При сварке тонкостенных трубчатых деталей обычно возникает ряд затруднений. Для их сварки можно рекомендовать следующие приемы:
1. Короткие трубчатые детали со сквозными гладкими отверстиями сваривать, предварительно вставив внутрь пробки из твердого материала (рис. 52). Минимального эксцентриситета (при очень тонкостенных трубах) достигают с помощью взаимной центровки этих пробок, например, так, как показано на рис. 53. Для уменьшения износа круглого пальца одной пробки и соответствующего отверстия в другой пробке, последняя может быть снабжена шарикоподшипником.
2. Если по условиям производства внутрь деталей вставлять пробки нельзя, то их заменяют охватывающими кольцами.
3. Машины, предназначенные для сварки труб, снабжают многокулачковыми зажимами, позволяющими охватить трубы почти по всей ее окружности (рис. 54).
В Т-образных соединениях стержень или трубу приваривают впритык к плоской поверхности другой детали.
Основная особенность сварки таких соединений — асимметрия температурного поля. От плоского источника на поверхности трения теплота распространяется фронтально вдоль оси стержня и в направлениях, нормальных к некоторой сферической поверхности в теле другой детали (рис. 55). Это различие в интенсивности теплоотвода по обе стороны от поверхности трения вызывает асимметрию температурного поля. В стержне наблюдаются более высокие температуры, чем в пластине, поэтому в стержне происходит процесс глубинного вырывания частиц металла, тогда как в массивной и менее прогретой пластине имеет место лишь эффект поверхностного полирования.
Для обеспечения высокого качества Т-образных соединений при их сварке трением необходимо торцевать поверхность плоской детали в машине для сварки трением, после чего (не переставляя ее в зажиме) проводить сварку; искусственно сводить сварку асимметричного Т-образного соединения к сварке симметричного соединения. Для этого либо на детали с плоской поверхностью заранее протачивают выступ (рис. 56) диаметром, равным диаметру привариваемого стержня, и высотой 3—6 мм для сталей и несколько более для пластичных металлов, либо на торцовой поверхности массивной детали заранее протачивают кольцевую канавку (рис. 56, б) для сварки этой детали со стержнем. Для соединения с трубой плоскую деталь подготовляют, как показано на рис. 56, в. Надежное соединение трубы с фланцем рекомендуется выполнять также по схеме, представленной на рис. 56, в.
Для сварки трением необходимо специальное оборудование, которое должно быть рассчитано на работу при достаточно больших скоростях вращения и осевых усилиях, свойственных сварке трением, должно позволять быстрый запуск и мгновенную остановку шпинделя машины, обладать достаточной прочностью для восприятия и гашения значительных радиальных вибраций, возникающих в процессе сварки, и удовлетворять ряду других требований.
Рис.54. Зажимы, охватывающие трубу снаружи
Рис.55. Температурное поле в Т-образном соединении
Рис. 56. Подготовка плоской детали перед сваркой Т-образного соединения пластины со стержнем (а и б) и с трубой (в)
Этим требованиям не отвечают обычные металлорежущие (токарные, фрезерные, сверлильные) станки, применение которых для сварки трением даже после соответствующей реконструкции может быть допущено лишь в виде исключения и только при выполнении неответственных работ.
Современные машины для сварки трением достаточно сложны, состоят из большого числа следующих элементов и узлов (рис. 57): два зажима 5 и 7 для подлежащих сварке деталей 6; передняя бабка 4 со шпинделем, несущим на себе вращающийся зажим 5; узел 8, в котором размещен невращающийся зажим 7; привод вращения шпинделя с электродвигателем 1, ременной передачей 2 и устройством для натяжения ремней; фрикционная муфта 3 для сцепления шпинделя с приводным устройством, а также для торможения шпинделя, пневматические или гидравлические цилиндры 9, обеспечивающие создание необходимого рабочего (осевого) усилия машины; пневматическая, пневмогидравлическая или гидравлическая схема управления силовым приводом машины; электрическая схема управления машиной; станина машины, шкаф управления.
Рис.57.Принципиальная конструктивно-кинетическая схема современной машины для сварки трением