Обозна Единицы Параметр Определение чение измере
ния
Момент |
инерции |
Момент |
инерцйи, |
рав |
||||
вращающихся масс |
ный сумме моментов |
|||||||
|
|
|
|
|
инерции |
вращающихся |
||
|
|
|
|
|
частей, обеспечивающих |
|||
|
|
|
|
|
тепловую энергию свар |
|||
|
|
|
|
|
ки |
|
|
|
Отрицательное уг |
Отношение |
изменения |
||||||
ловое |
ускорение |
угловой скорости шпин |
||||||
шпинделя |
от |
мо |
деля от момента выклю |
|||||
мента выключения |
чения привода до |
его |
||||||
привода до его ос |
полной |
остановки |
или |
|||||
тановки |
или |
на |
начала |
торможения к |
||||
чала торможения |
длительности |
промежу |
||||||
|
|
|
|
|
тка времени, |
в течение |
||
|
|
|
|
|
которого это изменение |
|||
|
|
|
|
|
произошло |
|
|
|
Время |
задержки |
Промежуток времени ме |
||||||
включения |
давле |
жду прекращением |
от |
|||||
ния |
проковки |
по |
носительного движения |
|||||
сле |
выключения |
и приложением давле |
||||||
привода |
|
|
|
ния проковки |
|
|||
Время |
задержки |
Промежуток времени ме |
||||||
торможения после |
жду прекращением отно |
|||||||
выключения |
при |
сительного движения и |
||||||
вода |
|
|
|
|
началом торможения |
|||
Отрицательное ус |
Отношение изменения |
|||||||
корение |
при |
тор |
угловой скорости шпин |
|||||
можении |
|
|
деля от момента начала |
|||||
|
|
|
|
|
торможения до его пол |
|||
ной остановки к длитель* ностн торможения
/Нм- с*
8 рад/с1
?э. пр |
с |
|
с
*э.т
ет рйд/с*
Производные параметры
Момент трения |
Момент сопротивления |
|
вращению свариваемых |
|
заготовок; интеграль |
|
ная сумма моментов сил |
|
трения в зоне контакта |
|
относительно оси враще |
|
ния |
Абсолютная осе |
Суммарная осадка в про |
вая деформация |
цессе нагрева и проков |
|
ки |
Мтр |
Н м |
6 мм
Скорость |
дефор Предел, к которому стре |
и |
м/с |
мации |
мится средняя скорость |
|
|
|
взаимного сближения за |
|
|
|
готовок при бесконеч |
|
|
|
ном уменьшении проме |
|
|
|
жутка времени |
|
|
Сварка тре нием
* 1 »
+
+
+
+
+
++
++
++
Параметр Определение
Мощность |
тепло |
Интенсивность |
тепло |
выделения |
|
выделения, |
тепловая |
|
|
энергия, выделяющаяся |
|
|
|
в свариваемых заготов |
|
|
|
ках в течение одной се |
|
|
|
кунды |
|
Удельная |
мощ |
Тепловая мощность, от |
|
ность тепловыде |
несенная к единице пло |
||
ления |
|
щади исходного сечения |
|
|
|
свариваемых заготовок |
|
Температура |
Температура в зоне сое |
||
|
|
динения |
|
П р и м е ч а я ! 1е. (+ ) — есть; (—) — нет.
Обозна |
Единицы |
Сварка тре |
|
|
нием |
||
чение |
измере |
|
|
|
ния |
I |
11 |
|
|
||
N |
Вт |
+ |
+ |
Мул |
Вт/м2 |
+ |
+ |
Г |
°С |
+ |
+ |
14.1Л. Основные способы сварки, наплавки
иформоизменения трением
Сварка |
трением |
с |
н е п р е р ы в н ы м |
п р |
и в о д о м впервые осуществлена |
в СССР |
в 1956 |
г. |
А. И. Чудиковым |
(рис. |
14.1). Одной из заготовок сооб |
щается вращательное движение. Заготовки соприкасаются и к ним приклады-
Ряс. 14.1. Схема сварки трением с не |
|
прерывным приводом: |
I — маховик; 2. 3 свариваемые эаго- |
/ — тормоз; 2. 3 — свариваемые заготовки |
товкн |
Бается осевое усилие нагрева. Ста |
|
|
|
|
|
|||||||
дия нагрева в существующих маши |
|
|
|
|
|
|||||||
нах СТ регламентируется либо вре |
Ф |
|
|
|
|
|||||||
менем |
нагрева, либо |
степенью со |
|
|
|
|
||||||
вместной |
деформации |
заготовок. |
|
|
|
|
||||||
Далее |
следует |
торможение |
подвиж |
|
|
|
|
|
||||
ной |
заготовки |
и проковка. |
|
|
|
|
|
|||||
ции |
Известны |
различные |
модифика |
|
|
- ^ |
Г |
|
||||
способа, |
исключающие |
ограни |
|
|
> |
|||||||
чения |
по |
конфигурации |
|
сваривае |
|
Fx |
П 1 |
|
||||
|
|
|
|
|||||||||
мого сечения и длине заготовок. На |
|
|
|
|
|
|||||||
пример, непрерывная СТ с помощью |
|
|
|
|
|
|||||||
вращающейся вставки [2, 3, 4, 5]. |
Рис. 14.3. |
Схема |
орбитальной |
СТ: |
|
|||||||
на |
И н е р ц и о н н а я |
СТ |
|
основана |
|
|||||||
использовании энергии, |
|
накоплен |
а — стадия |
нагрева; б — стадия |
проковки |
|||||||
ной маховиком. Шпиндель с насажен ным на него маховиком заданной массы (рис. 14.2) разгоняется. По дости
жении определенного момента инерции вращающихся масс привод отключают и заготовки сжимают с заданным усилием. Сварка их завершается в момент
остановки |
шпинделя. |
Диапазоны |
регулируемых |
параметров: |
o=(0,28-f- |
||
-rl 1,1) м/с; |
/>„*=(474-465) |
МПа; |
значение / подбирают таким, |
чтобы |
е= |
||
= (150-7-300) рад/с2. |
|
СТ может осуществляться по одному из |
двух |
||||
К о м б и н и р о в а н н а я |
|||||||
вариантов: |
1) вначале |
процесс ведут с постоянной |
о), а затем |
привод от |
|||
ключают и завершают сварку по инерционному циклу; 2) начало сварки ве дут с постоянной со, затем по инерционному режиму. По достижении шпин делем п =(6-т-5) с - 1 осуществляют его «мгновенное» торможение.
К о л е б а т е л ь н а я СТ может выполняться за счет угловых колебаний одной или обеих заготовок или в процессе возвратно-поступательного дви жения (сварка вибротрением). Практическое применение получила только
сварка вибротреннеМ |
для соединения термопластов и реактопластов. |
О р б и т а л ь н а я |
СТ осуществляется движением прижатых одна к дру |
гой заготовок по круговой орбите без вращения вокруг собственных осей (рис. 14.3). Оси заготовок смещены во время стадии нагрева на величину эксцентриситета е, что позволяет получать относительно собственного вре менного центра круговые движения с орбитальным радиусом, равным экс-
РИС14.4. Схема рациИлЬноА СТ:
а ' - с наружным Р*ззИнмным кольцом; б — с внутренним разжимным кольцом; I, 2 — сваРИваемые заг°товкн; 3 — вращающееся кольцо нэ присадочного материала; 4 — зажимные элементы; & -N- оправка
Рнс. 14.5. Схема роликовой СТ: |
Рис. 14.6. Схема |
наплавки трением: |
/, 2 — свариваемые заготовки; J — |
/ — наплавляемая |
поверхность; 2 — |
шпиндель; 4 — вращающийся ролик; |
слой наплавленного металла; 3 —•пру* |
|
5 — прижимы |
ток; 4 — резец для снятия грата |
|
центриситету е. По завершении стадии нагрева оси совмещают, прекращая тем самым относительное движение заготовок, и выполняют проковку, фор* мируя сварное соединение.
Орбитальная СТ позволяет сваривать заготовки, имеющие свариваемое сечение произвольной формы, при равномерном тепловыделении на всей свариваемой поверхности. Это делает ее перспективной для сварки заго товок с большой площадью поперечного сечения. Сложность машин и низ кая надежность зажимных устройств вследствие действия на них значитель
ных инерционных сил препятствуют |
широкому внедрению этого способа |
в практику. |
использовании теплоты трения на |
Р а д и а л ь н а я СТ основана на |
ружного или внутреннего кольца, вращающегося с заданной угловой скоростью, о скошенные концы труб, прижатых одна к другой с определен ным усилием (рис 14.4). По окончании стадии нагрева вращение кольца прекращают и его дополнительно сжимают (раздают) в радиальном на правлении.
Р о л и к о в а я СТ применяется для сварки заготовок из тонколистовых материалов. К концам заготовок подводят ролик, вращающийся с со~ «1600 рад/с (рис. 14.5). Скорость перемещения ролика относительно свари ваемых заготовок составляет 0,1—2,0 м/с при удельном давлении на ролик 0,2—0,5 МПа.
Н а п л а в к а т р е н и е м применяется для восстановления изношенных деталей или для придания поверхности заданных служебных свойств. К по верхности, подлежащей наплавке (рнс 14.6) и перемещающейся с линейной скоростью Озаг, с усилием F прижимается вращающийся пруток. Теплота, вы деляемая при трении, создает тепловое поле, асимметричное поверхности кон такта. Поле способствует более интенсивному нагреву прутка по сравнению с заготовкой. Происходит направленный перенос металла с прутка на по верхность заготовки. Рекомендации при выборе технологических параметров приведены в [3].
Ф о р м о и з м е н е н и е т р е н и е м — безотходный технологический про цесс, широко применяемый в промышленности. Деформирование компактных и трубных заготовок, пластифицированных теплотой трения, осуществляется на машинах СТ или на металлорежущих станках. Формоизменением трением можно выполнять высадку, вытяжку, формовку, раздачу и разбортовку.
14.1.2. Физические основы
На рис. 14.7 представлены схемы типовых осциллограмм ос новных параметров режима СТ с непрерывным приводом. На характер зависимостей F(t), ©(<), Л4тр(0. N(t), T°(t), Al(t)
влияют: природа свариваемых металлов, состояние контактных поверхностей, угловая скорость и удельное давление.
Для анализа явлений, протекающих при СТ, весь свароч ный цикл удобно разделить на отдельные фазы.
П е р в а я ф |
а з а (притирка) протекает |
в условиях сухого |
или граничного |
трения (при загрязненных |
поверхностях). Осе |
вая сжимающая нагрузка F вызывает в соприкасающихся мик ровыступах нормальные напряжения, значительно превышаю щие пределы текучести, а Мтр приводит к возникновению каса тельных напряжений, превышающих напряжения сдвига.
Под действием эквивалентных напряжений на контактных поверхностях будут происходить сложные процессы: разруше-
Рнс. 14.7. Схема типовых осциллограмм основных па раметров режима СТ