×
10.09.2015
216.013.777c

УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Установка может быть использована при сварке трением прессованных или катаных тонкостенных полуфабрикатов неограниченной длины из алюминиевых сплавов. Сварочный инструмент закреплен на корпусе, имеющем привод его поступательного перемещения вдоль линии сварки по горизонтальной поверхности свариваемых элементов. Механизм позиционирования корпуса относительно свариваемых элементов и их фиксации выполнен в виде вертикально или наклонно ориентированной роликовой пары, шарнирно закрепленной на корпусе с возможностью совместного с ним перемещения по вертикально расположенным поверхностям свариваемых элементов, образующим направляющие, и горизонтально ориентированных роликовых пар, жестко закрепленных на корпусе с возможностью их опоры на горизонтальную поверхность свариваемых элементов. Одна из упомянутых роликовых пар расположена перед сварочным инструментом под углом в сторону направления его движения. В качестве направляющих могут быть использованы внешние торцы свариваемых элементов, ребра жесткости и прилегающая к ним поверхность свариваемых элементов. Изобретение обеспечивает надежную фиксацию свариваемых кромок в процессе сварки, а также исключение угловых деформаций и их поперечных смещений. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сварке трением с перемешиванием и может быть использовано при сварке прессованных или катаных тонкостенных полуфабрикатов неограниченной длины из алюминиевых сплавов на опорной подложке без использования специализированной сборочно-сварочной оснастки.

Известен способ, при котором процесс сварки трением с перемешиванием осуществляется благодаря вращению сварочного инструмента, погруженного в стык свариваемых кромок при одновременном перемещении его вдоль оси сварного шва [заявка WO 93/10935 A1, 10.06.1993 г.]. Благодаря всестороннему сжатию пластифицированный за счет трения поверхности уступа о поверхность свариваемых кромок металл перемещается в область позади сварочного инструмента, образуя тем самым сварной шов.

Известно [Covington J.L. Experemental and numerical investigation of tool heating during friction stir welding. - Brigham Young University, 2005; Reginald Crawford, GeorgeE. Cook, AlvinM. Strauss. Modelling of friction stir welding for robotic implementation - Int. J. Modelling, Identification and Control, Vol.1, No.2, 2006], что в области сварки действуют существенные всесторонние распирающие усилия, которые при отсутствии надежной взаимной фиксации свариваемых кромок могут приводить к значительным угловым деформациям свариваемых кромок, появлению и последующему росту зазора между свариваемыми деталями, который делает процесс сварки невозможным.

Для надежной фиксации свариваемых кромок, как правило, используются различные механизмы и приспособления, например вакуумные столы, использование которых целесообразно при сварке больших полотнищ, имеющих значительные размеры как в продольном, так и в поперечном направлении. При сварке относительно узких полос, профилей или панелей использование вакуумных столов неэффективно.

Известны механические [US 2006/0208040 A1, 21.09.2006 г.] и гидравлические [US 6419142 B1, 16.07.2002 г.] прижимные устройства, используемые для фиксации свариваемых кромок, а также прижимные ролики, перемещающиеся одновременно со сварочным инструментом [WO 2005/042208 A2, 12.05.2005 г., US 7490750 B2, 17.02.2009 г., US 7699206 B2, 20.04.2010 г.].

Использование прижимных роликов позволяет исключить угловые деформации, возникающие в зоне сварки, однако их использование не является достаточным условием для исключения перемещений или смещений свариваемых деталей в поперечном направлении под воздействием распирающих усилий. При использовании подобной системы прижимов в процессе сварки неизбежно образуется зазор, который приводит к появлению дефектов в металле шва либо к полному отсутствию соединения. Для полного исключения поперечного смещения свариваемых заготовок применяются гидравлические или механические зажимные устройства, прижимные устройства которых - губки или башмаки располагаются в максимальной близости к сварочному инструменту, что обеспечивает необходимое сопротивление как угловым деформациям, так и поперечному смещению. Кроме того, общим недостатком известных устройств является высокая стоимость и металлоемкость (металлоемкость пропорциональна кубу длины сварного шва), и в связи с этим ограничения по возможной длине и конфигурации свариваемых полуфабрикатов.

