×
05.03.2020
220.018.0940

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ФОРМЫ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002715760
Дата охранного документа
03.03.2020
Аннотация: Изобретение относится к сварке, в частности к лазерной сварке прецизионных изделий осесимметричной формы, и может быть применено, например, в производстве топливной аппаратуры дизельных двигателей. Способ лазерной сварки прецизионных деталей осесимметричной формы включает подготовительные операции и сварку. Детали устанавливают с возможностью осевого вращения. Первая из них вращается вместе с устройством для установки и закрепления, вторая поджата к первой осевым усилием 25…35 Н и получает вращение от нее за счет действия сил трения по торцам. Сварку осуществляют при двойном повороте деталей с наложением швов друг на друга, α угол каждого поворота составляет сумму (360°+α), где угол α зависит от материала и размеров свариваемых деталей. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса сварки при обеспечении выполнения заданных требований. 1 пр.

Изобретение относится к сварке, в частности, к лазерной сварке прецизионных изделий осесимметричной формы, и может быть применено, например, в производстве топливной аппаратуры дизельных двигателей.

При сварке прецизионных деталей большое значение имеет обеспечение прочностных показателей соединения и предотвращение деформаций конструкции из-за наличия остаточных напряжений. Лазерный луч, попадая на поверхности свариваемых деталей, отражается тем больше, чем выше отражательная способность этих поверхностей. Возникает проблема, связанная с недостаточным прогревом зоны сварки и соответствующим уменьшением глубины проплавления. Прецизионные стальные детали, например, иглы распылителей топливных форсунок, имеют шероховатость поверхностей в зоне сварки не выше Ra0,125, что, по умолчанию, означает высокую отражательную способность. Таким образом, лазерная сварка прецизионных деталей представляет дополнительные трудности.

Известен способ лазерной сварки металлов и сплавов, в котором, для повышения качества сварного соединения, в месте сварки деталей удаляют поверхностный слой с одновременным формированием канала с боковыми стенками, покрытыми тонким слоем расплава (пат. RU 2186667, опубл. 10.10.2001. Бюл. №28). Реализация способа обеспечивается воздействием модульного излучения дополнительного лазера. Процесс сварки в известном решении разбит на два этапа. На первом этапе импульсы высокой интенсивности дополнительного лазера небольшими порциями удаляют материал с поверхностей свариваемых деталей и вдоль их стыка. На втором этапе импульсы основного лазера сваривают детали.

Известен способ повышения эффективности лазерной обработки металлов, в котором также применяется совместное действие двух лазеров, однако при этом цель дополнительного лазера заключается в предварительно обработке поверхности детали для уменьшения ее отражательной способности перед воздействием второго лазера (пат. US 4879449, опубл. 07.11.1989).

К недостаткам известных решений относится необходимость наличия дополнительного лазера. Это требует согласования работы двух лазеров, усложняет установку, процесс и, в конечно счете, удорожает продукцию. Кроме того, дополнительный лазер применяется для воздействия на ту же локальную зону, что и основной. Само по себе, это, в принципе, не решает проблемы сварочных деформаций.

Наиболее близким, по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является способ лазерной сварки прецизионных изделий, который предусматривает выполнение подготовительных операций и последующую сварку. Причем сварку выполняют с предварительной прихваткой одновременно двумя лучами по крестообразной схеме (пат. RU 2240906, опубл. 10.06.2003). Изделие вращают вокруг оси на угол сорок пять градусов от центра прихватки и двумя лучами выполняют сварку в двух диаметрально противоположных секторах при вращении изделия на сто восемьдесят градусов. Такая технология позволяет снизить деформации прецизионных осесимметричных сварных изделий. К недостаткам известного решения относится необходимость специальной оптической системы для разделения лазерного луча на два луча одинаковой интенсивности и формирования ломанной траектории с раздельными оптическими каналами и фокальными плоскостями для каждого канала.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение процесса сварки при обеспечении выполнения заданных прочностных и геометрических требований к изделию.

