книги / Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

ствах машины СТ. Другим не менее важным условием явля­ ется необходимая жесткость заготовок на участках от места закрепления до стыка. Рекомендации по выбору длины вылета представлены на рис. 14.8 [3]. Длина вылета менее рекомендо­ ванной приводит к отпуску зажимных устройств.

14.2.2. Подготовка к сварке

Состояние контактных поверхностей свариваемых заготовок при СТ влияет на качество сварных соединений в значительно меньшей степени, чем при других способах сварки давлением. Поверхности могут быть получены резкой ножницами, диско­ вой пилой и даже газопламенной резкой. Влияние неровностей

а — быстрорежущая сталь — конструкционная сталь; б — коррозионностойкая сталь — алюминий; о — коррозноннОстойкая сталь —цинк; ^-(1,16 -^1,25)^

нагрева. НепаралЛельность контактных поверхностей может достигать 5—7° без заметного влияния на качество [2]. Неболь­ шие очаги коррозий, грязь, масло, краска и другие загрязнения на контактных поверхностях в процессе СТ удаляются на ста­ дии нагрева. Исключение составляют ржавчина, а также ока­ лина, образованная при прокатке, ковке или горячей объемной

штамповке.

При СТ разнородных металлов необходима более тщатель­ ная подготовка контактных поверхностей, в частности, при СТ алюминия со сталью торцевое биение стальной заготовки должно быть <0,2 мм. На рис. 14.9 представлены примеры подготовки контактных поверхностей к сварке заготовок из разнородных металлов [3].

14.2.3.Выбор параметров режима сварки трением

снепрерывным приводом

Частота вращения является одним из главных регулируемых параметров. При увеличении п толщина пластифицированного слоя уменьшается, слой становится более однородным, дина­ мические прочностНые характеристики соединения повышаются. Частота вращения подсчитывается по оптимальной v, м/с: для

черных металлов 2,6—3, для алюминия и меди ~ 2 , для титана 4—5.

У д е л ь н о е д а в л е н и е п р и т и р к и назначается для улучшения условий работы машины СТ. Обычно Р„= (0,15ч- ^0,20) Р„. Для углеродистых сталей Рп«10 МПа. Время при­ тирки /п= (IЧ-З) с.

60 МПа, жаропрочных и инструментальных 60—120, алюмини­

получая при этом достаточно высокое качество сварного сое­ динения. При СТ разнородных металлов оптимальное значение Ри следует выбирать из условия получения скорости деформа­ ции и, обеспечивающей одинаковую степень деформации обеих заготовок.

У д е л ь н о е д а в л е н и е п р о к о в к и назначают с учетом пластических свойств свариваемых материалов. Обычно Рпр= = (1ч-3)Рн. При СТ алюминия с коррозионностойкой сталью

Рпр= (8,04-10,0) Ян (МПа), <пр= (1,5-г-З.О) с.

Следует отметить, что на прочностные свойства соединения наибольшее влияние оказывает момент приложения Рпр, а не его абсолютная величина: Рп р должно быть приложено в тот момент, когда ш снизилась и составляет 7э первоначальной, но

лическую прочность и ударную вязкость сварного соединения, особенно при СТ разнородных материалов. Время нагрева сле­ дует определять экспериментальным путем для конкретной пары заготовок по кривой AfTp(f) при ранее выбранных значе­ ниях v и Р„. Оптимальным следует считать tH, равное интер­

ким, чтобы пластическое течение металла из зоны соединения не успело приобрести устойчивый характер. Интенсивное тече­ ние металла и быстрое охлаждение Делают невозможным ре­

же после завершения процесса сварки. Время торможения сле­ дует назначать из условия, чтобы ет^2500 рад/с2.

14.2.4- Термическая обработка соединения

Целью термической обработки соединений, полученных тре­ нием, является: снижение внутренних напряжений; повышение пластичности; рекристаллизация и улучшение качества соеди­ нения в результате протекания диффузионных процессов.

Малоуглеродистые (до 0,26% С), низколегированные, высо­ колегированные хромоникелевые аустенитные и хромистые ферритные стали, сваренные в однородном и разнородном со­ четаниях, термообработке не подвергают.

Среднеуглеродистые (0,26—0,45 % С) легированные и нелегированные, высоколегированные аустенито-мартенситные и хромистые феррито-мартенситные стали, сваренные в однород­ ном и разнородном сочетаниях, подвергаются термообработке. ПрИ этом, если углеродный эквивалент СЭкв>0,8%, термооб­ работку выполняют из нагретого состояния.

