[go: up one dir, main page]

RU2630147C2 - Method of friction welding with mixing and tool to this end - Google Patents

Method of friction welding with mixing and tool to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2630147C2
RU2630147C2 RU2015124344A RU2015124344A RU2630147C2 RU 2630147 C2 RU2630147 C2 RU 2630147C2 RU 2015124344 A RU2015124344 A RU 2015124344A RU 2015124344 A RU2015124344 A RU 2015124344A RU 2630147 C2 RU2630147 C2 RU 2630147C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
tool
welded
loading
welding rod
Prior art date
Application number
RU2015124344A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015124344A (en
Inventor
Александр Васильевич Егоров
Геннадий Васильевич Шилло
Николай Валентинович Макаров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева"
Priority to RU2015124344A priority Critical patent/RU2630147C2/en
Publication of RU2015124344A publication Critical patent/RU2015124344A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2630147C2 publication Critical patent/RU2630147C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: tracking and the moving welding tool regulation feed control according to the loading pressure is carried out during the welding process. The location of the welded edges relative to the backing member, opening of the welded workpieces joint, deformation of the backing member and the geometric position of the welding rod relative to the tool support body are controlled. The loading of the welding rod is changed in an automatic mode to provide a constant gap between its end and the supporting surface of the underlay element by reciprocating the welding rod. The welding tool monitoring and control system includes pressure-sensitive and linear movement pickups connected to the control unit via controllers. Welding rod loading monitoring system ensures that the loading of the welding tool is controlled in automatic mode by the geometrical position of the welding rod with respect to the tool support body, depending on the actual loading of its support part into the material to be welded.
EFFECT: invention excludes the possibility of introducing a welding rod into the bearing surface of the backing member, improves the reliability of the welding tool and the quality of welding.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к сварке, а именно к способу и оборудованию для сварки трением с перемешиванием.The invention relates to welding, and in particular to a method and equipment for friction stir welding.

Из патентной литературы известен способ сварки трением с перемешиванием, заключающийся во внедрении в стык свариваемых заготовок составного вращающегося инструмента, состоящего из сварочного стержня и опорного корпуса, и продвижении его вдоль свариваемого стыка с поджатием пластифицированных кромок заготовок и формировании сварного соединения в результате термофрикционного контакта, возникающего в процессе объемного и плоского перемешивания свариваемого материала рабочими поверхностями инструмента (например, см. патент США №5893507, МКИ В23К 20/12, НКИ 228/2.1, 1999 г.). В том же источнике информации рассмотрено устройство для осуществления указанного способа сварки, включающее в себя сварочный инструмент, состоящий из опорного корпуса и размещенного в нем сварочного стержня с возможностью его осевого перемещения относительно опорного корпуса при помощи механизма перемещения, встроенного в корпус сварочной головки.From the patent literature there is known a method of friction stir welding, which consists in introducing into the joint of the workpieces to be welded a composite rotating tool consisting of a welding rod and a supporting body, and moving it along the joint to be welded with compression of the plasticized edges of the workpieces and forming a welded joint as a result of thermofriction contact arising in the process of volumetric and flat mixing of the welded material with the working surfaces of the tool (for example, see US patent No. 5893507 , MKI V23K 20/12, NKI 228 / 2.1, 1999). In the same source of information, a device for implementing the indicated welding method is considered, including a welding tool consisting of a support body and a welding rod placed in it with the possibility of its axial movement relative to the support body using a movement mechanism built into the body of the welding head.

Процесс сварки трением с перемешиванием может осуществляться со слежением загрузки сварочного инструмента в свариваемый стык заготовок по двум вариантам: давлению или геометрическому положению. При формировании сварного шва не исключена вероятность раскрытия сварного стыка и подъема свариваемых кромок вследствие их неравномерного прилегания к опорной поверхности подкладного элемента, вызванная отклонениями от геометрических размеров сборочных деталей и оснастки при сборке, а также при сварке в результате воздействия температуры трения и возникающих сварочных напряжений и деформаций. Вследствие указанных выше причин при сварке со слежением по давлению имеется большая вероятность внедрения сварочного стержня в подкладной элемент, в результате чего произойдет поломка сварочного стержня, а при сварке со слежением по геометрическому положению, вследствие того, что сигнал слежения невозможно взять с поверхности подкладного элемента, и, как правило, этот сигнал берется с поверхности свариваемых заготовок, сварочное усилие не будет величиной постоянной, и при корректировке загрузки инструмента в стык свариваемого материала появляется вероятность внедрения сварочного стержня в подкладной элемент, или, наоборот, недозагрузка сварочного инструмента не позволит качественно сформировать сварной шов, т.к. система слежения не может автоматически изменять загрузку сварочного инструмента в свариваемый материал, а также сварочного стержня относительно подкладного элемента и опорного корпуса. К тому же, вследствие неравномерного обжатия кромок свариваемых заготовок на подкладном элементе, их деформации при воздействии сварочного усилия и фрикционного тепла, при работе со слежением загрузки сварочного инструмента по давлению в процессе сварки наблюдается неконтролируемый подъем кромок и, как следствие, невозможность формирования сварного шва, а со слежением по геометрическому положению наблюдается «тоннельный» дефект сварного шва, что приводит к неудовлетворительному формированию сварного шва, и, кроме того, не представляется возможным выдерживать постоянной величину зазора h между торцом сварочного стержня и опорной поверхностью подкладного элемента.The friction stir welding process can be carried out with tracking loading of the welding tool into the welded joint of the workpieces in two ways: pressure or geometric position. When a weld is formed, it is possible that the welded joint opens and the welded edges rise due to their uneven fit to the supporting surface of the underlay element, caused by deviations from the geometric dimensions of the assembly parts and equipment during assembly, as well as during welding as a result of friction temperature and welding stresses arising and deformations. Due to the above reasons, when welding with pressure tracking, there is a high probability of introducing the welding rod into the underlay element, as a result of which the welding rod will break, and when welding with tracking in the geometric position, due to the fact that the tracking signal cannot be taken from the surface of the underlay element, and, as a rule, this signal is taken from the surface of the welded workpieces, the welding force will not be constant, and when adjusting the loading of the tool into the joint of the welded material If there is a chance of introducing a welding rod into the backing element, or, conversely, underloading of the welding tool will not allow a high-quality formation of the weld, since the tracking system cannot automatically change the loading of the welding tool in the material being welded, as well as the welding rod relative to the underlay element and the support body. In addition, due to the uneven compression of the edges of the welded workpieces on the underlay element, their deformation under the influence of the welding force and frictional heat, when working with tracking the loading of the welding tool by pressure during welding, an uncontrolled rise of the edges is observed and, as a result, the inability to form a weld, and with tracking along the geometric position, a “tunnel” defect of the weld is observed, which leads to unsatisfactory formation of the weld, and, in addition, not representing it is possible to maintain a constant value of the gap h between the end face of the welding rod and the supporting surface of the underlay element.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков с достижением технического результата в виде устранения внедрения сварочного стержня в опорную поверхность подкладного элемента, повышение качества сварного соединения и надежности сварочного инструмента, а также расширение арсенала технических средств и технологических возможностей при проведении сварки. Данная задача решается тем, что в способе сварки трением с перемешиванием, включающем в себя внедрение в стык свариваемых заготовок составного вращающегося инструмента, содержащего опорный корпус и сварочный стержень с возможностью его осевого перемещения относительно опорного корпуса, продвижение инструмента вдоль свариваемого стыка с поджатием пластифицированных кромок заготовок и формирование сварного соединения в результате термофрикционного контакта, возникающего в процессе объемного и плоского перемешивания свариваемого материала рабочими поверхностями сварочного инструмента, при этом в процессе сварки осуществляют слежение и регулирование загрузки перемещаемого сварочного инструмента по давлению загрузки, отличающемся тем, что в процессе сварки прижимают кромки свариваемых заготовок посредством роликов, при этом при слежении загрузки сварочного инструмента дополнительно осуществляют контроль расположения свариваемых кромок относительно подкладного элемента, раскрытия стыка свариваемых заготовок и деформации подкладного элемента, а также дополнительно контролируют геометрическое положение сварочного стержня относительно опорного корпуса инструмента в зависимости от фактической загрузки опорной части упомянутого корпуса в свариваемый материал, при этом в автоматическом режиме изменяют упомянутую загрузку сварочного стержня для обеспечения постоянного зазора между его торцом и опорной поверхностью подкладного элемента за счет возвратно-поступательного перемещения сварочного стержня.The objective of the invention is to eliminate the above drawbacks with the achievement of a technical result in the form of eliminating the introduction of a welding rod into the supporting surface of the underlay element, improving the quality of the welded joint and the reliability of the welding tool, as well as expanding the arsenal of technical means and technological capabilities during welding. This problem is solved in that in a method of friction stir welding, including the introduction into the joint of the workpieces to be welded, a composite rotating tool containing a support body and a welding rod with the possibility of axial movement of it relative to the support body, tool advancement along the welded joint with compression of the plasticized edges of the workpieces and the formation of a welded joint as a result of thermofriction contact arising in the process of volumetric and plane mixing of the welded m material by the working surfaces of the welding tool, while in the welding process, the loading of the moving welding tool is monitored and controlled by the loading pressure, characterized in that during welding the edges of the welded workpieces are pressed by means of rollers, while monitoring the loading of the welding tool, additionally control the location of the welded edges regarding the underlay element, the disclosure of the junction of the welded workpieces and the deformation of the underlay element, as well as the geometrical position of the welding rod relative to the tool support body is precisely controlled depending on the actual loading of the supporting part of the said body into the material to be welded, while the aforementioned loading of the welding rod is automatically changed to ensure a constant gap between its end face and the supporting surface of the backing element due to the reciprocating moving the welding rod.

Кроме того, эта задача решается и тем, что предлагается устройство для сварки трением с перемешиванием, содержащее установленную на каретке сварочную головку с составным сварочным инструментом, состоящим из опорного корпуса и сварочного стержня, размещенного с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения относительно опорного корпуса при помощи механизма перемещения, встроенного в корпус сварочной головки, а также систему слежения и регулирования сварочного инструмента по давлению при его перемещении в процессе сварки, включающую датчик давления, связанный с блоком управления через контроллер слежения загрузки сварочного инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено передним и боковыми роликами, а упомянутая система слежения снабжена установленным на корпусе сварочной головки датчиком линейных перемещений для измерения расстояния до наружной поверхности свариваемых заготовок, связанным с упомянутым блоком управления через контроллер линейного перемещения, а также средством слежения за загрузкой сварочного стержня относительно опорного корпуса, связанным с контроллером слежения загрузки сварочного инструмента, для изменения в автоматическом режиме упомянутой загрузки по геометрическому положению сварочного стержня относительно опорного корпуса инструмента в зависимости от фактической загрузки его опорной части в свариваемый материал.In addition, this problem is also solved by the fact that a device for friction stir welding is proposed, comprising a welding head mounted on the carriage with a composite welding tool consisting of a support body and a welding rod placed with the possibility of its axial reciprocating movement relative to the support body when using the movement mechanism built into the body of the welding head, as well as the tracking and regulation system of the welding tool by pressure when it is moved during welding arches, including a pressure sensor connected to the control unit via the welding tool loading tracking controller, characterized in that it is equipped with front and side rollers, and said tracking system is equipped with a linear displacement sensor mounted on the body of the welding head for measuring the distance to the outer surface of the welded workpieces, associated with said control unit through a linear motion controller, as well as means for tracking the loading of the welding rod relative to the reference the housing associated with the controller for tracking the loading of the welding tool, for automatically changing the said load according to the geometric position of the welding rod relative to the supporting body of the tool depending on the actual loading of its supporting part in the material being welded.

