Основные технологические схемы сварки трением

Основные способы сварки отличаются друг от друга главным образом способом организации взаимного трения контактирующих поверхностей.

Классическая схема сварки трением (сварка с непрерывным приводом) показана на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схема сварки трением с непрерывным приводом: а - разгон; б - разогрев зоны сварки; в - проковка; 1 - тормоз; 2 - патрон; 3, 4 - подвижная и неподвижная заготовки; 5 - неподвижный элемент станка: 6 - зона сварки; 7 - грат; 8 - сварной шов; D - вращательное движение; Рн; Рпр - давление нагрева и проковки.

При сварке с непрерывным приводом заготовке3 сообщается вращательное движение D, оппозитная заготовка 4остается неподвижной. Далее заготовки сжимаются осевым усилием Р_н (давление нагрева).

При контакте торцов заготовок разрушаются и выносятся наружу оксидные пленки и загрязнения, кромки заготовок разогреваются до пластичного состояния. Далее включают повышенноедавлениеР_пк (давление проковки). В этот момент вращающаяся заготовка останавливается с помощью тормозного устройства1. Заготовки свариваются в процессе интенсивной пластической деформации при повышенной температуре.

Процесс получения сварного соединения можно разбить на 6 фаз.

Первая фаза – притирка. Осевая сжимающая сила Р_н вызывает пластическую деформацию соприкасающихся неровностей торцов, а действие вращательного момента (момента сил трения) приводит к возникновению касательных сил. Под действием этих напряжений происходит смятие и срез микронеровностей, а также разрушение оксидных и адсорбированных пленок, присутствующих на поверхностях.

Во второй фазе детали разогреваются за счет трения.Трение становится сухими возникают очаги схватывания. Интенсивность нагрева возрастает и процесс переходит в третью фазу.

Третья фаза характеризуется резким ростом температуры торцов. Она заканчивается стабилизацией температуры на определенном уровне. Момент сил трениявконце третьей фазы также стабилизируется.

В четвертой фазе процесса момент сил рения начинает снижаться из-за разупрочнения материала в очагах схватывания. Момент трения стабилизируется на более низком уровне, а температура торцов достигает 0, 6 – 0, 7 Т_пл (пятая фаза).Далее вращающуюся деталь останавливают путем торможения (шестая фаза) и включают давление проковки Р_пр для завершения процесса (седьмая фаза).

Во всех случаях после нагрева в процессе проковки происходит интенсивная пластическая деформация концов заготовки. Пластичный металл выдавливается в грат7, а в зоне контакта формируется соединение с характерной структурой. Так как температура при трении достаточно высока, то в приконтактной зоне частично проходят процессы рекристаллизации и образуются общие зерна.

Основным недостатком данной схемы сварки является необходимость воздействия тормозного устройства 1 не только на заготовку 3, но и на всю кинематическую цепь, обеспечивающую движение D, что приводит к повышенному износу элементов этой кинематической цепи (коробки скоростей) и необходимости применения мощных тормозных устройств.

Этих недостатков лишена инерционная и орбитальная сварка, схема, которых приведена на рис. 5.6, а, б.

Рис. 5.6. Схемы сварки трением: а - инерционной, б - орбитальной, в - с перемешиванием; 1 – электромотор; 2 – коробка скоростей; 3 – электромагнитная муфта; 4 - маховик; 5 – тормоз; 6 – патрон; 7 – свариваемые заготовки; 8 –– индентор; 9 – сварной шов, D, V – вращательное и поступательное движение; Р – давление проковки.

При инерционной сварке энергию вращения накапливает 4маховик соединенный с цепью вращения (электромотор 1 и коробка скоростей 2) нормально замкнутой электромагнитной муфтой 3. При наборе необходимого запаса энергии, муфта 3 отключается и отсоединяет маховик от кинематической цепи станка. Вращающаяся заготовка прижимается к неподвижной. Накопленной маховиком энергии достаточно для разогрева зоны сварки. После разогрева, вращающаяся заготовка останавливается тормозом 5, и подается давление проковки Р.

При орбитальной варке (рис. 5.6, б) обе заготовки вращаются в оду сторону с одинаковой частотой вращения D. Однако си заготовок смещены на величину эксцентриситета «е». В результате взаимного проскальзывания заготовок разогревается зона сварки. По завершении нагрева оси заготовок совмещают (е= 0). Таким образом прекращается взаимное проскальзывание. В это же время включают давление проковки Р и завершают соединение.

Выше рассмотренные схемы сварки трением, применяются для соединения тел вращения. Особняком стоит т.н. сварка трением с перемешиванием - (рис. 5.6, в).

Сварка с перемешиванием выполняется торцом вращающегося инструмента 3, перемещающегося в направлении сварки (рис. 5.6, в). Диаметр инструмента выбирается немного меньше, чем глубина сварки. Пластифицированные тепловыделением металлы заготовок 7 закручивается за счет сил трения относительно оси вращения инструмента. происходит перемешивание металлов заготовок и формирование сварного шва 9. деформация и перемешивание металлов заготовок в твердой фазе создают микроструктуры более прочные, чем основной материал. Сварка может производиться в любом положении по любой заданной траектории. Перемешивающая сварка трением используется для сварки заготовок толщиной 1, 6…30 мм (листовых, цилиндрических и трубчатых) из стали и сплавов цветных металлов.

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: