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
Рис. |
U.10. Принципиальная схема |
машины |
для СТ с |
непрерывным |
приводом: |
|||||
1 — станина; |
2 — привод шпинделя; |
3 — передняя |
бабка; 4 — траверса; |
5 — зад |
||||||
няя |
Стойка; |
6 — направляющие штанги; |
7 — гидравлические цилиндры |
осевого |
||||||
нагружения; |
8 — шпиндель; |
9 — зажимной |
патрон |
вращающейся |
заготовки; |
|||||
/0 — Зажимное устройство неподвижной |
заготовки; |
11 — свариваемые |
заготовки; |
|||||||
|
12 — пульт управления; |
13 — упор для |
неподвижной заготовки |
|
|
|||||
274
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 14.S |
|
|
ТЕХНИЧЕСКАЯ |
ХАРАКТЕРИСТИКА |
МАШИН ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ |
|
|
|||||||
|
Мощ |
|
|
|
|
|
Диапазон |
Длина свариваемых |
Габаритные |
|
||
|
ность |
|
Частота |
|
Осевое |
размеров |
заготовок, мм |
размеры |
Масса |
|||
Модель машины |
двига |
|
|
(диаметров) |
|
|
машин СТ, |
|||||
теля |
|
вращения, |
|
усилие, |
свариваемых |
вращаю |
невращающейся |
мм |
машины |
|||
|
шпинде |
|
с“ 1 |
|
кН (max) |
заготовок, |
(длина х |
CT#I, кг |
||||
|
ля, кВт |
|
|
|
|
|
|
мм |
щейся |
min — max |
ширина) |
|
|
|
|
|
|
|
|
min — max |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С непрерывным приводом |
|
|
|
|||
МСТ-20.01 (ОХР) |
40 |
|
12,5 • |
|
200 |
|
16—50 |
70-900 |
80—Н. о.** |
3240Х 1620 |
6 100 |
|
МСТ-120.01 (СССР) |
160 |
|
5 |
|
1200 |
|
45—100 |
160—1500 |
300—Н. о. |
7800X1880 |
39 000 |
|
СТ-107 (СССР) |
55 |
|
11,2; |
18 |
|
500 |
|
25-70 |
100—900 |
120—Н. о. |
3380X 2170 |
8 130 |
ПСТМ-1,5 (ООСР) |
13 |
|
52,3; |
66,7; |
|
15 |
|
8 -1 6 |
16-875 |
Н. о. |
2180X1020 |
2400 |
ПСТ-50 (СССР) |
75 |
|
63,3 |
|
500 |
|
40-70 |
До 400 (50) |
140 |
2800X 2400 |
5 800 |
|
|
11,7; |
16,7 |
|
|
||||||||
АСТК-5 (СССР) |
13 |
|
66,7 |
|
50 |
|
9—14 |
12—110 |
60—170 |
1750Х1250 |
5 500 |
|
ПСТ-РШ (СССР) |
30 |
|
16,7 |
|
150 |
|
20^-36 |
160 |
300—600 |
4000Х 1400 |
9 500 |
|
PS150.00 (ФРГ) |
30 |
|
16,6—25 |
|
150 |
|
— |
— |
— |
— |
4500 |
|
PS300.01 (ФРГ) |
45 |
|
— |
|
|
300 |
|
— |
— |
— |
— |
600 |
PS300.03 (ФРГ) |
76 |
|
|
|
300 |
|
7000 |
|||||
|
— |
|
|
|
— |
— |
— |
— |
||||
FS-2/H (Великобритания) |
30 |
|
16,6; 22,5; |
|
200 |
|
15-65 |
— |
— |
— |
— |
|
50 (Великобритания) |
38 |
|
33,3 |
|
500 |
|
25-63 |
533 |
Н. о. |
|
|
|
|
— |
|
|
|
— |
— |
||||||
ZT-JMZ-40 (Польша) |
37 |
|
11.6 |
|
400 |
|
25—70 |
20—350 |
70 — Н. о. |
2050X 800 |
4000 |
|
PSM-50 (ФРГ) |
30 |
|
16,6 |
|
200 |
|
20—50 |
— |
— |
— |
600 |
|
F1200 (Франция) |
14,5; |
|
18,3; 21,7; |
|
— |
|
8,5-32 |
— |
— |
-— |
— |
|
FW60V (Япония) |
22 |
|
36,7; |
43,3 |
|
40 |
|
— |
— |
— |
— |
— |
38 |
|
25 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
Инерционные машины СТ |
|
|
|
|
||||
<Dual»-60 (США) |
11 |
I |
200 |
I |
35,6 |
I |
6,5—19 |
До 350 |
|
|
3 540 |
|
«Dual»-150 (США) |
44 |
|
133 |
|
204 |
|
11—38 |
|
|
|
11 300 |
|
Без шкафа управления и гидростанции. и Н. о. — нет ограничений.
