Способ соединения деталей посредством локального холодного стыкового соединения, в том числе клепкой, болтами и лазерной сваркой

Авторы патента:

МЕЙЕР Герд (DE)

ПЕТРИНГ Дирк (NL)

ВОЛЬФ Норберт (DE)

ПОЙКЕР Клаудиа (DE)

B23K26/24 - шовная сварка

Владельцы патента RU 2389591:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу соединения двух или более деталей посредством холодного стыкового соединения и лазерной сваркой и может применятся в различных отраслях машиностроения. Перед лазерной сваркой детали (1, 2) по меньшей мере на одном из наложенных плоских участков (1а, 2а) фиксируют относительно друг друга с геометрическим замыканием посредством локального холодного стыкового соединения. Затем сваривают их между собой лазерным лучом. Шов (4) лазерной сварки располагают в непосредственной близости от места (3) фиксации, обеспечиваемого локальным холодным стыковым соединением. Швы (4) лазерной сварки выполняют прямыми и проходящими параллельно друг другу в непосредственной близости от мест (3) фиксации или отходящими в форме лучей. Эти швы (4) лазерной сварки ориентированы своей длиной в направлении передачи наибольшего усилия. В результате обеспечивается беззазорный контакт деталей, минимальное коробление от сварки. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу соединения двух или более деталей, имеющих наложенные друг на друга плоские участки, посредством лазерной сварки, при котором перед лазерной сваркой детали по меньшей мере на одном из наложенных плоских участков фиксируют относительно друг друга с геометрическим замыканием посредством локального холодного стыкового соединения, предпочтительно клепкой или болтами, и затем сваривают между собой лазерным лучом.

Способ, содержащий вышеназванные признаки, известен из документа ЕР 0988917 В1. В известном способе формованную деталь, изготовленную точным литьем, применяют в качестве первой детали, а тонкостенный легкий строительный профиль с прямоугольным сечением используют в качестве второй детали, причем детали фиксируют относительно друг друга клепкой и затем сваривают лазерным лучом, при этом на внешней стороне первой детали проходят угловые швы. В другом варианте реализации известного способа два легких строительных профиля с одинаковым поперечным сечением устанавливают встык торцевыми сторонами и сначала соединяют посредством плоских полос, которые крепятся при помощи заклепок на противолежащих сторонах профилей, и затем соединяют лазерной сваркой, при этом угловой шов формируют по краям плоских полос.

В основе изобретения лежит задача выявления такого вида и расположения швов, полученных лазерной сваркой в способе с указанными выше признаками, что в оптимальной степени используется беззазорный контакт деталей, обеспечиваемый натяжным усилием локального холодного стыкового соединения (реализованного клепкой или болтами), при этом поступление тепла в детали при лазерной сварке по возможности снижено.

Поставленная задача согласно изобретению решается за счет того, что швы лазерной сварки располагают в непосредственной близости от места фиксации, обеспечиваемого локальным холодным стыковым соединением, в частности в непосредственной близости от заклепки или болта, причем швы лазерной сварки соответственно выполнены прямыми и проходящими параллельно друг другу в непосредственной близости от мест фиксации или выполнены отходящими в форме лучей, и эти швы лазерной сварки ориентированы своей длиной в направлении передачи наибольшего усилия.

Предпочтительные варианты реализации изобретения приведены в зависимых пунктах формулы.

Далее изобретение описывается на примерах со ссылкой на иллюстрирующие основную концепцию чертежи. В примерах для реализации локального холодного стыкового соединения используется соединение клепкой, при этом могут применяться другие варианты локального холодного стыкового соединения, например болты, скобы или точечное приклеивание.

