УСТРОЙСТВО СТЫКОВОЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ СОПРОТИВЛЕНИЕМ Российский патент 2011 года по МПК B23K11/02 B23K101/32 

Предлагаемое изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам стыковой контактной сварки сопротивлением, которые устанавливаются, например, в агрегатах волочения проволоки или укрупнения проволочных бунтов.

Сварка задаваемых в такие агрегаты проволоки обеспечивает непрерывность их работы или увеличение развеса бухты.

Особую трудность вызывает сварка проволоки из сталей с повышенным содержанием углерода, так как из-за быстрого охлаждения стыка после сварки происходит закалка металла стыка и зоны термического влияния. Не обработанные термически стыки разрушаются при выходе из сварочной машины или разрушают внутреннюю поверхность волок из-за высокой твердости металла стыка. При быстром охлаждении в металле стыка появляются мартенситные структуры, для распада которых требуются длительные (до 5 мин) циклы нагрева, что в условиях непрерывного волочения не всегда возможно осуществить. Одним из путей предотвращения образования закалочных структур является недопущение быстрого охлаждения сварных соединений ниже температур начала мартенситного образования (400-500С°). Для ускорения цикла термической обработки важно сохранить тепло в стыке, достигнутое сварочным нагревом и осадкой под током, обеспечить изотермическую выдержку при температурах минимальной устойчивости аустенита, а затем плавно замедленно охладить сварное соединение. Такие режимы термообработки можно реализовать в сварочной машине за счет обеспечения быстрого перехвата соединения с отведением подвижной станины после осадки на требуемое расстояние и установки стыка посередине этого расстояния. Перехват должен осуществляться за минимально короткое время, чтобы избежать охлаждения и сохранив сварочный нагрев в стыке, а повторным включением сварочного трансформатора подогреть стык до температуры изотермической выдержки.

Известны машины контактной стыковой сварки оплавлением полос, установленные в непрерывных металлургических агрегатах (см., например, статью Смирнова П.Н., Новицкого А.Ф. и др. «Особенности стыковой сварки оплавлением горячекатаных полос из стали 65Г» в журнале «Сталь», 1986, №4, стр.46-49), в которых производят термическую обработку сварных стыков после перехвата их в электродах сварочной машины.

Однако перехват у таких машин осуществляется отдельными сложными механизмами - перемещающими тележками, установленными перед и за сварочной машиной.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является машина контактной стыковой сварки сопротивлением проволоки, имеющая пружинный механизм сжатия при нагреве и осадке, рычажные зажимы, перемещение подвижного зажима в направляющих качения (см., например, книгу «Контактная стыковая сварка сопротивлением с формированием соединения» Сб. науч. тр. / АН УССР под ред. Лебедева В.К. - Киев, ИЭС им. Е.О.Патона, 1988 г., стр.16…17). Такие машины применяют в сталепроволочно-канатном производстве.

Однако эти машины для выполнения цикла термической обработки имеют отдельные контактные губки и при переносе сварных изделий в эти губки стык быстро охлаждается и его металл закаливается. Термообработка таких стыков для снижения твердости стыка непроизводительна, так как требует длительных режимов нагрева. Направляющие качения неудобны для настройки электродов по высоте, а транспортируемая в агрегат проволока, задевая электроды, подвергает их дополнительному износу.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение стабильно высокого качества сварных соединений за счет совершенствования конструкции сварочной машины с оптимизацией технологических приемов при обеспечении циклов нагрева термической обработке стыков сразу после сварки в электродах, с повышением точности настройки электродов по высоте и предотвращения их преждевременного износа из-за трения проволокой при ее транспортировке.

Технический результат достигается тем, что при использовании устройства стыковой контактной сварки изделий сопротивлением, содержащего неподвижную и соединенную с ней через шарнир подвижную станины, оснащенные двумя верхними и двумя нижними электродами, сварочный трансформатор, пружину сжатия торцов и пневмоцилиндр осадки, оно дополнительно оснащено двумя пневмоцилиндрами возврата подвижной станины и двумя упорами ограничения ее отвода, зажимные электроды выполнены с нижним приводом от двух пневмоцилиндров, шарнир соединения станин снабжен поворотными эксцентриковыми втулками и регулирующим их положение устройством в виде рычага, соединенного одним концом с внутренней втулкой, а другим через винтовую стяжку и ось с неподвижной станиной.

Заявляемое устройство контактной стыковой сварки изделий сопротивлением приведено на фиг.1…2, где:

- на фиг.1 показана схема устройства с рабочей стороны;

- на фиг.2 показана общая схема перехвата стыка при использовании устройства.

Устройство контактной стыковой сварки изделий сопротивлением представляет собой сварочную машину (фиг.1), содержащую неподвижную станину 1 и соединенную с ней через шарнир 2 подвижную станину 3, оснащенные двумя токоведущими верхними 4 и двумя нижними 5 зажимными электродами с пневмоцилидрами зажатия 6 и 7, сварочный трансформатор 8, систему управления циклом, пружину сжатия торцов 9 и пневмоцилиндр осадки 10, двумя пневмоцилиндрами 11 и 12 возврата подвижной станины и двумя упорами 13 и 14 ограничения ее отвода, шарнир 2 соединения станин снабжен поворотными эксцентриковыми втулками 15 и регулирующим их положение устройством в виде рычага 16, соединенного одним концом с втулкой 15, а другим через винтовую стяжку 17 и ось 18 с неподвижной станиной 1. К машине для сварки подают концы поволоки 19 механизмами линии (на фигурах не показаны).

