Способ высокочастотной сварки

Способ высокочастотной сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ, эаключакхцийся в предвари- . тельном нагреве свариваемых кррмон, подведении к ним сварочного тока с помсяцью контактных наконечников и сдавливании, отличающийс я т&л, что, с целью уменьшения износа контактных наконечников и повышения производительности процесса сварки предварительный нагрев производят в интервале температур от до температуры образования FeO.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11>

3(5D В 23 К 13 00..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - . ::::.-;-, .;::-":, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ (21) 3316341/25-27 (22) 13 ° 07. 81 (46) 23.07 ° 83. Бюл. 9 27

- (72) К.П.Филиппов, В.И.Червинский, Ю.А.Саньков, Н.В.Зимин и С.Ю.Баранов (71) Всесоюзный научно-исследовательс. кий, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (53) 621.791.77(088.8) (56) 1. Шамов A.Н. и др. Высокочастотная сварка металлов. Л., Машиностроение, 1977, с. 42-43.

2. Авторское свидетельство СССР

9 427811, кл. В 23 К 13/00, 1972, (прототип). (54) (57) CnOCOS В11С(1К()ЧАС101Н(1й

СВАРКИ, заключающийся в предвари- .. тельном нагреве свариваемых кромон, подведении к ним сварочного тока с помощью контактных наконечников и сдавливании, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения износа контактных наконечников и повышения производительности процесса сварки предварительный нагрев производят в интервале температур от 200аC до температуры образования FeO.

1030129

Изобретение относится к области высокочастотной сварки и может быть использовано при изготовлении стальных прямошовных и спиральношовных труб, а также замкнутых и незамкнутых профилей. 5

Известен способ сварки прямо< шовных и спиральношовных труб, при котором ток высокой частоты подводят к Ч --образным .кромкам< свариваемого изделия с помощью сколь- 10 зящих контактов. Сварочный ток от источника энергии высокой частоты передается через систему неподвижных и подвижных токоподводов к контактньм наконечникам. Проходя че- 15 рез контактные наконечники, которые. скользят по поверхности трубной заготовки, большая часть тока проте кает по кромкам Ч -образной цели, замыкаясь через точку схождения кромок. Небольшая часть тока замы". кается по наружной поверхности трубы (1) .

Недостаток контактного устройства, содержащего скользящие токопередающие контакты - быстрый износ контактных наконечников, который вызывает остановки стана для замены контактов, снижает производительность процесса сварки. Этот недостаток, 1присущий всем материалам, применяемым для изготовления контактов (меди, вольфраму, брон" зам и др.), вызывается .тем, что контактные наконечники, передающие ток к свариваемым кромкам ра- ; З5 ботают в очень напряженных условиях.

Наконечник опирается на поверхность изделия одним или несколькими контактными пятнами, площадь которых определяется усйлием поджа- Щ тия. Плотность тока в контакт-. ном пятне достигает 3,0 кА/мм, что при нестабильности приложенного давления, присущего процессу свар.ки, вызывает развитие микродуг, <ц5 приводящих к выгоранию материала контактов. Увеличение усилия прижатия контактов к поверхности, трубной заготовки (до 150-200 кГс) увеличивает цлоцадь контактных пятен и снижает нестабильность дав леиия, но одновременно при этом приводит к увеличению трения между скользящими поверхностями и, слв довательно, резко увеличает.долю абразивного износа контактов, степень которого также зависит и от состояния поверхности трущихся тел.

В связи с тем, что стальные трубы толциной более 4 .мм изготавливаются, как правило, иэ горячекатанно-, еО го штрипса, поверхность которожо покрыта окалиной и окисныки пленка ми высокой твердости, доля абразив н го износа достигает больШой величины. При сварочном токе 2000-2500 А 65 износ материала крнтактов достигает

3 мм на один киломеар сваренного шва °

Наиболее близким к изобретенню, по технической сущности и достигаемому эффекту является способ высокочастотной сварки, заключаю« щийся в предварительном нагреве свариваемых кромок, подведении к ним сварочного тека с помощью контактных наконечников и сдавливании (2).

Однако, при известном способе не указывается и не ограничивается абсолютная. величина температуры подогрева. При пропускании же через трущиеся детали электрического тока, причем как в случае высокочастотной сварки - большой неличины эффект повышения износостойкости контактов может быть достигнут только при образовании на поверх- ности свариваемого изделия окисной пленки совершенно определенного вида, а следовательно, и при определенном диапазоне температуры предварительного подогрева.При температуре подогрева меньшей или большей этого диапазона, износостойкость не увеличивается,а уменьшается.

Повьааенный износ наконечников снижает производительность процесса сварки, в связи с необходимостью периодической замены контактных наконечников.

Цель изобретения — снижение износа контактных наконечников и по-. вышение производительности .процесса высокочастотной сварки труб и профилей.

Поставленная цель достигается тем, что.согласно способу высокочастотной сварки, заключающемуся н предварительном нагреве сва иваемык кромок„ подведении к ним свароч. ного тока с помоцью контактных наконечников и сдавливании, предва-< рительный нагрев производят s интерваие температур от 200 С до температуры образования Feo.

Поверхность кромок свари<ваемого иэделия,, соприкасаюцаяся с контактными наконечниками, обычно покрыта слоем окислов, состоящих из гематита (Fe) и магнетита (Fe+Og ) °

Пленка обладает повьааенйой плотносм тью сцепления с металлической подложкой (поверхностью заготовки) и высокой .микротвердостью свыше HY

700. В этом случай пленка играет роль абразивного материала,. и износ скользящего по ней контактного наконечника велик.

По мере подогрева трубной заготовки пленка окислов (гематита и маг нетита) утолщается,становится все более рыхлой,ее твердость снижается и оиа начинает работать как смазка, 103012 S

Веэ подогрева aosepxности

П.араме три

С подогревом поверхности

Ток через контакты, А

3000

1500

3000

1500

Расход, материала контактов мм/км

0,18

0,12

0i2S

0,18 снижая силы трения, возникающие при скольжении контактов по поверхности изделия. При дальнейшем увеличении температуры нагрева в пленке происходят качественные иэменениявместо магнетита и гематита интенсивно начинает образовываться вюстит (Feo ), обладающий низкой -. прочностью и твердостью. В результате этого пленка окислов начинает легко сдираться и налипает на рабо. чую поверхность .контактов, иовышая сопротивление его скольжению по поверхности заготовки, и износ контактов вновь резко возрастает.

Таким образом, оказывается, что с позиции минимального износа наилучшим интервалом температур по-. догрева поверхности трубной заготов. ки перед сваркой является. температурный интервал от 200 С до температуры появления на поверхности иэделия пленки Г8О . При этом, чем больше углерода в стали, чем более сталь легирована, тем ближе к верх" ней границе этого интервала должна быть температура предварительного подогрева. В каждом отдельном случае наиболее оптимальная температура соответствует началу образования вюстита (560 ). Окисная пленка, образуемая в укаэанном интервале температур, не препятствует передаче тока через контактный наконеч ник, так как она легко разрушается при прохождении под контактом.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид.

Контактные наконечники 1 установя лены на кромках трубной заготовки

2 и подсоединены к источнику тока высокой частоты (не показан). К коитактньм наконечникам 1 подключена . индукционная система, состоящая иэ охватывающего трубную заготовку 2 индуктора 3 и дополнительного". индуктора 4, размещенного над кромками с противоположной точки сварки .

5 стороны контактов 1. Индуктирую " щие проводники индуктора 4 размеще ,ны вдоль кромок свариваемого изделия.

Ток ь коитакТньми наконечниками, 1 подводится к кромкам и, йротекая по ним, замыкается в точке. сварки

5. Ток le, индуктированный в теле трубной заготовки 2 охватывающим индуктаром 3, в кромках складывается с током 1 . Этот ток вызывает нагрев кромок до сварочной температуры. Тбк !g, индуктированный в кромках индуктором 4, протекает () вдоль хромик и производит их предварительный нагрев, Величина тока (.,протекающего по поверхности кромок. трубы 2, и интенсивность разогрева поверхности кромок регули

15 руются числом витков индуктора 4, шириной и длиной провода, зазором .между индуктором и поверхностью кромок.. I

Для нагрева поверхности кромок

2О шириной 8-10 мм (s соответствии с толщиной контактов) до температуры в диапаэойе 200-500 С необходимо пропустить по индуктирукщему.проводу ток, составляющий 15-20 % от

25 суммарного тока кондуктора.

Пример . На лабораторном .макете, предназначеном: для испытания контактных систем, проводят опробование предлагаемого способа . снижения расхода материала контакт. иых наконечников. Макет представляет собой вращающийся стальной пол . лый барабан диаметром 530 мч,шириной

200 мм и толщиной стенки 8 мм.На ба рабане по касательной к его поверхЗ5:..ности устанавливаются на расстоянии бб мм испытуемые контакты,к которым подводится ток высокой частоты.Ток проходит от одного контакта;к другому, . по поверхности вращающегося барабана.

40 Мощность, выделяющаяся в барабане, снимается водяным спреерным охлаждением..Предварительный подогрев поверхности барабана перед контактами. осуществляется петлевым индуктором

45 на частбте 440 кГц. Нагрев осуществляется до 350 С. Измерения температуры про одятся фотоэлектрическим пирометром. Скорость вращения барабана составляеф 1 об/с;

5О Результаты измерений расхода мате. риала контактов в течение 2 ч работы приведены в таблице.

1030129

Составитель Э.Ветрова

Редактор О.Бугир Техред И.Гайду Еорректор С.Черни

Заказ 5063/5 Тираж 1106 : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

««

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы,. Удельный линейный износ (s миллиметрах на километр пройденной поверхности) контактных наконечников снизился в случае предварительного подогрева поверхности перед контактами 5 на 25 - 30 %.

Использование предлагаемого способа высокочастотной сварки и .устррйства для его реализации позволит повысить износостойкость контактным наконечников и. тем самым уменьшить расход дефицитных цветных металлов, сплавов (вольфрама и др):; повысить надежность работы контактных систем; сократить простои сварочных агрегатов, связанные с регулировкой и заменой контактов.