Способ сварки давлением с подогревом

Изобретение может быть использовано при сварке давлением, например, на рельсосварочных предприятиях. Осуществляют механическую обработку торцов соединяемых деталей, их стыковку и нагрев стыка до температуры сварки. Нагрев стыка производят до температуры (Асз+300)°С÷(Асз+400)°С с выдержкой при этой температуре для аустенизации зоны стыка. После осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С и затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды. Полученные сварные соединения не имеют грата и обладают механическими свойствами, равноценными основному металлу. Использование способа позволит повысить надежность и безопасность железнодорожных путей, а также их долговечность. 1 табл.

 

Изобретение относится к области сварки давлением и может быть использовано во всех отраслях хозяйств.

Известен способ электроконтактной сварки, заключающийся в том, что первоначально стык разогревается до температуры сварки теплом, выделяемым при прохождении электрического тока в зоне контакта, а затем к торцам прикладывается сжимающее усилие [Транспортное материаловедение. Берлин В.И., Захаров Б.В., Мельниченко П.А.; Под ред. Б.В.Захарова. - М.: Транспорт, 1982 г., стр.129].

Недостатком этого способа является то, что образование качественного соединения за счет пластической деформации соединяемых поверхностей с окисным пленками на торцах, образованными в процессе механической обработки, крайне затруднено и трудоемко. Разрушение же окисных пленок возможно только при поверхности торцов до оплавления. При этом, при приложении усилия осадки расплавленный металл вытесняется из стыка и образуется грат, удаление которого крайне затруднено. При этом способе значительное количество металла (до 50 мм на стык) сгорает.

Известен способ сварки давлением с подогревом, при котором соединяемые детали механически обрабатывают, стыкуют, прижимают, производят нагрев стыка и при достижений температуры сварки прикладывают дополнительное сжимающее усилие. [А.С. №1804986, В23K 20/00, 31/03, БИ №12, 1993 "Способ сварки давлением с подогревом" В.В.Губарев, А.С.Липатов и др.].

Недостатком способа является снижение в зоне стыка после сварки физико-механических свойств, как например, твердости на 100-150 ед. НВ и прочности на 10-20%. Снижение физико-механических свойств обусловлено тем, что кратковременный нагрев металла до температуры сварки в зоне стыка ниже требуемой температуры закалки, обеспечивающей формирование структуры с заданной твердостью и прочностью.

Техническим результатом является повышение твердости и прочности в зоне стыка за счет формирования мелкодисперсной структуры металла.

Технический результат достигается тем, что в способе сварки давлением с подогревом, при котором собирают встык соединяемые детали из стали, нагревают стык и прикладывают сжимающее усилие с последующей осадкой, причем нагрев стыка производят до температуры (Асз+300)°С÷(Ас3+400)°С с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, а после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С и затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды.

Аустенизация сталей при температуре (Ac3+300)°C÷(Асз+400)°С и последующее охлаждение стыка в соответствии с приведенным выше режимом обеспечивают повышение твердости в зоне стыка до 350-450 ед. НВ и формируют мелкодисперсную структуру.

После окончания сварки соединение не имеет грата и, следовательно, искажения прокатных волокон, что исключает образование концентраторов напряжения. Все это повышает твердость и прочность сварного стыка до свойств основного металла.

Пример реализации способа. Например, сваривают рельсы Р65 из стали М76. Перед сваркой торцы рельсов механически обрабатывают. Рельсы стыкуют в сварочной установке, совмещают по периметру, выравнивают по рабочей грани поверхности катания. Затем проводят аустенизацию стыков. Например, производят индукционный нагрев при температуре (Ас3+350)°С и выдерживают при этой температуре 15 сек, затем к торцам прикладывают сжимающее усилие с последующей осадкой, а после осадки стык охлаждают воздушно-водной смесью до температуры, как например (Мн+350)°С, а затем воздухом до температуры окружающей среды.

Результаты испытания сведены в таблицу.

Таблица 1

Твердость и прочность объемно закаленных рельсов Р65 (в зоне стыка) при различных технологиях сварки
Способ сваркиТвердость рельсов в зоне стыка, ед. НВНагрузка разрушением Рн рельсов при статическом поперечном изгибе с пролетом 1 м, кН
Сварка давлением с подогревом (по а.с. №1804986)2901880
Сварка давлением с подогревом (по предлагаемому техническому решению)3402260

Полученные сварные соединения имеют механические свойства, равноценные основному металлу. Грат отсутствует.

Предлагаемый способ сварки позволяет сократить отходы при сварке за счет отсутствия грата, повысить твердость и прочность стали в зоне стыка.

Использование способа, как например на рельсосварочных предприятиях железнодорожного транспорта, позволит повысить надежность и безопасность железнодорожных путей, повысить их долговечность.

Способ сварки давлением с подогревом, при котором собирают встык соединяемые детали из стали, нагревают стык и прикладывают сжимающее усилие, отличающийся тем, что нагрев стыка производят до температуры (Ас3+300)°С÷(Ас3+400)°С с выдержкой при этой температуре для осуществления аустенизации зоны стыка, а после осадки стык охлаждают воздушно-водяной смесью до температуры Мн°С÷(Мн+400)°С, и затем охлаждают воздухом до температуры окружающей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам изготовления слоистых металлических изделий с узором на их поверхности, характерным для дамасской стали, и может быть использовано в металлургическом производстве при изготовлении заготовок для ножей, клинков и других режущих инструментов, а также самих ножей и клинков.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления многослойных полых и оболочковых деталей из тонколистовых материалов.

Изобретение относится к области сварки давлением, а именно к вакуумированию заготовки для сварки совместным прессованием разнородных материалов, и применяется при изготовлении биметаллических изделий.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к средствам и устройствам, используемым при производстве биметаллических изделий. .
Изобретение относится к технологии изготовления биметаллических цилиндрических изделий с внутренним плакирующим покрытием. .