На фиг.1-3 показана соответствующая область двух соединяемых деталей 1 и 2, имеющих наложенные друг на друга плоские участки 1а и 2а. На указанных плоских участках 1а и 2а перед соединением двух деталей 1 и 2, например, посредством лазерной резки выполнены отверстия, расположенные в точной последовательности так, что позиционирование и фиксация деталей 1 и 2 обеспечиваются только введением заклепок 3а (или альтернативно болтов). Отдельное оборудование или инструменты, которые, как правило, являются дорогостоящими, могут не использоваться. Понятно, что при соответствующих размерах наложенных друг на друга участков 1а и 2а на расстоянии от рядов заклепок 3а, показанных на фиг.1 и 3, могут быть предусмотрены дополнительные ряды заклепок. В качестве заклепок 3а предпочтительно используются закладные заклепки, обеспечивающие соединение деталей 1 и 2 при вводе заклепок только с одной стороны.

Для того чтобы оптимальным образом использовать создаваемый аксиальным усилием заклепок 3а беззазорный плоский контакт соединяемых деталей 1 и 2 в особенности вблизи мест 3 фиксации, предусмотрено расположение шва 4, образуемого при лазерной сварке в непосредственной близости от каждой заклепки 3а, то есть так близко, как возможно, к заклепке 3а. За счет подобного, в некоторой степени точечного, выполнения сварного шва 4 при лазерной сварке в соединяемые детали 1 и 2 вводится незначительное количество тепла, так что не возникает коробление.

На фиг.1 показана в качестве примера возможность концентрического расположения сварного шва 4 лазерной сварки по отношению к центральной оси 3b образованного заклепкой 3а места 3 фиксации, при этом швы 4 выполнены непрерывными и круговыми. Из фиг.1 видно, что круговые сварные швы 4 лазерной сварки имеют ширину, согласованную с величиной возможной нагрузки.

На фиг.2 и 3 показаны другие формы сварных швов. Согласно фиг.2 сварные швы 4 лазерной сварки выполнены также концентрически по отношению к соответствующей заклепке 3а, при этом швы выполнены прерывистыми и круглыми, причем в данном варианте также показана различающаяся толщина шва.

На фиг.2 показан соответствующий изобретению вариант выполнения (крайний справа) некоторого количества соответственно прямых сварных швов 4 лазерной сварки в виде лучей, расходящихся от заклепки 3а.

На фиг.3 показан соответствующий изобретению вариант выполнения, при котором два прямых шва 4 лазерной сварки проходят параллельно друг другу в непосредственной близости от заклепки 3а. При этом парные швы 4 лазерной сварки ориентированы своей длиной в направлении передачи наибольшего усилия.

При наличии достаточного для осуществления беззазорного плоского контакта соединяемых деталей 1 и 2 количества мест 3 фиксации (в данном случае заклепок 3а) также является возможным расположение шва 4 лазерной сварки в ряду мест фиксации или между соседними местами 3 фиксации, при этом для шва может произвольно выбираться любая форма, например линейная или круговая.

Для обеспечения по возможности минимального коробления предлагается фиксировать последствия сварки. Например, если предусмотрен длинный ряд заклепок с одним из описанных выше вариантов сварного шва, сварка должна осуществляться не последовательно ряд за рядом, а с чередованием. В конструкциях с множеством рядов заклепок при последовательной сварке может использоваться изменение стороны. За счет этого возникает противодействие в отношении влияния сварочной ванны и соответственно связанного с ним коробления, за счет чего минимизируется коробление или деформация.

Способ согласно изобретению пригоден для реализации как высокоавтоматизированный с высокими инвестиционными затратами, так и в виде мобильного варианта без значительных затрат. Для автоматизации предлагается применение робота для лазерной сварки, управляющего лазерной сварочной головкой, также предпочтительной может являться сканирующая сварочная головка.

Для мобильной реализации способа может применяться известная управляемая вручную лазерная сварочная головка, обеспечивающая получение линейных сварных швов при автоматизированном перемещении. За счет того что сварные швы расположены в непосредственной близости от заклепок, является возможным приспособление головки заклепки для позиционирования и/или направления лазерной сварочной головки, за счет того что она подходит к соответственно выполненному элементу сварочной головки. Для мобильной реализации может применяться сварочная головка со сканирующей оптикой, обеспечивающая получение прерывистых или непрерывных круговых швов за счет кругового ведения сварочного лазерного луча.

