Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 98
Текст из файла (страница 98)
До начала 70-х годов почти все машины для сварки трением были универсальными и рассчитаны на сварку большого числа различных по форме и размерам деталей. В настоящее время наметилась тенденция создания специализированного оборудования для сварки трением; в этом случае каждая машина предназначена для сварки какой-либо одной или группы однотипных деталей. Такие машины более высокопроизводительны и в подавляющем большинстве работают в полностью автоматизированном цикле.
Начинают находить применение комплексные механизированные и автоматические линии, построенные на базе машин для сварки трением и выполняющие как операции сварки, так и ряд смежных операций — механическую обработку до сварки, снятие грата после сварки и даже иногда контроль качества выполненного соединения. Эти наиболее высокопроизводительные агрегаты весьма перспективны и в ближайшие годы найдут широкое применение. Тем не менее простые, дешевые и удобные в эксплуатации машины универсального применения хотя и не отличаются высокой производительностью, до настоящего времени успешно применяются при выполнении ремонтных работ, а также в небольших производственных цехах с развитым ассортиментом обрабатываемых деталей. Подробные сведения об оборудовании для сварки трением приведены в соответствующем разделе справочника. Здесь для общей ориентировки сообщаются некоторые технико-экономические показатели лишь одного из полуавтоматов, выпускаемых серийно в СССР (рис.
46): номинальная мощность — 22 кВт; максимальное осевое усилие 1О 000 кгс; диапазон диаметров свариваемых заготовок 16 — 36 мм; машинное время сварки 10 — 30 с; масса машины 2700 кг; габаритные размеры в плане 720 Х 1800 мм; высота 1300 мм. Разновидности сварки трением. И н е р ц и о н н а я с в а р к а была изобретена в США и широко там распространена. Инерционная сварка отличается от Рис. 46. Полуавтомат для сварки трением типа МСТ-35-5 (В НИИЭСО) обычного способа сварки трением лишь тем, что потребляемая из электрической сети энергия, преобразованная электродвигателем в механическую энергию, поступает к месту сварки не непосредственно, а предварительно (в промежутках между сварками) аккумулируется в маховике машины.
Эта особенность процесса позволила своеобразно решить некоторые вопросы технологии и конструкцию оборудования. Процесс инерционной сварки заранее закрепленных в зажимах подлежащих сварке заготовок начинается с того, что маховик машины с помощью электродвигателя приводится во вращение. По мере нарастания угловой скорости маховика в нем нарастает запас кинетической энергии Э», величина которого определяется из уравнения ?шв Э К > 2 где У вЂ” момент инерции маховика и связанных с ним вращающихся частей машины; в — угловая скорость маховика.
Когда накопленная энергия достигнет заданной величины Э„„„, необходимой и достаточной для сварки деталей, а угловая скорость достигнет соответственно величины специальное устройство, реагирующее на величину угловой скорости, сработает и пошлет сигнал на механизм, подключающий шпиндель машины к вращающемуся маховику и отключающий маховик от приводного двигателя. Одна из свариваемых деталей при этом приводится во вращение; если детали предварительно были прижаты осевым усилием одна к другой, то в стыке начинается процесс тепловыделения. Момент сил трения М, в стыке является единственным (если не считать потерь на трение в узлах мишины) тормозным моментом в системе, и, следовательно, им определяется тормозной путь («выбег») и длительность торможения (сварки) 1,»; работа трения может быть записана в виде УоР Э =Й>хМ =й —.
к т 2 Совместное решение приведенных выражений позволяет определить время сварки как Уш ~«в=» >1 > т где й — коэффициент пропорциональности. Таким образом, режим сварки данных деталей при уже выбранном для них маховике однозначно определяется лишь двумя параметрами процесса — величиной запасенной энергии и моментом трения в стыке, или иначе — начальной угловой скоростью маховика о,,х и усилием Р (удельным давлением) сжатия деталей. Как видно из рис. 4?, время нагрева при инерционной сварке в несколько раз меньше, чем при обычной сварке трением, что является основной особенно- 399 398 Сварка трением Специальные виды сварки стью этой разновидности сварки, определяющей ее технологические преимущества; так, например, кратковременный цикл нагрева-охлаждения позволяет с помощью инерционной сварки соединять такие разнородные материалы, как титан с алюминием и другие сочетания, в то время как при обычной сварке трением это в ряде случаев невыполнимо.
