СВАРКА, ПАЙКА, СКЛЕЙКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ И ПЛАСТМАСС
СВАРКА ТРЕНИЕМ (R-)
Принцип сварки (рис. 1.66)
| давление |
Сварка трением — соединение однородных или разнородных металлов прижатием свариваемых поверхностей друг к другу с одновременным развитием трения скольжения.
Границы применимости
Размер ы: диаметр сплошных изделий!) = 5-ї - 100 мм, диаметр труб D до 400 мм. Группы материалов: см. рис. 1.67.
| 9 | 9' | 5 | 5 | |
| 76 | У | tx | ||
| 15 | X | |||
| 19 | X | |||
| 1$ | X | 9 | ||
| 12 | ||||
| 11 | X | |||
| 10 | г | |||
| 9 | ||||
| 8 | ||||
| 7 | X | |||
| 6 |
Рис. 1.67. Сочетания материалов при сварке трением:
I — свариваются хорошо; 2 — свариваются в определенных условиях; 3 — свариваются плохо или нет данных; 4 — медные сплавы; 4' — медь; 5 — алюминиевые сплавы; .5' — алюминий; 6 — быстрорежущая сталь; 7 — аустенитная хромоникелевая сталь; в — мартенситная хромистая сталь; 9 — легированная улучшаемая сталь с >0,35 %С; 10 — то же, <0,35 %С;
II — легированная цементуемая сталь; 12 — углеродистая улучшаемая сталь с >0,35 % С; 13 — то же, <0,35 % С; 14 — углеродистая цементуемая сталь; 15 —* конструкционная сталь с >0,35 % С;
16 — то же, <0,35 % С
Область использования: производство валов, инструментов,
фланцев, винтов, колец, ступиц, осей, болтов.
Параметры: сварка обычным методом — давление при нагреве ре = 10-г* *ь200 МПа, давление при сварке ps = 20-М00 МПа, скорость вращения п = 300-*»
| ПРИМЕРЫ ИСПОЛНЕНИЯ |
СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ТРЕНИЕМ
Особенности подготовки свариваемых кромок
| Пруток — пруток а> d Различные поперечные сечения
s = d/4+d |
| дэ |
Изготовление инструментов
Тяжелое машиностроение
Непараллельность торцовых поверхностей <3°
3
D/d> З
| Шайба — пруток |
| -пруток |
| 5 -- | -ез-г:: |
| -4
s = |
йІЧ-й |
| утггг. * |
| Труба—труба |
Сельскохозяйственное машиностроение
Автомобилестрое
ние
Подъемнотранспортное оборудование
При D <5 120 мм s/d —
= 0,25-т-І; при D ^ 120 мм d ^ 25 мм
10<< d ^ 30 мм; 3 мм
30<2 d < 50 мм; 5 мм
50 <Н d <2 400 мм; s ^ 10 мм
| Для углеродистых и низколегированных сталей |
Для сочетаний материалов *'«э'
| Труба—плита |
| Коническое
соединение |
Сельскохозяйственное машинострое-
Изготовление инструментов
Для углеродистых сталей
Для сочетаний материалов и легированных сталей
Угол скоса а ^ 10°
-7-3000 об/мин, продолжительность нагрева ie — 1-*-100 с, продолжительность сварки ts = 1-7-10 с. Наплавка — давление ре — 3-ь8 МПа, скорость вращения п = 1000— 2500 об/мин.
Сварка трением маховиков — Pe — Ps = 20-ь300 МПа, п — 900—5400 об/мин, продолжительность нагрева te = 0,125-ь 2 с.
Исполнение соединений — табл. 1.89.
При использовании наружных кольцевых индукторов не наблюдается износа в отличие от случаев применения контактных электродов. Параметры тока определяются силой тока в индукторе, числом витков и частотой.
| ТАБЛИЦА 1,90
МАШИНЫ ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ (НАПРЯЖЕНИЕ 220/380 В)
|
| * Данные для углеродистых и низколегированных сталей. |
Оборудование (табл. 1.90)
Выбор основных и присадочных материалов, термообработка
При сварке присадочные материалы не используют, при наплавке применяют стеллит, сормайт. Режим термообработки выбирают в соответствии с требованиями, предъявляемыми к свариваемым материалам (аналогично стыковой сварке оплавлением; см. 1.2.6).
Техника сварки
Управление процессом сварки трением по времени te или по длине трения.
Подготовка торцовых поверхностей с помощью запилки, токарной обработки, обрезки абразивным кругом и отрубки (непараллельность торцовых поверхностей < 3°) или использование деталей, полученных обработкой давлением.
ДАВЛЕНИЕ ПРИ НАГРЕВЕ (ре) И СВАРКЕ (pg)
Ре, МПа, при п, об/мин
Сечение
| 400 |
1000
| 50
(ds = 35-И 00) |
| Сплошное |
| 30
(ds = 15—40 мм) |
| 50
(da = 404-160) |
| 20—30 (4= 15ч-50) |
| Полое |
Примечание. 1. При Диаметре ds > более 35 мм нужно выбрать повышенное значение ре (ре = 80ч - 120 МПа) для следующих групп материалов: магнитные хромистые стали, аустенитные стали, быстрорежущие стали, а также комбинации этих сталей с улучшаемыми сталями. 2. Во всех случаях р — 2pg.
При сварке трением материалов с большой разницей в пластических свойствах следует уменьшить пластическую деформацию более мягкого материала за счет обжимной обоймы.
Тонкостенные трубы и детали специальной формы обрабатываются с использованием специального зажимного устройства.
Пример выбора рабочих параметров
I. Определение параметров давления при нагреве и сварке табл. 1.91, рис. 1.68.
2. Определение продолжительности нагрева te для групп материалов — табл. 1.92 и рис. 1.69.
3. Определение величины сокращения Д/—по рис. 1.70.
Схема выбора рабочих параметров сварки обстоятельно описана в работе [5].
После эмпирического подбора оптимальных рабочих параметров и соблюдения их при сварке получают высококачественные сварные соединения при весьма высокой воспроизводимости свойств.
Предел прочности при растяжении сварного шва превышает предел прочности основного материала.
Угол загиба 180° при достаточно высокой вязкости основного материала без образования трещин в шве.
Контроль качества может быть сведен к наблюдению за рабочими параметрами сварки (см. 1.5).
| Группы материалов в соответствии с made. 1.92 |
| рис. 1-68. Программа давление — время (PSchw Давленне сварки) а — обычная сварка трением; б — сварка трением маховиков |
| 1.12.13.1 |
| Рис. 1.70. Уменьшение длины А/ = / для сплошных сечений (фрагмент):
Ре — Давление при нагреве: ре — 50 МПа; P$chw ~ Давление при сварке: PSchw = 2/у *Schw ““ продолжительность сварки: /Schw “ *=30 = const; п — 400 об/мин |
| 60- |
| 40- |
| 70 |
| 60 |
| 80 cfS) мм
Рис. 1.69. Продолжительность нагрева; t = / (dдля сплошных сечений (фрагмент): Ре — давление при нагреве, равное 50 МПа (const); Pgchw Давление ПРИ сварке: pschw = 2ре; /gchw - продол - жительность сварки; = 3 с = const; п = 400 об/мин ТАБЛИЦА 1.92 |
| JL |
| 40 |
| 20- |
ГРУППЫ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
| Материал с С > 0,35 % |
| Стали |
Материал с С< 0,35 %
| Конструкционные |
| пементуе-
улучшае- цеменгуе- улучшае- хромистые |
Углеродистые мые
Углеродистые мые
Легированные мые
Легированные мые
Магнитные стали
Аустенитные хромоникелевые стали Быстрорежущие стали
St34; St38u-2 *; St38b-2 •; St42u-2 *; St50-2; H52-3; St35; StA-I; StA-III; KT45-2 CK10; C15
C25; C35
16MnCr5; 18CrNi8; 20MnCr5;
20MoCr5; 22MoCr5 25CrMo4; 30CrMo4; 34CrMo4; 34Cr4 X20Crl3; X22CrNil7
X8CrNiTil8.10; X8CrNiMoTil8.11 X10CrNiWVTil8.9; E1617
St60-2; St70-2
C45; C55; С60
37MnSi5; 30Cr4; 42MnV7; 50CrV4 X35CrMol7
X82WMo6.5;
X85WMoCo6.5.5