Заявляемое устройство контактной стыковой сварки изделий сопротивлением работает следующим образом:

- при подходе заднего конца изделия 19 включают пневмоцилиндр 10, который сжимает пружину 9 и перемещает подвижную станину 3 в исходное перед сваркой положение;

- после окончания переработки бухты ее задний конец (передний по положению его в агрегате) останавливают по оси сварочной машины в пространстве между неподвижной 1 и подвижной 3 станинами;

- поджимают конец изделия 19 к верхнему электроду 4 неподвижной станины 1;

- включают пневмоцилиндр 6 и зажимают свариваемый задний конец в электродах 4 и 5 неподвижной станины 1;

- после подхода переднего конца изделия 19 его торец перемещают в пространство между неподвижной 1 и подвижной 3 станинами, упирают в торец заднего конца изделия 19, зажатого в электродах неподвижной станины 1;

- включают пневмоцилиндр 7 и зажимают свариваемый задний конец в электродах 4 и 5 подвижной станины 3;

- выключают пневмоцилиндр 10 и сжатая пружина 9 сближает и сдавливает свариваемые торцы изделия 19;

- включают сварочный трансформатор 8 и нагревают свариваемые концы изделий;

- после нагрева торцов изделия 19 их осаживают пневмоцилиндром 10 и сваривают между собой, образуя стык 20 (фиг.2, а).

Далее производят операции по перехвату стыков 20 в электродах 4 и 5, которые осуществляются автоматически за счет включения пневмоцилиндров устройства по команде системы управления:

- от конечного выключателя в конце осадки подается команда на разжим конца проволоки в электродах 4 и 5 неподвижной станины 1, при этом включается на короткое время на опускание пневмоцилиндр 6 зажима электродов (фиг.2, б);

- с промежутком времени включается пневмоцилиндр 11, и подвижная станина 3 перемещается до упора 13 (фиг.2, в);

- через промежуток времени включается пневмоцилиндр 6 зажима электродов на подъем и зажимает проволоку в электродах 4 и 5 неподвижной станины 1 (фиг.2, г);

- с выдержкой времени подается команда на кратковременное опускание пневмоцилиндра 7 и разжим проволоки в электродах 4 и 5 подвижной станины 3 (фиг.2, д);

- с промежутком времени включается пневмоцилиндр 12 и перемещает подвижную станину 3 в положение термообработки до упора 14 (фиг.2, е);

- через промежуток времени включается пневмоцилиндр 7 зажима электродов на подъем и зажимает проволоку в электродах 4 и 5 неподвижной станины 3 (фиг.2, ж);

- включают сварочный трансформатор 8 на нагрев сварного стыка проходящим током по заданным временной и токовой программам;

- после окончания термообработки выключают сварочный трансформатор 8, включают пневмоцилиндры 6 и 7 на опускание нижних электродов 5, сваренную проволоку 19 подают в агрегат переработки, при этом транспортируемая проволока 19 не соприкасается с нижними 5 и верхними 4 электродами и не подвергает их абразивному износу.

Благодаря наличию в машине эксцентриковых втулок 15 и устройства регулировки их положения в виде рычага 16, соединенного одним концом с втулкой 15, а другим через винтовую стяжку 17 и ось 18 с неподвижной станиной 1, настройка электродов 5 по высоте удобна и не вызывает затруднений.

Применение предложенного устройства стыковой контактной сварки изделий сопротивлением с оптимизацией технологических приемов при установке концов проволоки и термической обработке сварных соединений обеспечивает получение высокого их качества за счет:

- обеспечения быстрого перехвата сварного стыка, сохранения нагрева в стыке и реализации требуемых циклов нагрева при термической обработке стыков сразу после сварки в электродах;

- повышения точности настройки электродов по высоте и обеспечения совмещения концов проволоки при установке их под сварку;

- предотвращения преждевременного износа электродов при исключении трения проволоки об электроды при ее транспортировке.

Изобретение может быть использовано при стыковой контактной сварке сопротивлением изделий в виде проволоки, например, в агрегатах волочения проволоки или укрупнения проволочных бунтов. Неподвижная станина шарнирно соединена с подвижной станиной. Каждая станина оснащена верхним токоведущим электродом и нижним электродом с приводом зажима в виде пневмоцилиндров. Пневмоцилиндр осадки свариваемых изделий связан с пружиной сжатия их торцов. Устройство оснащено двумя пневмоцилиндрами возврата подвижной станины и двумя упорами ограничения ее перемещения. Соединяющий станины шарнир снабжен поворотными эксцентриковыми втулками и устройством регулирования их положения, выполненным в виде рычага, соединенного одним концом с внутренней втулкой, а другим через винтовую стяжку и ось - с неподвижной станиной. Усовершенствованная конструкция сварочной машины позволяет обеспечить нагрев при термической обработке стыков сразу после сварки в электродах, а также повысить точность настройки электродов по высоте и предотвратить их преждевременный износ из-за трения проволокой при ее перемещении. 2 ил.

Устройство для стыковой контактной сварки сопротивлением изделий в виде проволоки, содержащее сварочный трансформатор, неподвижную станину и шарнирно соединенную с ней подвижную станину, каждая из которых оснащена верхним токоведущим электродом и нижним электродом с приводом зажима в виде пневмоцилиндров, а также пневмоцилиндр осадки свариваемых изделий, связанный с пружиной сжатия их торцов, два пневмоцилиндра возврата подвижной станины и два упора ограничения ее перемещения, а соединяющий станины шарнир снабжен поворотными эксцентриковыми втулками и устройством регулирования их положения, выполненным в виде рычага, соединенного одним концом с внутренней втулкой, а другим через винтовую стяжку и ось - с неподвижной станиной.