Известна установка для сварки (WO 2008126459 A1, 23.10.2008 г. - прототип), перемещающаяся на роликах по направляющим рельсам, расположенным поверх свариваемых заготовок и ориентированных вдоль их стыка. Прижатие машины к рельсам предлагается осуществлять за счет нескольких пар вакуумных присосок, расположенных по бокам и спереди машины, и движущихся по направляющим вместе с машиной, либо дополнительными роликами, опирающимися на внутреннюю часть специального выступа направляющего рельса. Фиксацию рельсов относительно свариваемых заготовок и опорной подкладки предлагается реализовать за счет электромагнитных прижимов. Преимуществом этой установки является возможность сварки полуфабрикатов различных габаритных размеров, а также существенная компактность конструкции, возможность выполнения сварных швов, практически не ограниченных по длине.

Однако предлагаемая схема размещения вакуумных прижимов и опорных роликовых колес на одной линии направляющего рельса не обеспечивает надежности прижима из-за различных условий работы вакуумных прижимов и опорных роликовых колес и требований к их рабочей поверхности. Таким образом, для сохранения работоспособности и стабильности работы вакуумных прижимов и обеспечения толкающего усилия, необходимо разнести вакуумные прижимы и роликовые колеса, что существенно увеличивает ширину направляющего рельса, что, в свою очередь, является ограничением при сварке заготовок с вертикальным набором (профили и панели). Недостатком прототипа также является отсутствие фиксирующих устройств в зоне интенсивных разогревов основного металла - в непосредственной близости к сварочному инструменту, в результате чего могут возникать значительные угловые деформации свариваемых кромок.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание передвижной установки для сварки трением с перемешиванием, обеспечивающей надежную фиксацию свариваемых кромок в процессе сварки, а также исключение угловых деформаций и поперечных смещений свариваемых кромок.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для сварки трением с перемешиванием, выполненной с возможностью поступательного перемещения по поверхности свариваемых элементов вдоль линии сварки и содержащей корпус, на котором закреплен с возможностью вращения сварочный инструмент, а также механизм позиционирования свариваемых элементов и корпуса относительно них, в соответствии с изобретением механизм позиционирования свариваемых элементов и корпуса выполнен в виде, по крайней мере, одной вертикально/наклонно ориентированной роликовой пары, шарнирно закрепленной на корпусе симметрично относительно линии сварки и возможностью совместного с корпусом перемещения по направляющим, и, по крайней мере, двух горизонтально ориентированных роликовых пар, каждая из которых жестко закреплена на корпусе симметрично относительно линии сварки с опорой посредством роликов на поверхность свариваемых элементов, причем одна из пар расположена перед сварочным инструментом и под углом в сторону направления движения установки.

В качестве направляющих используют внешние торцы свариваемых элементов, ребра жесткости свариваемых элементов или ребра жесткости и прилегающую к ним поверхность свариваемых элементов.

Кроме того, опорная поверхность роликов вертикально/наклонно ориентированной пары имеет форму поверхности направляющих.

Установка для сварки трением с перемешиванием, выполненная в соответствии с изобретением, перемещается вместе с вращающимся сварочным инструментом вдоль линии стыка свариваемых деталей посредством тягового усилия, передаваемого механическим (цепным или ременным) приводом.

Позиционирование установки относительно поверхности свариваемых кромок обеспечивается в вертикальном направлении уравновешиванием веса всей установки реакциями сварочного инструмента и двух или более горизонтальных роликовых пар, жестко связанных с корпусом сварочной установки, опирающихся на полотно свариваемых полуфабрикатов и обеспечивающих прижатие свариваемых кромок к опорной пластине, т.е. в предлагаемой конструкции горизонтальные роликовые пары выполняют одновременно опорную и прижимную функцию. При этом с целью компенсации опрокидывающего момента в процессе сварки, по крайней мере, одна из горизонтальных роликовых пар должна находиться впереди сварочного инструмента и под углом в сторону направления сварки, в этом случае гарантируется стабильность процесса сварки при перемещении сварочной установки и надежное прижатие свариваемых кромок к опорной пластине без угловых деформаций.

Для позиционирования установки вместе с вращающимся сварочным инструментом в поперечном направлении (относительно оси шва) используется пара симметрично расположенных относительно оси сварного шва и шарнирно связанных с корпусом сварочной установки вертикально/наклонно ориентированных роликовых пар, опирающихся на внешние торцы/ребра жесткости и прилегающую к ним поверхность свариваемых элементов, и служащих одновременно для прижатия свариваемых элементов друг к другу, что исключает появление и рост величины зазора между свариваемыми кромками в процессе сварки и обеспечивает формирование качественного шва.

