000
Извещение опубликовано: 20.11.2000