При помощи описанного способа с применением локального холодного стыкового соединения, в частности, путем геометрического замыкания при помощи заклепок или болтов или путем неразъемного соединения посредством лазерной сварки могут изготавливаться конструкции необходимого размера, например модульные секции кузовов для рельсовых транспортных средств.

1. Способ соединения двух или более деталей (1, 2), имеющих наложенные друг на друга плоские участки (1а, 2а), посредством лазерной сварки, при котором перед лазерной сваркой детали (1, 2) по меньшей мере на одном из наложенных плоских участков (1а, 2а) фиксируют относительно друг друга с геометрическим замыканием посредством локального холодного стыкового соединения и затем сваривают между собой лазерным лучом, отличающийся тем, что шов (4) лазерной сварки располагают в непосредственной близости от места (3) фиксации, обеспечиваемого локальным холодным стыковым соединением, причем предусматривают швы (4) лазерной сварки, соответственно выполненными прямыми и проходящими параллельно друг другу в непосредственной близости от мест (3) фиксации или соответственно выполненными отходящими в форме лучей, и эти швы (4) лазерной сварки ориентированы своей длиной в направлении передачи наибольшего усилия.

2. Способ по п.2, отличающийся тем, что швы (4) лазерной сварки выполняют непрерывными.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что швы (4) лазерной сварки выполняют прерывистыми.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для холодного стыкового соединения применяют заклепку (3а) или болт, которые используют для позиционирования и/или направления лазерной сварочной головки, в частности в управляемой вручную системе сварки.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для холодного стыкового соединения деталей (1,2) применяют скобы.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для холодного стыкового соединения деталей (1, 2) применяют точечное приклеивание.

7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при наличии ряда заклепок для соединения двух или более наложенных друг на друга плоских участков (1а, 2а) сварку осуществляют с чередованием.

8. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в конструкциях с множеством рядов заклепок при последовательной сварке используют смену сторон.

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке концентрированным источником энергии, и может быть использовано при сварке тонколистового материала плазменной дугой или лазерным излучением в различных областях техники.

Способ изготовления зубца вил и зубец вил // 2556807

Способ изготовления зубца (18) вил для погрузочно-транспортных устройств с, по существу, горизонтальной в рабочем положении лопастью (5) вил и прилегающей к ней через изгиб вил, по существу, вертикальной спинкой (20) вил, которая снабжена присоединительными элементами (2, 3) для транспортных устройств, причем зубец вил состоит из нескольких соединенных друг с другом частей, заключается в том, что, по крайней мере, некоторое количество частей сваривается друг с другом. При этом части зубца вил свариваются друг с другом посредством электронно-лучевой сварки и/или лазерной сварки. Сварной шов между прилегающими друг к другу поверхностями частей проводится с двух сторон по поверхности на глубину минимум 15 мм. Изобретение обеспечивает повышение прочности зубца. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ лазерной сварки соединения труба - трубная доска // 2593883

Изобретение относится к способу лазерной сварки соединений труба - трубная доска. Предварительно перед сваркой осуществляют сборку соединений труба - трубная доска с зазором меньше 0,2 мм. Предварительно устанавливают фокальную плоскость лазерного луча относительно свариваемой поверхности трубной доски на расстоянии -5…+5 мм. Сварку осуществляют в два этапа. На первом этапе смещают лазерный луч от стыка в направлении трубной доски и осуществляют проплавление. На втором этапе лазерный луч наводят на стык и осуществляют сварку. В область сварки подают инертный защитный газ в количестве 10-15 л/мин. Высота выступа торца трубы относительно свариваемой поверхности трубной доски не больше 1 мм. Проплавление могут выполнять с мощностью лазерного луча ≥1 кВт при скорости сварки ≥25 мм/сек. Технический результат заключается в высоком качестве сварного соединения. 2 з.п. ф-лы, 1табл.