Решение поставленной технической задачи за счет применения предлагаемой последовательности выполнения операции.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Прецизионные детали осесимметричной формы, которые нужно соединить сварным швом, устанавливают на сварочный станок таким образом, что одна из деталей помещается в стандартном технологическом устройстве для установки и закрепления, обеспечивающем одну степень свободы - вращение вокруг продольной оси, например, в трехкулачковом патроне. Вторая деталь закрепляют коаксиально первой с упором своим торцом в торец первой детали и поджимают подпружиненным упором с осевым усилием 25….35 Н.

Устройство для установки и закрепления второй детали может быть выполнено как в виде стандартного технологического решения, так и в виде приспособления, предназначенного специально для данной детали, например, втулки с прецизионным отверстием, соответствующим наружному диаметру свариваемой детали.

Устройства для установки и закрепления свариваемых деталей по способу, предлагаемому в качестве заявляемого изобретения, не являются предметом патентной охраны.

Устройство для установки и закрепления первой детали, имеет привод от электродвигателя. При этом частота вращения технологического устройства для установки и закрепления зависит от частоты и длительности импульсов излучения лазера.

После установки деталей производят проверку биения их продольных осей и последующее закрепление в устройствах для установки и закрепления.

После подачи первого импульса излучения, то есть формирования первой точки сварки, включают вращение устройства для установки и закрепления первой детали. Второй детали передают вращение от первой детали за счет действия сил трения по торцам. Сварку осуществляют при двойном повороте деталей с наложением швов друг на друга, причем угол каждого поворота составляет сумму (360°+α), где дополнительный угол α - величина углового смещения свариваемых деталей после совершения ими полного поворота вокруг своих продольных осей.

Новизной в предложенном способе лазерной сварки прецизионных деталей осесимметричной формы является использование предварительного поджатия деталей друг к другу с заданным усилием и последующая сварка при двойном повороте на заданный угол, определяемый материалом и размерами деталей.

Пример выполнения способа

Выполняли импульсную лазерную сварку иглы распылителя, включающей три коаксиально установленных детали: иглу (материал: сталь Р6М5 ГОСТ 19265, твердость 61…66 HRC, шероховатость Ra0,075), шток (материал: сталь ХВСГФ ГОСТ 5950, твердость 20…25 HRC, шероховатость Ra0,125) и поршень (материал: сталь Р6М5 ГОСТ 19265, твердость 61…66 HRC, шероховатость Ra0,075). Сварку выполняли на установке МУЛ-1 производства ООО «Латиком» в среде углекислого газа, причем подача газа осуществлялась со свободным ручным наведением сопла в зону сварки.

В качестве устройства для установки и закрепления первой детали использовали стандартный трехкулачковый патрон. В патрон зажимали шток, ответные детали устанавливали поочередно во второе устройство для установки и закрепления. После установки детали выставляли для получения несоосности не более 0,002 мм.

Сварку, таким образом, вели с переустановкой деталей.

Усилие осевого прижатия составляло от 28 Н до 31 Н. Использовали следующие режимные параметры процесса: напряжение - 285 В, длительность одиночного импульса 4,5 мс, частота импульсов 4 Гц. Дополнительный угол α - величина углового смещения свариваемых деталей после совершения ими полного поворота вокруг своих продольных осей - составлял 15…20 градусов.

Перекрытие точек в полученном двойном шве составило 0,01 мм.

После сварки опытной партии проводили контроль заданных параметров - величина осевого усилия разрыва (на нескольких произвольно выбранных образцах), биение поверхности запорного конуса иглы относительно прецизионной поверхности поршня после выдержки образцов в течение 12 часов при нормальных условиях.

Усилие разрыва составило 1500…1700 Н при заданной минимальной величине 1350 Н. Наибольшее биение составило 0,05 мм при заданной величине 0,07 мм.

Образцы, не подвергавшиеся испытаниям на разрывной машине, установили в электроуправляемые форсунки производства Алтайского завода прецизионных изделий и проводили стендовые испытания в течение 500 часов. Образцы прошли испытания в полном объеме, без замечаний.

В настоящее время предлагаемый способ лазерной сварки прецизионных деталей осесимметричной формы внедрен в серийное производство на Алтайском заводе прецизионных изделий.