В предлагаемом способе сварки трением с перемешиванием, при котором составной вращающийся инструмент, состоящий из опорного корпуса и сварочного стержня, наряду с режимом работы со слежением по давлению дополнительно осуществляют режим слежения загрузки сварочного стержня по геометрическому положению относительно опорного корпуса инструмента в зависимости от фактической загрузки его опорной части в свариваемый материал, с использованием обратной связи, корректирующей отслеживаемое расстояние до обжатой поверхности свариваемых заготовок с использованием датчика линейных перемещений с исполнительным механизмом и механизма перемещения сварочного стержня, связанные с блоком управления через контроллер слежения, т.е. при изменении отслеживаемого расстояния сварочный стержень осуществляет соосное возвратно-поступательное перемещение по отношению к опорному корпусу инструмента в зависимости от фактической загрузки его опорной части в свариваемый материал и тем самым обеспечивает постоянной величину зазора между торцом сварочного стержня и опорной поверхностью подкладного элемента.In the proposed method of friction stir welding, in which a composite rotary tool consisting of a support body and a welding rod, in addition to the pressure tracking mode of operation, additionally, the welding rod loading is tracked by the geometric position relative to the tool support depending on its actual load supporting parts in the material being welded, using feedback adjusting the traceable distance to the pressed surface of the welded cooking using a linear displacement sensor with an actuator and a mechanism for moving the welding rod connected to the control unit via a tracking controller, i.e. when the monitored distance changes, the welding rod performs coaxial reciprocating movement with respect to the tool support body, depending on the actual loading of its support part into the material being welded, and thereby ensures a constant gap between the end face of the welding rod and the supporting surface of the underlay element.

Устройство для осуществления предлагаемого способа сварки, входящее в состав сварочной головки 1, включает в себя прижимные ролики 2, 3, расположенные рядом со сварочным инструментом 4 спереди и по бокам, датчик линейных перемещений 5, механизм перемещения сварочного стержня с электроприводом 6, блок управления 7 с программным обеспечением и системой слежения за загрузкой сварочного стержня 8 относительно опорного корпуса 9, обеспечивающей постоянство зазора между торцом сварочного стержня 8 и опорной поверхностью 10 подкладного элемента 11 на всем протяжении сварного шва. Контроллер 12 блока управления 7 при помощи датчика линейных перемещений 5 фиксирует расстояние Н от корпуса сварочной головки 1 до обжатой поверхности свариваемых заготовок 13, 14 после загрузки сварочного инструмента 4 по геометрическому положению, и при изменении его загрузки следящая система осуществляет дозагрузку сварочного инструмента 4 в свариваемый материал до заданной величины с использованием обратной связи, а также сварочного стержня 8 во время сварки с учетом отжима сварочной головки 1 и обжатой поверхности подкладного элемента 10 при воздействии сварочных усилий Рсв сварочного инструмента 4 и усилий прижима Рпр прижимных роликов 2, 3, а также с учетом фактической загрузки опорного корпуса 9 в свариваемый материал, в том числе и величины раскрытия стыка свариваемых заготовок 13, 14.A device for implementing the proposed welding method, which is part of the welding head 1, includes pinch rollers 2, 3 located next to the welding tool 4 in front and sides, a linear displacement sensor 5, a mechanism for moving the welding rod with electric drive 6, a control unit 7 with software and a tracking system for loading the welding rod 8 relative to the supporting body 9, ensuring a constant gap between the end of the welding rod 8 and the supporting surface 10 of the underlay element 11 and throughout the weld. The controller 12 of the control unit 7 with the help of a linear displacement sensor 5 fixes the distance H from the body of the welding head 1 to the compressed surface of the welded workpieces 13, 14 after loading the welding tool 4 in the geometric position, and when its load changes, the tracking system reloads the welding tool 4 into the welded material to a predetermined value using feedback, as well as the welding rod 8 during welding, taking into account the extraction of the welding head 1 and the pressed surface of the underlay element and 10 under the action of forces F binding welding the welding tool 4 and the clamping force F ave nip rollers 2, 3, and considering the actual load support housing 9 weldable material, including values disclosure seam welded blanks 13, 14.

Сварочное давление на сварочном инструменте Рсв создается за счет перемещения сварочной головки, установленной на каретке 15, перемещаемой по направляющим 16. Контроллер 17 блока управления 7 поддерживает сварочное давление инструмента на заданном значении. Слежение загрузки сварочного инструмента 4 по давлению осуществляют при помощи датчика давления 18, установленного на винте шарико-винтовой пары 19 (ШВП) подвижной части сварочной головки 1. При изменении сварочного давлении ШВП 19 перемещает ходовой винт каретки 15 в ту или другую сторону и тем самым поддерживает величину сварочного давления на заданном значении.The welding pressure on the welding tool P sv is created by moving the welding head mounted on the carriage 15, moved along the guides 16. The controller 17 of the control unit 7 maintains the welding pressure of the tool at a predetermined value. Tracking the loading of the welding tool 4 by pressure is carried out using a pressure sensor 18 mounted on the screw of a ball screw pair 19 (ball screw) of the movable part of the welding head 1. When the welding pressure is changed, the ball screw 19 moves the spindle of the carriage 15 to one side or the other, and thereby maintains the value of the welding pressure at a given value.