Изобретение относится к технологии изготовления лейнеров для длинномерных цилиндрических изделий, например для корпусов цилиндров плунжерных насосов и т. .

Изобретение относится к обработке давлением волокнистых композиционных материалов (ВКМ) и служит для производства продольноармированных труб различного типоразмера.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам изготовления слоистых стальных изделий с узором на их поверхности, характерным для дамасской и булатной стали, и может быть использовано в металлургическом производстве при изготовлении заготовок для ножей, клинков и других режущих и колющих инструментов, самих ножей и клинков, а также средств индивидуальной защиты человека - щитов, бронежилетов и др

Изобретение относится к способу малодеформирующей диффузионной сварки керамических элементов, к изготовленным таким способом монолитам и их применениям
Изобретение относится к сварке давлением и может быть использовано при соединении стыков железнодорожных, трамвайных и других транспортных рельсов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления биметаллической ребристой трубы, применяемой в газожидкостных теплообменниках нефтеперерабатывающей, газовой, химической, энергетической и других отраслей промышленности
Изобретение относится к области изготовления композиционных материалов для получения заготовок и полуфабрикатов и может быть использовано в авиационной и космической технике для изготовления деталей с повышенными эксплуатационными свойствами. Способ включает получение заготовки путем набора пакета из пластин алюминиевого сплава и промежуточных слоев композиционной составляющей, нагрев пакета и приложение к нему сжимающего усилия для обеспечения диффузионной сварки, после чего полученную заготовку подвергают дальнейшей обработке путем интенсивной пластической деформации всесторонней ковкой с последовательной сменой направления деформирования по трем осям координат заготовки со ступенчатым снижением температуры деформирования до достижения в объеме заготовки степени накопленной деформации не менее 3. Изобретение позволяет получить алюминиевый композиционный материал с ультрамелкозернистой структурой, обладающий повышенными эксплуатационными характеристиками. 1 пр.

Изобретение может быть использовано для соединения материалов на основе алюминия. Между двумя соединяемыми материалами прокладывают материал прокладки, состоящий из сплава, содержащего в качестве основных компонентов цинк и алюминий; или цинк и магний; или цинк, магний и алюминий; или цинк, медь и алюминий; или цинк, олово, алюминий; или цинк, серебро и алюминий. Нагревают оба материала до температуры, которая вызывает при их сдавливании эвтектическую реакцию компонентов прокладки с алюминием. Вытесняют пленку оксида алюминия вместе с расплавом с границы раздела. При этом выполняется одно или оба из следующих условий: давление при соединении составляет от 5 МПа или до 30 МПа, а отношение шероховатости Ra поверхности обоих соединяемых материалов к толщине t материала прокладки составляет от 0,00003 до 0,06. Способ обеспечивает соединение металлов на воздухе при низкой температуре и низком давлении без использования флюса, минимизирует их деформацию. Указанным способом соединения получены различные детали, такие как раздельно литой блок головки двигателя, сепаратор топливного элемента и полупроводниковый компонент. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу холодной сварки давлением деталей из высокопрочных материалов. Предварительно очищают контактные поверхности деталей и размещают пластичную прокладку между ними. При этом используют металлическую прокладку с механическими свойствами при максимальной пластической деформации, меньшими механических свойств материалов свариваемых деталей. Прокладку предварительно перфорируют и перфорации заполняют разбавленной азотной кислотой. Сварку проводят в три этапа. Вначале предварительно деформируют прокладку до полного смыкания перфораций с выжиманием из них остатков разбавленной азотной кислоты. Затем выдерживают под давлением на период химического взаимодействия упомянутой кислоты с окисными слоями соединяемых металлов. Окончательно деформируют до образования металлических связей на контактных поверхностях. Толщину прокладки берут такой, чтобы суммарная степень деформации ее была не менее 60% и не более 90%, степень деформации на первом этапе до смыкания отверстий перфорации была не более 20%, а на последнем этапе - не менее 50%. Изобретение позволяет повысить производительность и эффективность способа путем создания надежного металлического соединения деталей без предварительного их нагрева. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Способ может быть использован для изготовления диффузионной сваркой моноблочной детали для турбомашины, в частности вала, или диска, или моноблочного лопаточного кольца. Вокруг оправки (12) формируют заготовку детали. Заготовка содержит несколько кольцевых коаксиальных и наложенных друг на друга вокруг оправки слоев независимых колец (10) из металлических проволок. Кольца могут быть замкнутыми или разомкнутыми и предварительно сформированы. Между слоями проволок может быть расположен слой керамических волокон, покрытых металлом. Заготовку подвергают горячему изостатическому прессованию для получения моноблочной детали. Способ позволяет получить изделие круглой и некруглой формы. В случае необходимости полученную деталь подвергают механической обработке. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Способ изготовления сплошных биметаллических изделий включает получение сборной заготовки, состоящей из заготовки сердечника и заготовки оболочки с донной частью, и последующее совместное горячее прессование сборной заготовки в матрицу с приложением усилия к ее заднему торцу. При этом предварительно определяют диаметральные размеры заготовки оболочки и заготовки сердечника из условия равенства вытяжек слоев при прессовании. Проводят пробное прессование сборной заготовки. Вырезают образец из срединной части отпрессованного биметаллического изделия, на котором готовят поперечный шлиф. Определяют фактический диаметр сердечника, после чего корректируют диаметр исходной заготовки сердечника, величина которого регламентирована математической зависимостью. Технический результат заключается в получении сплошных биметаллических изделий с требуемыми геометрическими размерами слоев при минимальном количестве итераций. 1 ил., 2 табл.
Наверх