Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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

Источник: https://studfile.net/preview/19992768/