Способ орбитальной сварки трением и устройство для осуществления этого способа - RU2006105464A

Реферат

1. Способ орбитальной сварки трением для сварки заготовок (12; 14; 20; 26), которые во время подведения энергии колебаний прижимают друг к другу в плоскости соединения, отличающийся тем, что

по меньшей мере на одной стороне плоскости (F) соединения по меньшей мере на одном фрикционном диске в орбитальной плоскости в зоне заготовки устанавливают головки (I, II, III, IV; I', II', III', IV′; I'', II'', III'', IV'') для сварки трением в количестве более одной (n>1) так, что вибрационные головки указанных головок для сварки трением неподвижно прикреплены к фрикционному диску, и

указанные головки для сварки трением, которые являются ближайшими соответственно к одной стороне, приводят в колебательное движение с одинаковой частотой трения и с одинаковой амплитудой, а также с одинаковым заданным фазовым положением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соответственно нажим или соединительное давление указанных головок для сварки трением, необходимые для подачи энергии, создают с использованием осей нажима в количестве более одной (n>1) таким образом, что виртуальная объединенная ось, образованная наложением, проходит через зону центра (22) тяжести плоскости соединения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные головки для сварки трением в количестве более одной (n>1) размещают так, что оси трения в совокупности с их виртуальной объединенной осью трения проходят через зону центра масс всех колеблющихся масс.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрационные головки указанных головок (I, II, III, IV; I', II', III', IV; I'', II'', III'', IV'') для сварки трением в количестве более одной (n>1) устанавливают неподвижно соответственно на обеих сторонах плоскости (F) соединения в нескольких орбитальных плоскостях, и

указанные головки для сварки трением, расположенные на одной стороне плоскости (F) соединения, приводят в колебательное движение с заданным фазовым положением по отношению к указанным головкам для сварки трением, расположенным на другой стороне плоскости соединения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что усилие, с которым заготовки прижимают друг к другу в плоскости соединения, создают нажимными устройствами, которые сводят заготовки вместе в осевом направлении при контроле времени/расстояния, так что виртуальные объединенные оси не должны проходить через центр тяжести поверхности заготовок.

6. Устройство для орбитальной сварки трением, предназначенное для осуществления способа по пп.1-5, в котором энергия кругового перемещения может быть подведена в плоскость соединения для сварки заготовок (12; 14; 20; 26), которые имеют произвольное поперечное сечение в указанной плоскости (F) соединения и на которые воздействует осевое давление, отличающееся тем, что вибрационные головки указанных головок (I, II, III, IV; I', II', III', IV′; I'', II'', III'', IV'') для сварки трением в количестве более одной (n>1) расположены неподвижно по меньшей мере в одной орбитальной плоскости вблизи свариваемых заготовок по меньшей мере на одном фрикционном диске так, что виртуальная объединенная орбитальная ось, образованная наложением указанных осей трения в количестве более одной (n>1) отдельных головок для сварки трением, проходит через зону центра (22) тяжести, и

указанные головки для сварки трением колеблются с одинаковой частотой трения и одинаковой амплитудой, а также с заданным фазовым положением.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что при использовании регулировки усилия все оси нажима расположены на одинаковом расстоянии от центра тяжести поверхности соединения, в плоскости соединения и, одновременно, с угловой симметрией для создания поверхностной симметрии относительно центра (22) тяжести поверхности соединения, и

математическое произведение расстояния от отдельной оси нажима до центра тяжести плоскости соединения на соответствующую силу (Р) осевого давления является постоянной величиной на объединенной орбитальной оси для всех головок для сварки трением.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что все оси нажима расположены на разных расстояниях от центра (22) тяжести плоскости соединения,

сила (Р) нажима на соответствующей оси нажима обратно пропорциональна расстоянию от этой оси до центра тяжести плоскости соединения применительно к угловому расположению осей нажима по отношению друг к другу, и

математическое произведение расстояния от отдельной оси нажима до центра (22) тяжести плоскости соединения на соответствующую силу (Р) осевого давления является постоянной величиной на объединенной орбитальной оси для всех головок для сварки трением.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что соответственно на обеих сторонах плоскости (F) соединения к фрикционному диску (16, 18), расположенному в орбитальной плоскости вокруг заготовок (12, 14), которые необходимо сварить, неподвижно прикреплены головки для сварки трением, и

все головки для сварки трением, расположенные на одном фрикционном диске, колеблются с одинаковой частотой, одинаковой амплитудой и одинаковым фазовым положением.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что одна из заготовок, которые должны быть сварены встык, неподвижно закреплена, а указанные головки для сварки трением в количестве более одной (n>1), прикрепленные вокруг второй заготовки, приводят эту заготовку в колебательное движение.

11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанные головки для сварки трением в количестве более одной (n>1) закреплены по кругу на обеих сторонах плоскости (F) соединения заготовок (12, 14), которые должны быть сварены по торцевой поверхности, причем указанные головки на обеих сторонах указанной плоскости соединения расположены напротив одна другой и совершают колебания, имеющие соответственно одинаковую текущую фазу или противоположное направление вращения с непрерывно изменяющейся разностью фаз и имеющие заданную начальную фазу.

12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанные головки (I, II, III, IV) для сварки трением в количестве более одной, прикрепленные на одной стороне плоскости соединения, колеблются соответственно с противоположной текущей фазой или с одинаковым рабочим направлением вращения и с заданной разностью фаз по отношению к указанным головкам (I', II', III', IV; I'', II'', III'', IV'') для сварки трением, расположенным на другой стороне плоскости соединения.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что указанные головки (I, II, III, IV) для сварки трением в количестве более одной, прикрепленные на одной стороне плоскости соединения, колеблются с разностью фаз между 0° и 360° по отношению к указанным головкам (I', II', III', IV′; I'', II'', III'', IV'') для сварки трением, расположенным на другой стороне плоскости соединения.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что по периферии заготовки или заготовок прикреплены блоки головок для сварки трением на фрикционных дисках, которые расположены в радиальном направлении и/или один за другим, чтобы достичь увеличения энергии колебаний, подводимой в плоскость (F) соединения.

15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что указанные головки для сварки трением в количестве более одной (n>1) соответственно установлены неподвижно вокруг труб или деталей (24, 25) таким образом, что они могут перемещаться с помощью транспортного средства, или трубы или конструктивные детали, соответственно, могут перемещаться через большое количество (n) неподвижно орбитально расположенных головок для сварки трением в соответствующее место сварки и могут быть закреплены в этом месте.

16. Устройство по п.6, отличающееся тем, что фрикционные диски, на которых расположены указанные головки для сварки трением в количестве более одной (n>1) и которые соединены с заготовкой, могут быть сдвинуты один с другим при контроле времени/расстояния с помощью нажимных блоков, для создания давления, прикладываемого во время подведения энергии колебаний в плоскость соединения, причем указанная виртуальная объединенная ось проходит через центр тяжести поверхности заготовок.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что нажимные блоки соединены с фрикционными дисками, расположенными на обеих сторонах плоскости соединения и прикрепленными к заготовкам.

18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что нажимные блоки содержат гидравлические или пневматические приводы, или соответственно механические, и/или электромеханические приводы.

19. Устройство по пп.6-17, содержащее головки для сварки трением в количестве более одной (n>1), предназначенные для сварки заготовок с произвольным поперечным сечением в плоскости соединения, причем энергия кругового движения, создаваемая указанными головками, может быть подведена перпендикулярно в плоскость соединения, а на заготовки воздействует осевое давление, отличающееся тем, что

указанные заготовки соответственно расположены наклонно или Т-образно одна над другой и состоят из ответвлений труб, идущих в сторону от продольной трубы или конструктивного бруса, проходящего от поперечного стержня,

к продольной трубе или поперечному брусу соответственно неподвижно прикреплены головки для сварки трением в плоскости продольной оси, которая проходит перпендикулярно соответственно продольной оси ответвления трубы или конструктивного стержня,

в орбитальной плоскости вокруг ответвления трубы или конструктивного стержня прикреплены соответственно головки для сварки трением в количестве более одной (n>1),

виртуальная объединенная орбитальная ось трения, образованная наложением колебаний нескольких (n) осей трения отдельных головок для сварки трением, проходит через зону центра масс, и

указанные головки для сварки трением, расположенные на обеих сторонах плоскости соединения, колеблются с одинаковой частотой трения, причем головки для сварки трением, расположенные на одной стороне плоскости соединения, колеблются с противоположной текущей фазой и заданной разностью фаз по отношению к головкам для сварки трением, расположенным на другой стороне указанной плоскости соединения, так что между заготовками в плоскости соединения происходит линейное относительное перемещение.

20. Устройство по пп.6-18, отличающееся тем, что оно используется для сварки заготовок, длина которых существенно больше ширины их эффективного поперечного сечения (L≫D).

21. Устройство по пп.6-18, отличающееся тем, что оно используется для сварки заготовок, у которых ширина их эффективного поперечного сечения существенно больше их длины (D≫L).

22. Устройство по пп.6-18, отличающееся тем, что оно используется для сварки заготовок, изготовленных из композиционных материалов, причем указанный нажим регулируется по расстоянию/времени.