Наиболее трудной является термическая обработка сварных соединений разнородных сталей. В этих случаях первоначально назначается смягчающий отжиг, а затем термическая обра­ ботка для получения заданных свойств с учетом теплофизиче­ ских характеристик обоих материалов.

14.3. Оборудование для сварки трецием

Исходными данными при выборе оборудования являются: параметры режима СТ; потребная мощность привода шпинделя; размеры свариваемых

14.4. Промышленное применение

Преимущества СТ по сравнению с другими способами соеди­ нения заготовок, предопределили ее широкое внедрение в про­ мышленность. Главными причинами возрастающего интереса к СТ являются: возможность соединения металлов и других материалов в разнородном сочетании, что позволяет получать детали с принципиально новыми потребительскими свойствами; значительное снижение затрат на механическую обработку вследствие высокой размерной точности сваренных заготовок; повышенная надежность и низкая стоимость сварного соедине­ ния. Преимущества СТ особенно проявляются в массовом и крупносерийном производстве при изготовлении деталей из за­ готовок, полученных литьем, ковкой, штамповкой или про­ каткой.

Несмотря на свою сравнительную «молодость», СТ уже до­ вольно широко применяется в машиностроении, ядерной энер­ гетике, в инструментальном производстве, в электротехниче­ ской промышленности, тракторо- и автомобилестроении, а также в самолетостроении, космической технике, химическом и неф­ тяном машиностроении.

Следует отметить, что возможности СТ далеко еще не ис­ черпаны. Мировая практика использования СТ в промышлен­ ности показывает, что этот вид сварки является одним из наиболее интенсивно развивающихся технологических процес­ сов [3].

14.6. Контроль качества

Качество соединения зависит в основном от таких факторов, как: соответствие параметров режима СТ оптимальным; под­ готовка контактных поверхностей; соответствие материалов за­ готовок и их термической обработки заданным.

J

On — начальный уровень напряжений, соответствующий начальному моменту времени релаксации). Под длительностью релаксации напряжений при кварке

при котором образовавшиеся в зоне соединения межатомные связи н^ раз­ рушаются. Образование соединения в этом случае заканчивается схваты­ ванием контактных поверхностей и релаксацией напряжений в той мепе> в какой это необходимо для сохранения образовавшихся межатомных свя­ зей. При этом длительность полного схватывания этих поверхностей 0Пределяется длительностью их активации [2].

15.1.3. Технологические возможности

Сваркой прокаткой получают коррозионностойкие, износостой­ кие, антифрикционные, электропроводные, инструментальные, жаростойкие, термоупругие, контактные, переходниковые, де­ коративные слойные конструкции, поперечные сечения которых представлены на рис. 15.2 [1].

15.2. Технология сварки

При разработке технологии сварки прокаткой необходимо учи­ тывать условия эксплуатации сварных соединений и условия изготовления из них изделий резкой, вальцовкой, штамповкой, сваркой и т. д.

В табл. 15.1 [1] приведены возможные варианты сочетаний свариваемых материалов.

15.2.1. Подготовка к сварке

Исходной заготовкой служит пакет, состоящий из двух слоев металла в виде пластин или слябов. Перед сборкой в пакеты заготовки правят, а их свариваемые поверхности механически обрабатывают, зачищают стальными Щетками или подвергают травлению и обезжириванию. Применяют одинарные пакеты — для изготовления одного листа, двойные симметричные па­ кеты— для изготовления двух листов одинаковой толщины, двойные несимметричные пакеты — для изготовления двух ли­ стов разной толщины, тройные пакеты—для изготовления трех листов, два из которых двухслойные, а один трехслойный (рис. 15.3) [1]. Для предотвращения окисления поверхности загото­ вок при нагреве перед сваркой пакеты герметизируют по пери­ метру сварным швом.

Для облегчения формирования сварного соединения, а также для уменьшения диффузии углерода из основного слоя в пла­ кирующий, особенно при получении коррозионностойких мате­ риалов, в зону соединения вводят промежуточные прослойки.

о

Рис. 15.3. Конструкция одинарного (а), двойного симметричного (б), двойного неснн* метричного (в) н тройного (г) пакетов:

в основном и плакирующем слоях соответственно). Ко И группе относятся те прослойки, у которых fa минимальный, т. е.

применение которых не требует снижения температуры сварки. Прослойки из сплава системы Ni — Си целесообразно дополни-

12001000 800 700 600550500 425 f t

Ряс. 15.4. Температурная зависи­ мость коэффициентов активности углерода в составляющих биме­ талла 08Х18Н10Т, 08X13, в железе, никеле, а также в никеле +30 % Си, меди с нанесенными обла­ стями поиска прослоек разных типов: