Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2460618

(19)

RU

(11)

2460618

(13)

C1

(51) МПК B23K20/12 (2006.01)

B23K9/16 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.09.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011127789/02, 07.07.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

07.07.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 07.07.2011

(45) Опубликовано: 10.09.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2173619 C1, 20.09.2001. RU 2412034 C2, 20.02.2011. RU 2344337 C1, 20.01.2009. RU 2418664 A, 20.05.2011. EA 6407 B1, 29.12.2005.

Адрес для переписки:

127051, Москва, ул. Петровка, 24, ОАО "НИАТ", ОНИО-2020, В.Т. Шведову

(72) Автор(ы):

Штрикман Михаил Михайлович (RU),

Кащук Николай Михайлович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") (RU)

(54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ФРИКЦИОННО-ДУГОВОЙ СВАРКИ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано при сварке протяженных конструкций, в т.ч. из разнородных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов и сталей. Первый проход осуществляют фрикционной сваркой вращающимся дисковым инструментом. После выполнения первого прохода образуется паз, образующий разделку кромок, и качественно сформированный корень шва без внутренних дефектов. Второй и, при необходимости, последующие проходы выполняют, например, аргонодуговой сваркой по сформированной указанным образом разделке кромок. Сварка может выполняться как плавящимся, так и неплавящимся электродом. Комбинированный способ обеспечивает получение качественных соединений, в т.ч. при сварке длинномерных деталей толщиной более 3 мм, в условиях значительного колебания величины зазора между соединяемыми деталями. 5 ил.

Область техники

Изобретение относится к технологическим процессам сварки, более конкретно к области сварки трением (фрикционной сварки) и дуговой сварки, и может использоваться в различных областях машиностроения и строительства для сварки протяженных соединений различных соединений, в том числе разнородных, преимущественно алюминиевых сплавов и сталей, а также других конструкционных материалов.

Уровень техники

Известен способ сварки трением (патент РФ 2173619 С1 от 2001 г.), по которому дисковый инструмент, вращающийся вокруг своей оси, погружают через прорезь обжимающего шов дополнительного устройства в стык соединяемых деталей - прототип. При трении вращающегося инструмента (диска) о материал заготовок последний пластифицируется и переносится в зону позади инструмента, где формируется сварной шов. При сварке по данному способу металл шва заполняет оставляемый движущимся диском паз шириной, равной толщине диска, лишь на небольшую высоту из-за дефицита материала, вызванного тем, что при движении вращающегося диска происходит опрессовка разогретого пластичного материала соединяемых кромок и их утолщение, а также тем, что часть материала выносится вращающимся диском на поверхность кромок. С увеличением толщины соединяемых деталей сложность заполнения паза возрастает.

Известен способ комбинированной контактно-дуговой сварки (Н.П. Алешин. Российские технологии возвращают утерянные позиции // Газовая промышленность, 1, 2011), при котором сварка утолщенного корня шва выполняется контактной сваркой оплавлением, а заполнение оставшейся разделки - автоматической дуговой сваркой. Данный способ является достаточно производительным и позволяет качественно формировать корень шва, однако он имеет ряд существенных недостатков: невозможность сварки протяженных соединений, сложность обеспечения позиционирования заготовок при контактной сварке, необходимость удаления грата, а также значительная энергоемкость контактной сварки.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка способа сварки, позволяющего получать качественные соединения конструкций, включая длинномерные детали с толщиной более 3 мм в условиях значительного колебания величины зазора.

Поставленная задача решается тем, что сварка осуществляется как минимум в два прохода разными способами: первый проход осуществляют фрикционной сваркой вращающимся дисковым инструментом. После выполнения первого прохода образуется паз и качественно сформированный корень шва без внутренних дефектов.

Второй и (при необходимости) последующие проходы выполняются, например, аргонодуговой сваркой по сформированной таким образом разделке кромок. Сварка может выполняться как плавящимся, так и неплавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом присадка может подаваться непосредственно в зону сварки в виде проволоки или закладываться в разделку кромок в виде фигурного прутка. Второй и последующие проходы могут также выполняться другими способами сварки плавлением: например, электронно-лучевой и лазерной сваркой.

Таким образом, первый проход дисковым инструментом, соответствующим по форме требуемой разделке кромок, позволяет в условиях значительного колебания величины зазора между свариваемыми заготовками выполнить с большой точностью заданную разделку кромок и сформировать бездефектный корневой шов, одновременно выполняющий роль прихватки, повышающей жесткость конструкции при сварке.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых:

фиг.1 показывает примеры различных форм дискового инструмента;

фиг.2 показывает процесс сварки корневого шва вращающимся дисковым инструментом;

фиг.3 показывает поперечное сечение соединения после выполнения первого прохода дисковым инструментом; на рисунке видны сформированный корень шва и разделка кромок;

фиг.4 показывает заполнение разделки дуговой сваркой;

фиг.5 показывает поперечное сечение полученного соединения.

Обозначения на чертежах:

д - направление вращения дискового инструмента;

V д - вектор скорости сварки вращающимся диском;

V c - вектор скорости дуговой сварки;

1 и 1' - соединяемые элементы;

2 - опорная плита;

3 - вращающийся дисковый инструмент;

4 - корень сварного шва, сформированный вращающимся диском;

5 - дуговая сварочная головка;

6 - сварочный электрод;

7 - сварочная дуга;

8 - сварной шов, сформированный дуговой сваркой;

h д - глубина погружения вращающегося дискового инструмента;

k - высота корня сварного шва, образованного дисковым инструментом.

Осуществление изобретения

Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки в соответствии с изобретением реализуют следующим образом. Производят сборку и закрепление свариваемых деталей.

Свариваемые заготовки 1 и 1' собираются и закрепляются на опорной плите 2 (фиг.2).

Выполняют одновременно разделку кромок свариваемых деталей и сварку корня шва. В стык между свариваемыми заготовками погружают на заданную глубину h д вращающийся со скоростью д (200÷1500 об/мин) дисковый инструмент для сварки трением 3 с сечением рабочей поверхности, соответствующей требуемой форме разделки кромок. После этого инструмент 3, продолжая вращать, перемещают со скоростью сварки (100÷2000 мм/мин) вдоль линии стыка свариваемых заготовок и формируют корень сварного шва 4 и фигурный паз, соответствующей форме дискового инструмента (фиг.3).

При этом большая скорость вращения д , меньшая скорость сварки V д применяются для сварки материалов с относительно высокой температурой пластификации и наоборот.

Заданную глубину погружения h д выбирают таким образом, чтобы расстояние от нижней поверхности заготовок до нижней точки дискового инструмента составляло порядка 1-2 мм (независимо от толщины свариваемых материалов). При этом большие значения h д выбираются при сварке материалов с относительно высокой температурой пластификации, а также при сварке с высокими скоростями на малых скоростях вращения инструмента. После выполнения первого прохода получают свариваемые заготовки, соединенные корневым швом высотой k и с выполненной разделкой под дуговую сварку (фиг.4).

Если придавать дисковому инструменту различную форму (фиг.1), то можно формировать паз не только с параллельными стенками, но и со скосом кромок, криволинейной формы, и, в частности, получать форму разделки кромок под аргонодуговую сварку, соответствующую требованиям стандарта, инструкции или другого нормативно-технического документа.

Выполняют заполнение оставшейся части шва после разделки кромок дуговой сваркой. Второй и, при необходимости, последующие проходы выполняются дуговой сваркой плавящимся или неплавящимся электродом. При необходимости, в разделку может закладываться присадка в виде прутка. После заполнения разделки дуговой сваркой получается полномерный сварной шов без провисания.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа сварки

Предлагаемый способ позволяет в ходе выполнения первого прохода формировать разделку под дуговую сварку в соответствии с ГОСТ, а также сваривать качественный корневой шов в условиях значительного колебания величины зазора.

Улучшается формирование нижней части сварного шва при дуговой сварке и уменьшается провисание за счет наличия корневого шва.

При дуговой сварке корневой шов также выполняет роль прихватки, что увеличивает жесткость конструкции и уменьшает деформации при сварке.

Формула изобретения

Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки, включающий разделку кромок, сборку и закрепление свариваемых деталей, сварку корня шва, заполнение оставшейся части разделки кромок посредством дуговой сварки с использованием присадок, отличающийся тем, что разделку кромок и сварку корня шва выполняют путем погружения в стык свариваемых деталей на заданную глубину вращающегося дискового инструмента для сварки трением, сечение рабочей поверхности которого соответствует требуемой форме разделки кромок, и перемещения его вдоль линии стыка свариваемых деталей, после чего заполняют оставшуюся часть разделки кромок посредством дуговой сварки.

РИСУНКИ