Способ сварки трением

 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке трением, и может быть использовано при сварке деталей, имеющих конические свариваемые поверхности. Цель изобретения - сокращение цикла сварки и уменьшение величины усилия проковки. В процессе нагрева деталей измеряют величину момента сил трения и при изменении знака второй производной момента сил трения на противоположный нагрев прекращают . Уменьшаются энергетические затраты на процесс сварки, так как предотвращается скручивание стержня, ввариваемого в коническое отверстие. За счет прерывания процесса в оптимальные сроки сокращается цикл сварки, а за счет приложения усилия проковки непосредственно после максимального нагрева снижается величина усилия проковки, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (ll) (51)5 В 23 К 20/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4648114/27 (22) 09.02.89 (46) 15.12.91, Бюл. % 46 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) А.Г.Мусин и Л.В.Литвин (53) 621.791.14(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1038147, кл, В 23 К 20/12, 1982, Зкономический патент ГДР

М 236038, кл. В 23 К 20/12, 1986. (54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к сварке трением, и может быть использовано при сварке деталей, имеющих

Изобретение относится к сварке, в частности i(сварке трением, и может быть использовано при сварке деталей, имеющих конические свариваемые поверхности.

Цель изобретения — сокращение цикла сварки и уменьшение величины усилия проковки, На чертеже показана циклограмма процесса сварки, где М вЂ” момент сил трения, и — скорость вращения, Рн — усилие сжатия при сварке, РР— усилие проковки.

Детали с коническими свариваемыми поверхностями придают относительные перемещения и сжимают их осевым усилием.

В процессе нагрева измеряют электрический сигнал, пропорциональный моменту сил трения. В начале процесса скорость возрастания

М увеличивается, с началом упруго-пластиче- . ских деформаций, которые частичйо компенсируют скручивающие стержень усилия, скорость изменения M становится близкой к постоянной (вблизи точек k). В этот момент конические свариваемые поверхности. Цель изобретения — сокращение цикла сварки и уменьшение величины усилия проковки. В процессе нагрева деталей измеряют величину момента сил трения и при изменении знака второй производной момента сил трения на противоположный нагрев прекращают. Уменьшаются энергетические затраты на процесс сварки, так как предотвращается скручивание стержня, ввариваемого в коническое отверстие. За счет прерывания процесса в оптимальные сроки сокращается цикл сварки, а за счет приложения усилия проковки непосредственно после максимального нагрева снижается величина усилия проковки, 1 ил. начинается пластическая деформация стержня и эффективность нагрева снижается, поскольку зона нагрева перемещается от основного свариваемого соединения в зону пластических деформаций стержня (вне эоны сварки), где образовывается дополнительное сварное соединение. Основное свариваемое соединение в интервале между точками О и k 00 греется наиболее эффективно. Исходя из ска- С) занного, наиболее эффективно прерывать а процесс нагрева в точке k — в момен1 наибо- QQ лее эффективного нагрева соединения, когда стержень не сдеформировался полностью и не образовалось дополнительное сварное соединение. Приложение усилия проковки после прерывания нагрева в точке k также намболее эффективно, поскольку температура свариваемого соединения в этот момент близка к максимальной и требуется прикладывать усилия проковки минимальной величины, 30

45 использование дважды продифференцированного сигнала, пропорционального моменту сил трения (М), позволяет регистрировать начальный момейт деформации свэриваемой детали вне зоны сварки — в указанный момент изменяется знак второй производной. С началам нагрева деталей с коническими свэриваемыми поверхностями величина М возрастает до тех пор, пока не произойдет полного скручивания одной из деталей — ввариваемого в коническое отверстие стержня. Скорость изменения — от

dM

l3 t начала процесса возрастает, но по мере увеличения площади "схватывания" конических поверхностей сварного соединения начинает снижаться до нуля (в момент полного скручивания стержня). В указанный период на кривой M = f(t) имеется точка перегиба, соответствующая максимальной

dM скорости роста М, после чего — начинает уменьшаться. Скорость роста M приобретаdM ет значение -, = const тогда, когда часть величины M начинает компенсироваться за счет упруго-пластических деформаций детали (стержня). В этот момент вторая производная

= О. С переходом упругс-пластических

Ф М деформаций в пластические изменяет

cl t знак, Пример. Производили сварку стержней из стали ЭПЗОЗ со сталью Ст,3. Использовали установку типа МСТ2001. Диаметр стержня 25 мм, угол конуса при вершине l0, длина конусной части 45 мм. На пластине из Ст.3 выполняли отверстие глубиной 55 мм при угол конуса 10 .,Параметры режима сварки: количество оборотов n = 12,5 с ";

- сварочное давление Рн =: 50 МПа; давление проковки Р я=-100 МПа.i. Измеряемый пара" метр — момент трения. Измерение момента трения производили с помощью балочки с установленыими на ней тензометрическими датчиками, Полученный сигнал дважды дифференцировали с применением известных схем нэ базе операционных усилителей

КР14ОУД20А. Дважды продифференцированный сигнал подавали на вход нуль-органа, выполненного на базе двухвходового компаратора. Изменение знака напряжения на выходе дифференциатора приводило к переключению компаратора, который, в свою очередь, вырабатывал сигнал, подаваемый в схему, отключающую нагрев и включающую механизм, создающий усилие проковки, Использование способа обеспечивает снижение энергетических затрат на процесс сварки, поскольку не затрачивается энергия на полное скручивание стержня и образование второго сварного соединения; в снижении затрат за счет устранения операции съема грата второго сварного соединения; в сокращении цикла сварки путем прерывания нагрева в оптимальные сроки; в снижении необходимой величины усилия проковки, поскольку усилие проковки прикладыва от непосредственно после максимального нагрева свариваемого соединения.

Оормула изобретения

Способ сварки трением, при котором нагревают соединяемые поверхности путем относительного вращения, измеряют величину момента сил трения, а при достижении определенного значения величин электрического сигнала, характеризующего изменение момента, прекращают нагрев и осуществляют проковку, отличающийся тем, что. с целью сокращения цикла сварки и уменьшения величины усилия проковки при сварке по конусным поверхностям, за величину, характеризующую изменение момента сил трения, принимают вторую производную момента сил трения при его увеличении, а прекращение нагрева осуществляют при изменении знака второй производной на противоположный.

1698018

Составитель Э.Ветрова

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор Н.Король, Заказ 4354 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101