Предлагаемые способ и устройство для сварки трением с перемешиванием описаны более подробно с использованием схемных чертежей на Фиг. 1, 2, 3. Устройство для осуществления предлагаемого способа сварки работает следующим образом. После сборки свариваемых заготовок 13, 14 на подкладном элементе 10 независимые прижимные передний и боковые ролики 2, 3 и клавишные прижимы 19 прижимают кромки свариваемых заготовок 13, 14 к опорной поверхности подкладного элемента 10. Прижимные ролики 2, 3 крепятся на толкателях 20 гидроцилиндров 21, расположенных в корпусе сварочной головки 1. Усилие прижима роликов Рпр регулирует гидравлическая система, поддерживающая постоянной величину рабочего давления в гидроцилиндрах 21. После чего сварочный стержень 8 выдвигается на заданный размер относительно опорного корпуса 9, торцом сварочного стержня 8 берется касание поверхности стыка свариваемых заготовок, его перемещение обнуляется, и вращающийся составной сварочный инструмент 4 загружается в свариваемый стык по геометрическому положению на расчетную величину, создавая при этом необходимое сварочное давление загрузки. После чего перемещение сварочного инструмента 4 переключают на работу со слежением по номинальному давлению, а сварочный стержень 8 дополнительно начинает осуществлять режим слежения загрузки по геометрическому положению относительно изменяемой во время сварки величины заглубления торца опорного корпуса 9 в свариваемый материал, используя алгоритм обратной связи, заложенный в контроллерах слежения 11, 17 блока управления. Далее производится сварка заготовок по заданным режимам. При изменении расположения свариваемых заготовок 13, 14 относительно подкладного элемента 10, таких как наличие зазора по свариваемому стыку или по сопряженным поверхностям заготовок и подкладного кольца, а также деформации упомянутых заготовок и кольца при их обжатии прижимными роликами 2, 3 и воздействии сварочного давления, сварочный инструмент 4 перемещается в соответствующем направлении (вверх-вниз) относительно теоретического контура поверхности свариваемых заготовок 13, 14, а при изменении расстояния Н от датчика линейного перемещения 5 до обжатой поверхности стыка свариваемых заготовок 13, 14 толщиной 6, что означает заглубление опорного корпуса 9 инструмента 4 в свариваемый материал на величину, отличную от номинальной, сварочный стержень 8 перемещается на эту же величину в противоположном направлении относительно оси опорного корпуса 9, обеспечивая постоянство зазора (h=0,2 мм) между торцом сварочного стержня 8 и опорной поверхностью подкладного элемента 10. Датчик линейных перемещений 5 устанавливается на подвижной части сварочной головки 1, а размер Н контролируется до обжатой поверхности свариваемых заготовок 13, 14 и может браться по двум вариантам:The proposed method and apparatus for friction stir welding are described in more detail using the schematic drawings in FIG. 1, 2, 3. A device for implementing the proposed welding method works as follows. After assembling the workpieces to be welded 13, 14 on the backing element 10, the independent pressing front and side rollers 2, 3 and the key clamps 19 press the edges of the welded blanks 13, 14 to the supporting surface of the backing element 10. The pressure rollers 2, 3 are mounted on the pushers 20 of the hydraulic cylinders 21, located in the body of the welding head 1. The pressure force of the rollers P pr is regulated by a hydraulic system that maintains a constant value of the working pressure in the hydraulic cylinders 21. After which the welding rod 8 extends to a predetermined size relative to In relation to the supporting body 9, the butt of the welding rod 8 takes the contact of the joint surface of the welded workpieces, its movement is zeroed, and the rotating composite welding tool 4 is loaded into the welded joint according to the geometric position by the calculated value, thereby creating the necessary welding pressure of the load. After that, the movement of the welding tool 4 is switched to work with tracking at the nominal pressure, and the welding rod 8 additionally starts to carry out the tracking tracking of the load according to the geometric position relative to the value of the penetration of the end face of the supporting body 9 into the material being welded, using the feedback algorithm embedded in tracking controllers 11, 17 of the control unit. Next, the workpieces are welded according to the given modes. When changing the location of the welded workpieces 13, 14 relative to the backing element 10, such as the presence of a gap at the welded joint or on the mating surfaces of the workpieces and the backing ring, as well as deformation of the said workpieces and rings when they are pressed by the pressure rollers 2, 3 and the welding pressure, welding tool 4 moves in the corresponding direction (up and down) relative to the theoretical contour of the surface of the welded workpieces 13, 14, and when the distance H from the linear sensor changes 5 to the pressed surface of the joint of the welded workpieces 13, 14 with a thickness of 6, which means the support body 9 of the tool 4 is deepened into the material to be welded by an amount other than the nominal one, the welding rod 8 is moved by the same amount in the opposite direction relative to the axis of the support body 9, providing the constancy of the gap (h = 0.2 mm) between the end face of the welding rod 8 and the supporting surface of the underlay element 10. The linear displacement sensor 5 is mounted on the movable part of the welding head 1, and the size H is controlled to the pressed surface of the welded blanks 13, 14 and can be taken in two ways:

- непосредственно с обжатой поверхности стыка свариваемых заготовок 13, 14 между передним и боковыми прижимными роликами 2, 3, при этом датчик линейных перемещений 5 расположен соосно со сварочным инструментом 4 по линии сварного стыка (Фиг. 1, 3);- directly from the squeezed joint surface of the welded workpieces 13, 14 between the front and side pressure rollers 2, 3, while the linear displacement sensor 5 is aligned with the welding tool 4 along the line of the welded joint (Fig. 1, 3);

- непосредственно с обжатой поверхности свариваемых заготовок 13, 14 сбоку от оси боковых прижимных роликов 3 (Фиг. 2, 3).- directly from the pressed surface of the welded blanks 13, 14 on the side of the axis of the side pinch rollers 3 (Fig. 2, 3).

В предлагаемом устройстве может быть использован электронный датчик линейных перемещений 5, в котором для замера расстояния Н используется лазерный луч, при изменении длины которого корректируются перемещения сварочного инструмента 4 при загрузке и сварочного стержня 8 при сварке. Точки слежения 22 от датчика линейных перемещений 5 расположены на наружной поверхности обжатой зоны свариваемых заготовок 13, 14 между прижимными роликами 2, 3 и выбираются по одной из кромок заготовок 13, 14. Возможна работа устройства с подпружиненными роликами.In the proposed device, an electronic linear displacement sensor 5 can be used, in which a laser beam is used to measure the distance H, when the length of which is changed, the movements of the welding tool 4 during loading and the welding rod 8 during welding are adjusted. The tracking points 22 from the linear displacement sensor 5 are located on the outer surface of the compressed zone of the welded workpieces 13, 14 between the pressure rollers 2, 3 and are selected along one of the edges of the workpieces 13, 14. The device can work with spring-loaded rollers.

Обработка данных съема показаний датчиков давления и линейных перемещений производится в котроллерах 11, 17 блока управления 7 с системами слежения и заложенным в них программным обеспечением.Data processing of readings of pressure sensors and linear displacements is performed in controllers 11, 17 of control unit 7 with tracking systems and software embedded in them.

Благодаря использованию предлагаемого способа сварки трением с перемешиванием и устройства для его осуществления достигается поставленный результат в виде исключения вероятности внедрения рабочего стержня в опорную поверхность подкладного элемента и повышения качества сварки.By using the proposed method of friction stir welding and a device for its implementation, the set result is achieved by eliminating the likelihood of a working rod being inserted into the supporting surface of the underlay element and improving the quality of welding.

Claims (2)

1. Способ сварки трением с перемешиванием, включающий внедрение в стык свариваемых заготовок составного вращающегося инструмента, содержащего опорный корпус и сварочный стержень с возможностью его осевого перемещения относительно опорного корпуса, продвижение инструмента вдоль свариваемого стыка с поджатием пластифицированных кромок заготовок и формирование сварного соединения в результате термофрикционного контакта, возникающего в процессе объемного и плоского перемешивания свариваемого материала рабочими поверхностями сварочного инструмента, при этом в процессе сварки осуществляют слежение и регулирование загрузки перемещаемого сварочного инструмента по давлению загрузки, отличающийся тем, что в процессе сварки прижимают кромки свариваемых заготовок посредством роликов, при этом при слежении загрузки сварочного инструмента дополнительно осуществляют контроль расположения свариваемых кромок относительно подкладного элемента, раскрытия стыка свариваемых заготовок и деформации подкладного элемента, а также дополнительно контролируют геометрическое положение сварочного стержня относительно опорного корпуса инструмента в зависимости от фактической загрузки опорной части упомянутого корпуса в свариваемый материал, при этом в автоматическом режиме изменяют упомянутую загрузку сварочного стержня для обеспечения постоянного зазора между его торцом и опорной поверхностью подкладного элемента за счет возвратно-поступательного перемещения сварочного стержня.1. A method of friction stir welding, comprising introducing into the joint of the workpieces to be welded a composite rotating tool containing a support body and a welding rod with the possibility of axial movement relative to the support body, moving the tool along the welded joint with preloading the plasticized edges of the workpieces and forming a welded joint as a result of thermofriction contact arising in the process of volumetric and flat mixing of the welded material by the welding work surfaces tool, while in the process of welding, tracking and adjusting the load of the movable welding tool is carried out according to the loading pressure, characterized in that during the welding process the edges of the welded workpieces are pressed by means of rollers, while monitoring the loading of the welding tool additionally controls the location of the edges to be welded relative to the underlay element , the disclosure of the junction of the welded workpieces and the deformation of the underlay element, and also additionally control the geometric the position of the welding rod relative to the support housing of the tool depending on the actual loading of the supporting part of the said housing into the material to be welded, while automatically changing the said loading of the welding rod to ensure a constant gap between its end face and the supporting surface of the underlay element due to the reciprocating movement of the welding rod . 2. Устройство для сварки трением с перемешиванием, содержащее установленную на каретке сварочную головку с составным сварочным инструментом, состоящим из опорного корпуса и сварочного стержня, размещенного с возможностью его осевого возвратно-поступательного перемещения относительно опорного корпуса при помощи механизма перемещения, встроенного в корпус сварочной головки, а также систему слежения и регулирования сварочного инструмента по давлению при его перемещении в процессе сварки, включающую датчик давления, связанный с блоком управления через контроллер слежения загрузки сварочного инструмента, отличающееся тем, что оно снабжено передним и боковыми роликами, а упомянутая система слежения снабжена установленным на корпусе сварочной головки датчиком линейных перемещений для измерения расстояния до наружной поверхности свариваемых заготовок, связанным с упомянутым блоком управления через контроллер линейного перемещения, а также средством слежения за загрузкой сварочного стержня относительно опорного корпуса, связанным с контроллером слежения загрузки сварочного инструмента, для изменения в автоматическом режиме упомянутой загрузки по геометрическому положению сварочного стержня относительно опорного корпуса инструмента в зависимости от фактической загрузки его опорной части в свариваемый материал.2. A device for friction stir welding, comprising a welding head mounted on the carriage with a composite welding tool consisting of a support body and a welding rod arranged to axially reciprocate relative to the support body using a movement mechanism integrated in the welding head body , as well as a system for tracking and adjusting the welding tool by pressure when moving it during the welding process, including a pressure sensor associated with the unit a board through a welding tool loading tracking controller, characterized in that it is provided with front and side rollers, and said tracking system is equipped with a linear displacement sensor mounted on the body of the welding head for measuring the distance to the outer surface of the welded workpieces connected to said control unit via a linear displacement controller as well as means for monitoring the loading of the welding rod relative to the support body associated with the controller for monitoring the loading with Arch tool to change automatically uploading said geometrical position relative to the support rod welding tool body depending on the actual load bearing part in its weldable material.
RU2015124344A 2015-06-23 2015-06-23 Method of friction welding with mixing and tool to this end RU2630147C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015124344A RU2630147C2 (en) 2015-06-23 2015-06-23 Method of friction welding with mixing and tool to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015124344A RU2630147C2 (en) 2015-06-23 2015-06-23 Method of friction welding with mixing and tool to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015124344A RU2015124344A (en) 2017-01-10
RU2630147C2 true RU2630147C2 (en) 2017-09-05

Family

ID=57955489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015124344A RU2630147C2 (en) 2015-06-23 2015-06-23 Method of friction welding with mixing and tool to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630147C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200913U1 (en) * 2020-05-14 2020-11-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Friction stir welding tool

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5893507A (en) * 1997-08-07 1999-04-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Auto-adjustable pin tool for friction stir welding
US20050006441A1 (en) * 1999-02-12 2005-01-13 Adams Glynn Paul Stir-friction hot working control system
US20050040209A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Stotler Timothy V. Friction stir welding travel axis load control method and apparatus
RU2289496C1 (en) * 2005-06-08 2006-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Method of friction welding with displacement of blank materials (versions)
RU2450902C2 (en) * 2006-12-05 2012-05-20 Дзе Боинг Компани Device and method for measuring loads on tool of machine for friction welding with mixing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5893507A (en) * 1997-08-07 1999-04-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Auto-adjustable pin tool for friction stir welding
US20050006441A1 (en) * 1999-02-12 2005-01-13 Adams Glynn Paul Stir-friction hot working control system
US20050040209A1 (en) * 2003-08-22 2005-02-24 Stotler Timothy V. Friction stir welding travel axis load control method and apparatus
RU2289496C1 (en) * 2005-06-08 2006-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Method of friction welding with displacement of blank materials (versions)
RU2450902C2 (en) * 2006-12-05 2012-05-20 Дзе Боинг Компани Device and method for measuring loads on tool of machine for friction welding with mixing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200913U1 (en) * 2020-05-14 2020-11-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Friction stir welding tool

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015124344A (en) 2017-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070187466A1 (en) Friction stir welding apparatus and method of operating same
US9937586B2 (en) Method and device for friction stir welding materials of different thicknesses and having fillet welds
JP6372615B2 (en) Friction stir welding apparatus and friction stir welding method
JP6040352B2 (en) Friction stir processing apparatus and friction stir processing method
US7855350B2 (en) Apparatus and method for clamping sheet-metal components
US10583520B2 (en) Device and method for homogeneously welding two-dimensionally bent structures by friction stir welding
JP6321820B2 (en) Method and apparatus for detecting mechanical force on a welding pin tip during friction stir welding
CN103909341A (en) Friction stir welding apparatus
EP1375050B1 (en) Machining control method and robot
JP2015221443A (en) Spinning device, method od manufacturing tank mirror portion, method of manufacturing tank body portion, method of manufacturing tank, and tank
JP2013123746A (en) Friction stir welding device
US20130098526A1 (en) Friction stirring and joining apparatus, and friction stirring and joining method
JP2008093758A (en) Cutting device of internal bead section in column material
KR101250035B1 (en) Welding apparatus which can produce the faying of base metal and provide the weld line tracing at the same time
US9975201B2 (en) Friction stir welding apparatus
KR101544798B1 (en) Cutting and milling machine
KR20130080532A (en) A cleaning machine system for deposited slag at steel supports
KR102358314B1 (en) Apparatus and method for preventing interruption of a welding process, in particular breakage of friction pins, during friction stir welding
CN113260478A (en) Friction stir spot welding device, and object to be welded and shoulder member which are friction stir spot welded
RU2630147C2 (en) Method of friction welding with mixing and tool to this end
CN108349042A (en) Friction stir spot joining device and friction stir spot joint method
CN205968342U (en) Laser cutting machine welding seam flat surface grinding anchor clamps
US20120260780A1 (en) Foil Cutting Tools for Sheet Metal Processing Machines and Related Systems and Methods
JP6551365B2 (en) Internal surface grinding machine for large diameter steel pipes
US20180015563A1 (en) Shaping device and shaping method for roller electrode for seam welding

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20200212