Способ соединения лучевой сваркой стрингеров с обшивкой при изготовлении стрингерных панелей // 2614358

Изобретение относится к области лучевой сварки и может быть использовано в производстве панельных стрингерных конструкций. Способ включает установку стрингера на бурт, выполненный на обшивке по месту расположения стрингера, и его прихватку, позиционирование и прижим стрингера в зоне сварки посредством головки с направляющими роликами, сварку стрингера с буртом обшивки одновременно двумя лучами, направленными с двух противоположных сторон стрингера и перемещаемыми вдоль сварного стыка стрингера. При этом сварку с одной стороны стрингера осуществляют первым лучом с обеспечением проплавления на глубину, равную 0,8-0,9 толщины стрингера, а с другой стороны стрингера производят сварку вторым лучом с обеспечением проплавления на глубину, равную 0,2-0,3 толщины стрингера, при этом первый луч перемещают перед вторым лучом на расстоянии, превышающем длину сварочной ванны первого луча. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения стрингеров с повышенной толщиной и жесткостью. 7 ил.

Способ соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти и устройство для лазерной сварки и резки при реализации способа // 2630327

Группа изобретений относится к способу соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти и устройству для лазерной стыковой сварки и резки труб. Техническим результатом является повышение надежности колонны труб при закачке теплоносителя. Способ соединения и разъединения труб для добычи битуминозной нефти включает спуск труб в скважину с соединением лазерной сваркой и подъем труб с разъединением лазерной резкой за один оборот вокруг места соединения. При этом применяют трубы из низкоуглеродистой стали. Трубы оснащены по верхнему краю кольцевыми упорами, позволяющими при взаимодействии с устьевым оборудованием взаимодействовать лазерной сваркой и резкой так, чтобы луч лазера сварки или резки располагался в зоне стыка труб при вращении вокруг свариваемых или разрезаемых труб. При спуске в скважину первую стыкуемую трубу фиксируют устьевым оборудованием от осевого перемещения и поворота, ограничивая вылет из скважины ее кольцевым упором. Вторую трубу стыкуют торец в торец с первой трубой. После этого область стыка охватывают устройством лазерной сварки, ориентируясь на упор первой трубы, с возможностью вращения со скоростью, позволяющей качественно и герметично сварить стыкуемые трубы. При первом вращении устройства лазерной сварки производят контроль расположения стыка. При втором вращении сваривают лазером стык труб, после чего производят обследование качества сварного шва. Трубы спускают и вторую трубу фиксируют благодаря ее кольцевому упору в устьевом оборудовании. Процесс сварки труб повторяют до спуска всех свариваемых труб в скважину. При извлечении из скважины труб первую с края трубу извлекают, а вторую фиксируют устьевым оборудованием от осевого перемещения и поворота, ограничивая вылет из скважины ее кольцевым упором. После этого область стыка охватывают устройством лазерной резки, ориентируясь на упор второй трубы, с возможностью вращения со скоростью, позволяющей качественно разрезать стыкуемые трубы. При вращении устройства лазерной резки разрезают лазером трубы. Первую трубу отправляют на стеллажи для труб, а вторую извлекают из скважины. Фиксируют следующую трубу в устьевом оборудовании. Процесс резки труб повторяют до извлечения необходимого количества труб из скважины. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ лазерной сварки внахлест листов конструкционной стали и сплавов алюминия // 2638267

Изобретение относится к способам лазерной сварки внахлест листов конструкционной стали и сплавов алюминия и может быть использовано в машиностроении. Перед сваркой контактируемые поверхности соединяемых листов обрабатывают лазерной чисткой. Затем листы плотно прижимают. Сварной шов образуют периодической повторяемостью базисных элементов V-, U-, Ω-образной геометрической формы, в частности, эллипсов или кругов, лазерным лучом с постоянной скоростью под углом 90° относительно соединения в два этапа - нагрев поверхности стали разфокусированным лучом до температуры 600°÷700° и проплавление листа стали сфокусированным лучом с защитой расплава газовой смесью аргона и гелия. Для различных соотношений толщин соединяемых листов расплав стали обеспечивает проплавление листа алюминия на толщины. В результате достигается упрощение технологии сварки, возможность осуществления подбора рациональной геометрической формы сварного шва, повышение качества сварного соединения и снижение производственного брака. 4 ил., 3 пр., 3 табл.