Способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений

Способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 766783

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.06.78 (21) 2630329/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кч з

В 23 К 9/!6

Государственный комитет

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 05.10.80 (53) УД К 621. 791..754 (088 8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

М. Б. Жуков и Т. В. Морозова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДВУХДУГОВОЛ СВАРКИ УГ,ЛОВЫХ ШВОВ

ТАВРОВЫХ СОЕДИНЕНИИ

Изобретение относится к сварке тавровых соединений и может быть использовано во всех отраслях промышленности.

Известен способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, при котором швы сва рива ют одновременно с двух сторон стенки, при этом стенку прижимают к полке тавра роликом, перемещающимся одновременно с электродами (1).

Недостатком этого способа является то, что для изготовления тавров используется литой металл, в котором при сварке образуются дефекты, например, трещины и др., что снижает качество, в частности, прочность сварного соединения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, при котором выставляют электроды с двух сторон симметрично относительно стенки тавра. Прижимной ролик устанавливают на свободную кромку стенки в зоне сварки с возможностью перемещения одновременно с электродами.

При сварке плавят металл одновременно с двух сторон стенки, прижимая стенку роликом. При этом стенку нагревают до температуры 700 — 800 С любым нагревательным элементом, например, с помогцью кварцевых ламп, установленных перед сварочными горелками и после них, перемещаемых вместе с ними. При этом нагревают стенку по всей ее длине по разные стороны от зоны между прижимом и сваркой. Данная температура выше температуры, при которой металл теряет способность сопротивляться пластическому деформированию.

Одновременно часть стенки между зонами прижима и сварки, охлаждают до температуры 20 — 100 С, например, с помощью медных пластинок, охлаждаемых водой и расположенных в этой зоне. Эта температура ниже температуры восстановления упругих свойств металла. В процессе сварки охлажденный участок стенки передает давление от ролика кристаллизуюшемуся металлу шва и околошовной зоне, деформируя их и погружая линию сплавления в направленный металл шва (2) .

Недостатком этого способа является то, что нагревают и охлаждают участки, имеющие значительную площадь, а участки деформирования занимают малую площадь, фактически приближающуюся к линии, ох766783 ватывающей охлажденную часть металла.

Для осуществления процесса нагрева и охлаждения необходимы мощные нагреватели и охладители, создающие градиент температуры в стенке соединения. Кроме того, необходимо значительное усилие ролика на стенку, чтобы по линии наименьшего сопротивления деформировать ее, перемещая охлажденную часть в сторону шва.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат и усилия, прикладываемого к стенке соединения.

Цель достигается тем, что стенку нагревают на участке, средняя линия которого расположена по дуге радиусом равным высоте стенки тавра и с центром, расположенным на свариваемой кромке стенки в точке, противолежащей точке приложения силы прижима. Т. е. нагрев производится по линии распространения равных радиальных напряжений от прикладываемого усилия к стенке тавра. Для этого целесообразнее из- ze менить схему нагрева, заменив в ней нагрев площади на нагрев линейного участка.

Такой нагрев может быть осуществлен путем применения концентрированного источника нагрева в локальной зоне.

Известно, что максимальные пластические деформации в металлах происходят по линиям радиальных напряжений, которые для данного конкретного случая (давления ролика в точке на стенку) располагаются по кривым, близким к концентрическим окруж-з ностям, имеющим центр в точке, лежащей на линии действия силы.

Следовательно, наиболее экономически выгодным будет нагрев стенки вдоль указанных линий.

Максимальный эффект достигается, ес- ÝS ли нагревательный элемент имеет форму половины окружности, диаметр которой расположен по стыку соединения.

Способ поясняется чертежом, который содержит полку 1 тавра, стенку 2 тавра, нагреватель (индуктор) 3, прижимной ро- 4 лик 4.

Для осуществления предлагаемого способа производилась сварка таврового соединения из титана. Предварительно прихватывают стенку 2 к полке, устанавливают прихваченные детали, на устройстве для сварки и закрепляют их. Сварку осуществляют-по участкам. Длина участков равна двум высотам стенки (k=2h стенки). Сварку длинных тавровых соединений можно осуществлять как одновременно на всех участках SO по длине, так и путем последовательного перемещения зоны сварки по длине участка равной 2h стенки.

Закрепив детали, выставляют электроды с двух сторон симметрично относительно

SS стенки тавра на одном конце соединения.

На каждом свариваемом участке вдоль стенки располагают нагревательные элементы 3 в виде индуктора ТВЧ, выполненного по форме дуги окружности с радиусом средней линии равным высоте стенки, центр которого устанавливают на свариваемом стае.

Такая форма и расположение нагревательного элемента определяет зону непосредственного нагрева на стенке тавра. С помОщью этого концентрированного источника нагрева в течение 3 — 4 с нагревают указанный узкий дуговой участок выше температуры потери способности сопротивления пластическому деформированию на 20 — 50 С.

При этом непосредственно примыкающий к этому нагреву дуговому участку остальной металл стенки остается практически холодным, так как время нагрева малое, а теплопроводность титана низкая.

Перемещение электродов, т. е. сварку, осуществляют при наличии усилия прижима 4, прикладываемого к стенке тавра перпендикулярно полке в центре свариваемого участка (или нагреваемого участка) в точке противолежащей центру дугового участка нагрева. Величина усилия прижима определяется необходимостью деформирования металла в зоне сварки.

Так как нагрев производится по линии распространения максимальных касательных напряжений, то сопротивляемость нагретого металла прикладываемому усилию незначительна.

Например, при сварке титана необходимое усилие равно 120 †!20 кГс, в то время как по известному способу усилие прижима, необходимое для деформирования металла, равно 250 кГс.

Пример. Производят сварку таврового соединения из титанового сплава ВТ-20.

Толщина стенки и полки 20 мм. Высота стенки 50 мм. Ширина полки 100 мм. Ток на каждой горелке 80 — 100 А. Скорость сварки 15 м/ч, напряжение на дуге 10—

12 в. Нагревательный элемент выполняли по радиусу 50 мм. Площадь, охватываемая нагревом 7950 мм . Величина усилия прижима стенки к полке 500 кг. Температура нагрева 750 — 800 С. Величина осадка 1,0—

1,5 мм. Качество сварки удовлетворительное.

Использование способа позволяет снизить энергетические затраты почти в 10 раз за счет резкого сокращения времени нагрева участков стенки до требуемой температуры, при которой металл теряет способность сопротивления пластическому деформированию, уменьшить прикладываемое усилие к стенке тавра почти в 2 раза и упростить осуществление способа за счет исключения охладительных устройств.

Формула изобретения

Способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, одновременно двумя встречнонаправленными дугами, при котором стенку прижимают к полке тавра

766783

Составитель А. Гаврилов

Техред К. Шуфрич Корректор A. Гриценко

Тираж 1160 Подписное

Редактор Н. Ковальчук

Заказ 6946/3

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и нагревают ее выше температуры потери сопротивления пластическому деформированию, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и усилия прижима стенки к полке тавра, стенку тавра нагревают на участке, средняя линия

$ которого расположена по дуге, радиусом равным высоте стенки тавра и с центром, расположенным на свариваемой кромке ь стенки в точке, противолежащей точке приложения силы прижима.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по сварке. Под. ред. Винокурова В. А. М., «Машиностроение», 1970, т. III с. 237.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 626905, кл. В 23 К 9/16, 1976.