С целью обеспечения лучшей поперечной устойчивости сварочной установки и исключения «раскачки» в случае необходимости вертикально ориентированная роликовая пара может быть смещена вперед относительно сварочного инструмента.

Опорная поверхность роликов вертикальной пары установки, выполненной в соответствии с изобретением, имеет форму поверхности направляющих для повышения продольной устойчивости установки в процессе сварки и дополнительных связей в вертикальной плоскости.

Краткое описание чертежей:

Фиг.1 - общий вид установки в процессе сварки полуфабрикатов;

фиг.2 - схема действия сил в поперечной плоскости;

фиг.3 - использование внешних торцов свариваемых элементов в качестве направляющих для роликов;

фиг.4 - использование ребер жесткости свариваемых элементов в качестве направляющих для роликов (фиг.4а - угловая опорная поверхность ролика, фиг.4б - цилиндрическая опорная поверхность ролика).

Установка сварки трением с перемешиванием представляет собой перемещающийся в продольном направлении жесткий корпус 1 с закрепленными на нем механизмами позиционирования и фиксации свариваемых элементов - горизонтально ориентированных 2 и вертикально ориентированных 3 роликовых пар. Установка снабжена механизмом продольного перемещения, который состоит из привода 4 и ременной или цепной передачи 5. Кроме того, установка содержит блок управления сварочным инструментом, включающий привод главного вращения 6, выдвижную гильзу с патроном 7 и сварочным инструментом 8.

Процесс сварки осуществляется за счет совмещения вращательного движения сварочного инструмента, погруженного в стык свариваемых заготовок на всю их толщину, и поступательного движения установки, позиционирование которой относительно поверхности свариваемых кромок обеспечивается в вертикальном направлении - уравновешиванием веса всей установки реакциями сварочного инструмента 8 и горизонтально ориентированных роликовых пар 2; позиционирование в поперечном направлении (относительно оси шва) - симметрично приложенными реакциями вертикально ориентированных роликовых пар 3 (фиг.2). Совместное воздействие вертикально ориентированных и горизонтально ориентированных роликовых пар полностью решает задачу позиционирования корпуса установки относительно свариваемых заготовок и фиксации свариваемых заготовок относительно друг друга, исключая появление зазора между свариваемыми кромками и угловых деформаций в процессе сварки.

Установка отличается компактностью и простотой реализации, позволяет получать сварные соединения прессованных и катаных полуфабрикатов без ограничения их длины габаритами сборочно-сварочной оснастки.

Изобретение обеспечивает получение качественных сварных соединений за счет надежной фиксации свариваемых полуфабрикатов.


УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 81-90 из 263.
20.08.2014
№216.012.ed19

Способ создания потока газа в гиперзвуковой аэродинамической трубе и аэродинамическая труба

Группа изобретений относится к гиперзвуковым аэродинамическим трубам (АДТ). Способ включает генерацию газа высокого давления из жидкого газа путем его газификации, регулирование давления и нагрев газа, охлаждение стенок сопла, рабочей части и диффузора, охлаждение рабочего газа в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526505
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.08.2014
№216.012.ee96

Способ контроля работоспособности измерительного тракта в натурных условиях и гидрофонный тракт для его реализации

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов (ИТ), работающих в тяжелых рабочих условиях. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является контроль работоспособности ИТ. Данный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526897
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef31

Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента

Изобретение относится к технологии производства высокопористого абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527052
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef64

Способ правки шлифовального круга с выпуклым профилем с помощью алмазного ролика

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании профильных деталей. Производят правку шлифовального круга с выпуклым профилем цилиндрической наружной поверхностью правящего алмазного ролика. Оси вращения шлифовального круга и правящего ролика скрещивают....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527103
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.f0cc

Способ формования ударостойких прозрачных полимерных листов

Изобретение относится к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов, а именно к способу формования прозрачных листов из поликарбоната, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, в частности, для получения изделий остекления самолетов, вертолетов и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527463
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f119

Сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным прецизионным сплавам на основе никеля для получения покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением. Сплав содержит, мас.%: хром 18,0-40,0, молибден 30,0-40,0, алюминий 0,45-0,63, цирконий 4,5-6,4, карбид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527543
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f17a