В состав оборудования для СТ могут входить: машина для СТ, микро-ЭВМ, |
|
с программами параметров режима, |
станок для снятия грата, роботы или |
манипуляторы для загрузки-выгрузки |
и транспортирующие устройства. Ниже |
рассматриваются только машины СТ с непрерывным приводом и инерционной |
|
СТ, получившие наибольшее применение в промышленности. |
|
Исходными данными при выборе оборудования являются: параметры режима СТ; потребная мощность привода шпинделя; размеры свариваемых
заготовок; требуемая производительность процесса. |
|
||
|
Мощность привода определяют по формуле Na t= N 7aS, Вт (здесь S — |
||
площадь свариваемого сечения в мм; Ытд=20 Вт/мм2) [2]. |
|
||
|
Кинематические схемы машин СТ, выпускаемых в настоящее время, раз |
||
личны. Наиболее распространенная представлена на рис. 14.10. |
|
||
|
Мировой парк машин СТ имеет десятки модификаций н к настоящему |
||
времени |
насчитывает ~ 4500. В табл. 14.5 представлены только |
некоторые |
|
ноделн |
машин для сварки трением отечественных и зарубежных |
фирм [2, |
|
3, |
41. |
|
|
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.
Контроль параметров режима в процессе СТ разделяется на пассивный и активный. При пассивном контроле только ре гистрируются параметры режима СТ. При активном контроле наряду с регистрацией выполняется их корректировка по вре мени путем сравнения их с запрограммированными величи нами. При значительном отклонении параметров режима от заданных и невозможности их корректировки, система останав ливает машину и индицирует причину на цифровое табло или дисплей.
Примером системы активного контроля является информа ционно-измерительный комплекс Controller — III фирмы Kuka (ФРГ). При отклонении угловой скорости, удельного давления или времени от заданных значений процесс СТ прекращается.
Разрушающие методы контроля применяются при разра ботке технологического процесса и как выборочные для конт роля ответственных деталей I категории.
Для оценки механических свойств соединений, полученных трением, применяются следующие виды испытаний: на растя жение, кручение, изгиб, загиб, ударнцй изгиб и усталостную прочность, измерение твердости, макро- и микроструктурный анализ. Все перечисленные методы позволяют комплексно оце нить структуру и свойства соединений, однако наиболее досто верными, как было отмечено выше, следует считать испытания на ударный изгиб и циклическую прочность.
Неразрушающие методы контроля, используемые на прак тике, такие как магнитная и ультразвуковая дефектоскопии, гамма- и рентгеноскопия, недостаточно надежны при выявле нии дефектов, характерных для соединений, полученных тре нием.
Представляет интерес контроль соединений вихревыми то ками и акустический метод контроля по величине энергии дис сипации. Указанные методы бесконтактны, имеют достаточное быстродействие и могут встраиваться в машины СТ для 100%- ного контроля всех сваренных деталей после удаления грата.
Г л а в а 16. СВАРКА ПРОКАТКОЙ
Сварка прокаткой применяется при производстве слойных материалов (би металлов), состоящих как из разнородных металлов, так и из металлов близких по химическому составу, но отличающихся по свойствам.
15.1. Общие сведения
15.1.1. Определения, терминология и основные схемы
Сваркой прокаткой получают металлические конструкции, состоящие из двух или более слоев (компонентов), которые выполняют различные функции. Слой, выполняющий функцию силового элемента, называется основным. Слой,
имеющий специальные свойства, которые оп |
||||
ределяются требованиями, |
предъявляемыми |
|||
к конструкции, |
называется |
плакирующим. |
||
Основной слой, как правило, имеет большую |
||||
по сравнению с плакирующим толщину и из |
||||
готавливается |
из |
более |
дешевого |
мате |
риала [1Ц. |
|
|
|
|
Сварка может выполняться при нагреве |
||||
соединяемых металлов (горячая сварка про |
||||
каткой) и в холодном состоянии при |
получе |
|||
нии слойных материалов из пластичных ме |
||||
таллов (холодная сварка прокаткой). Схема |
||||
сварки представлена |
на рис. |
15.1 [2]. |
|
|
15.1.2. |
Физические основы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Сварка |
прокаткой |
является |
разновидностью |
|
|
|
|
|
|
||||
сварки давлением и характеризуется тем, что |
Рис. |
15.1. |
Схема |
сварки |
про |
||||||||
соединение |
осуществляется |
в |
условиях |
при |
каткой: |
|
|
|
|
||||
нудительного |
деформирования |
при |
малых |
/ — валки; |
2 — свариваемые |
за |
|||||||
длительностях |
взаимодействия |
[2]. Деформа |
готовки |
|
|
|
|
||||||
ция свариваемых заготовок начинается при |
|
|
|
|
|
|
|||||||
достижении условным объемом металла се |
выходе |
из |
валков |
на |
металл |
||||||||
чения 00 |
входа в |
валки (см. рис. 15.1). На |
|||||||||||
в данном условном сечении действуют сжимающие напряжения Р ~ о я |
(здесь |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
J
|
а Ь |
е й |
|
|
|
|
|
Рис. 15.2. Поперечные сечения профилей сварных конструкций: |
|
|
|||||
1 — толстолистовая |
коррозионностойкая; |
2 — толстолнстовая |
трехслой |
||||
ная |
износостойкая; |
3 — листовая |
для |
режущего |
инструмента |
с |
мест |
ной |
плакировкой; 4 — сдвоенная |
для самозатачивающихся плужных ле |
|||||
мехов; 5 — полособульбовая для |
судостроения; 5—/0 — фасонная |
корро- |
|||||
знонностойкаН; // — двухслойная |
лента |
Fe—Ni; |
/2 — трехслойная |
лента |
|||
A l-F e -N l |
|
|
|
|
|
|
|