Следует, однако„отметить, что в некоторых случаях эта особенность инерционной сварки оказывается вредной: при соединении материалов, склонных к образованию закалочных структур, например быстрорежущей стали с конструкционной, вследствие быстротечности термического цикла соединения получаются хруп! кими, в них возможно образование закалочных трещин. Значительное сокращение машинного времени инерцион! ной сварки по сравнению с обыч- ной сваркой трением не озна- ! Гцокоа чает, однако, что производиороковка и-В~час тельность процесса также резко возрастает; при одинаковой мощности, потребляемой из сети машинами, и при сварке идентичных заготовок время одного цикла сварки в обеих сравниваемых разновидностях сварки трением практически одинаково, так как при инерционной сварке в качестве составляющей в него входит достаточно большое врегы мя разгона тяжелого маховика.
Отрицательной особенностью машин для инерционной сварки следует считать ведение процесса на повышенных угловых скоростях при больших осевых усилиях, что требует применения тяжелых подшипниковых узлов и зажимов, выдерживаю- а) щих большие радиальные уси. лия. В результате машины для Рис, 47. [~иклограммы процесса сварки тре- инеРционной сваРки сложнее, нием: тяжелее и дороже машин для обычной сварки трением, а так как они не отличаются суще. ственно повышенной производительностью, целесообразность их использования ограничивается теми случаями, когда соединяют материалы в сочетаниях, не сваривающихся обычным способом сварки трением (алюминий — титан и др.) О р б и т а л ь н а я с в а р к а является разновидностью сварки трением и отличается тем, что она позволяет осуществлять соединение не только круглых заготовок, но также и заготовок любой произвольной формы сечения.
Это достигается путем вращения обеих свариваемых заготовок с одинаковой угловой скоростью в одну и ту же сторону (синхронно и синфазно). При этом, даже если торцы заготовок и были прижаты один к другому, силы трения между ними возникнуть не могут, до тех пор, однако, пока оси вращения обеих заготовок совпадают. Достаточно одну из них сместить параллельно самой себе на некоторую величину эксцентриситета е, как тотчас же в стыке возникнет трение, начнется тепловыделение и т.
д. Эта схема процесса (рис. 48) отличается от других разновидностей сварки трением тем, что каждая точка на торце одной из свариваемых заготовок описывает окружности относительно соответствующей точки на торце второй заготовки с угловой скоростью, равной угловой скорости заготовок. Следовательно, мощность тепловыделения на всей поверхности трения постоянна и определяется, как обычно, величиной удельного давления, которая в данном случае может быть найдена из выражения пеп о —— 60 ' а ее численные значения должны лежать в пределах, обычных для сварки трением — от 0,5 до 2 м/с (для черных металлов и алюминия).
Процесс тепловыделения завершается в результате принудительного совмещения осей все еще вращающихся заготовок; в то же время к свариваемым заготовкам прикладывается проковочное давление, и их совместное вращение прекращается; к моменту полной остановки деталь оказывается свар~иной. Рис. 48. Схема процесса орбитальной сварки Кроме названной особенности — возможности сварки деталей некруглого сечения, орбитальная сварка обладает другим важным преимуществом — повышенной производительностью. При орбитальной сварке нет необходимости оси свариваемых деталей совмещать с осью вращения, и, следовательно, вместо одной пары заготовок на план- шайбах, смонтированных на шпинделях машины, на разном удалении от оси вращения могут быть закреплены и одновременно свариваться не одна пара заготовок, а несколько таких пар; при этом мощность машины и величина осевого усилия должны быть соответственно увеличены.
Орбитальной сваркой благодаря синхронности вращения заготовок можно осуществлять соединение таких заготовок, которые после сварки должны быть строго сориентированы по углу поворота. Процесс орбитальной сварки пока еще не нашел промышленного применения, что, вероятно, объясняется недостаточной популяризацией возможностей орбитальной сварки. Другие разновидности процесса сварки трением. С в а р к а д в у х д е т алей с помощью третьего тела. Соединение длинных (или коротких, но массивных) деталей с помощью сварки трением осложнено тем, что приведение во вращение и быстрое торможение таких деталей сопряжено со значительными трудностями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