Аппарат на воздушной подушке

Изобретение относится к аппаратам на воздушной подушке (АВП) с системами демпфирования колебаний по высоте и автоматического управления по углам крена и тангажа. АВП содержит корпус, силовую установку, ограждение воздушной подушки. Ограждение снабжено воздуховодом, расположенным вдоль периметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527640
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.10.2014
№216.012.fa59

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель и способ организации рабочего процесса

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД) содержит корпус, воздухозаборник с центральным телом, внутри которого установлена топливная форсунка в виде газоструйного резонатора с острой передней кромкой, соединенной пилонами с воздухозаборником, камеру сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529935
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.fed9

Способ определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов и могут быть использованы для определения статических и нестационарных аэродинамических производных моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе. Способ заключается в следующем. Испытания проводят как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531097
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.ff21

Способ тонкой очистки аргона от примесей азота

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки инертных газов от газообразных примесей с помощью химических реагентов в промышленных установках, предназначенных для высокотемпературной обработки химически активных материалов. Предлагается способ тонкой очистки аргона от примесей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531169
Дата охранного документа: 20.10.2014
Показаны записи 81-90 из 225.
10.06.2014
№216.012.d13e

Коррозионностойкая высокопрочная сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким аустенитным хромоникелевым сталям, применяемым при производстве высокопрочного сортового проката. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,1, кремний 0,5-1,0, марганец 1,0-5,0, хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519337
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d6db

Топка с циркулирующим кипящим слоем

Изобретение относится к области энергетике и может быть использовано для сжигания энергетических твердых топлив низкого качества, а также в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Топка с циркулирующим кипящим слоем включает камеру сгорания с устройством для ввода топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520781
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.ddbc

Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава

Изобретение относится к производству высокотермостойких керамических материалов, используемых в изделиях радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в снижении диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. В качестве исходного сырья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522550
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.deb0

Стенд для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию для определения вращательных производных аэродинамических сил и моментов модели в аэродинамической трубе, в том числе вблизи экрана. Стенд содержит модель с тензовесами, соединенную со стойкой, механизм угловых перемещений модели. Механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522794
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df4c

Комплект спецодежды

Изобретение относится к швейной промышленности, а именно к пыле-, вибро- и травмозащитной одежде, предназначенной для работников угольной промышленности. Комплект спецодежды состоит из комбинезона и съемного шлема, при этом нижние части рукавов и штанин комбинезона имеют герметизирующие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522950
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.07.2014
№216.012.e2d5

Способ приготовления абразивной массы для высокопористого инструмента

Изобретение относится к технологии производства абразивных инструментов из зерна электрокорунда белого на керамических связках. Способ включает дозированную загрузку и перемешивание сыпучих компонентов: абразивных зерен электрокорунда белого, керамической связки и наполнителя в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523859
Дата охранного документа: 27.07.2014
27.07.2014
№216.012.e2d9

Способ изготовления абразивного инструмента

Изобретение относится к технологии производства абразивного инструмента на керамических связках. Способ включает приготовление формовочной массы, содержащей абразивные зерна электрокорунда или карбида кремния, керамическую связку, клеящие и увлажняющие добавки и наполнитель в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523863
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.08.2014
№216.012.e659

Пневмосистема для судна с воздушными кавернами на днище

Изобретение относится к области судостроения и касается проблемы снижения гидродинамического сопротивления водоизмещающего судна. Судно оборудовано подвижными кавернообразующими элементами, состоящими из продольных ограничительных килей правого и левого бортов, продольных промежуточных килей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524762
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.e9ad

Стенд для измерения массы и координат центра масс изделий

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для электрических измерений механических величин в космической технике, судостроении и авиастроении. Стенд содержит раму, к которой крепится изделие, динамометрическую платформу с установленным на ней узлом поворота...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525629
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.eaa4

Сплав на основе меди

Изобретение относится к прецизионным сплавам на основе меди для получения микро- и нанопроводов, а также тонких пленок и покрытий с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Сплав содержит, мас.%: марганец 18,0-22,0; никель 18,0-25,0; кремний 2,0-4,0; бор 1,5-4,0; германий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525876
Дата охранного документа: 20.08.2014
+ добавить свой РИД