Способ лазерной сварки прецизионных деталей осесимметричной формы, включающий установку деталей, их закрепление и лазерную сварку, отличающийся тем, что первую из свариваемых деталей закрепляют с возможностью вращения вокруг продольной оси, а вторую деталь закрепляют коаксиально первой с упором своим торцом в торец первой детали, поджимают подпружиненным упором с осевым усилием 25…35 Н и передают вращение от первой детали за счет действия сил трения по торцам, при этом сварку осуществляют при двойном повороте деталей с наложением швов друг на друга, причем угол каждого поворота составляет сумму 360°+α, где дополнительный угол α - величина углового смещения свариваемых деталей после совершения ими полного поворота вокруг своих продольных осей.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 22 items.
20.01.2018
№218.016.16ec

Клапан управления производительностью топливного насоса высокого давления

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре дизельных двигателей внутреннего сгорания. Клапан управления производительностью топливного насоса высокого давления включает корпус, катушку индуктивности, якорь, толкатель, контрполюс, поршень, пружину и стопор....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635743
Дата охранного документа: 15.11.2017
10.05.2018
№218.016.391e

Способ регулировки форсунки и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано при проверке и регулировке форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизельного двигателя. Способ регулировки форсунки и устройство для его осуществления включают установку форсунки 3 в устройство для ее позиционирования 1, касание наконечником,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647019
Дата охранного документа: 13.03.2018
10.05.2018
№218.016.4fa8

Штамп для высадки концов трубок высокого давления

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в производстве трубок высокого давления топливных систем дизельных двигателей внутреннего сгорания. Штамп для высадки концов трубок высокого давления содержит устройство для зажима трубки и устройство для формирования профиля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652931
Дата охранного документа: 03.05.2018
04.07.2018
№218.016.6a2e

Электроуправляемая форсунка

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам подачи топлива в камеру сгорания дизельных двигателей. В электроуправляемой форсунке, содержащей актуатор, управляющий клапан и корпус форсунки с каналами и полостями, согласно изобретению топливо, выходящее из управляющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659651
Дата охранного документа: 03.07.2018
20.04.2019
№219.017.3524

Способ восстановления топливопроводов высокого давления

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к восстановлению топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания. В способе подготовительные операции заключаются в установке и фиксации топливопровода высокого давления в устройстве для высадки наконечника, а формирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685291
Дата охранного документа: 17.04.2019
26.07.2019
№219.017.b95b

Соединение топливопровода

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам впрыска дизельных двигателей. Предложенное соединение топливопровода содержит трубу 1 высокого давления для подвода топлива с соединительной головкой 2, включающей периферическую поверхность, образованную сферической установочной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695552
Дата охранного документа: 24.07.2019
01.09.2019
№219.017.c5c8

Распылитель топливной форсунки

Изобретение относится к системам подачи топлива двигателей внутреннего сгорания. Распылитель топливной форсунки включает иглу 2 распылителя и корпус 1 распылителя. Корпус распылителя имеет, по крайней мере, одно сопловое отверстие 11 для истечения топлива, центральное отверстие для установки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698586
Дата охранного документа: 28.08.2019
02.10.2019
№219.017.ce7c

Игла распылителя электроуправляемой форсунки

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам подачи топлива дизельных двигателей. Игла распылителя электроуправляемой форсунки включает иглу распылителя (1), управляющий поршень (2), шток (3) и упор для пружины, выполненный в виде отдельной детали – штанги (4). Игла, шток и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700992
Дата охранного документа: 24.09.2019
17.10.2019
№219.017.d72b

Способ барабанной галтовки прецизионных деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при галтовке деталей сложной конфигурации в барабане. Детали загружают насыпью в галтовочный барабан, добавляют рабочую среду и сообщают ему вращение вокруг горизонтальной оси с заданной частотой. В качестве рабочей среды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703083
Дата охранного документа: 15.10.2019
07.11.2019
№219.017.deb5

Патрон для закрепления детали на станке

Изобретение относится к патрону для закрепления детали на станке. Патрон включает корпус с равномерно расположенными в плане эксцентриковыми кулачками, свободно посаженными на оси, синхронизатор в виде зубчатого колеса с наружным зацеплением, упоры, пружины растяжения. На эксцентриковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705184
Дата охранного документа: 05.11.2019
+ добавить свой РИД