СПОСОБ СВАРКИ СТАЛЬНОГО ТРУБЧАТОГО РАДИАТОРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК B23K26/02 B23K9/16 F28F9/26 

Область техники

Заявленное изобретение относится к отопительным приборам, в частности к секционным трубчатым радиаторам, а более точно к способам сварки стального трубчатого радиатора.

Предшествующий уровень техники

Использование сварки при изготовлении стального трубчатого радиатора широко известно, в том числе, для сваривания друг с другом секций стального трубчатого радиатора (https://youtu.be/ZrKcONJ2eUU; https://zehnders.ru/articles/manufacturing). Вместе с тем, использование электрической сварки, а именно, точечной контактной сварки, сопровождается образованием загрязнений, нежелательных внутри свариваемого радиатора.

Известно использование лазерной сварки при изготовлении секции стального трубчатого радиатора, см., например, Европейские патенты EP2246141 от 21.12.2011 и EP4119283 от 18.01.2023, патентная заявка Италии ITBO930282 от 22.12.1994. Следует также отметить, что при изготовлении секции стального трубчатого радиатора лазерную сварку выполняют с внешней стороны секции.

Ближайшим аналогом первого варианта заявленного изобретения является раскрытый в патенте Германии DE19734393 от 16.03.2000 способ лазерной сварки секции трубчатого радиатора с фланцем втулки или заглушкой. Сварку выполняют с внешней стороны секции трубчатого радиатора и со стороны внешней поверхности фланца втулки или заглушки. Наличие сварного шва на внешней поверхности предполагает дополнительную обработку этой поверхности. Вместе с тем это известное техническое решение не предусматривает возможность сварки секций трубчатого радиатора друг с другом.

Известно также использование сварки MIG-MAG сварки проволокой в среде защитных газов. MIG-сварка представляет собой сварку в среде инертных газов (аргон, гелий). MAG-сварка представляет собой сварку в среде активных газов (углекислый газ, азот).

Ближайшим аналогом второго варианта заявленного изобретения является раскрытый также в патенте Германии DE19734393 от 16.03.2000 - способ сварки стального трубчатого радиатора, включающий размещение прижатых друг к другу секций трубчатого радиатора с соосным расположением отверстий для прохода теплоносителя и их последовательную сварку.

Вместе с тем это известное техническое решение не предусматривает возможность сварки секций трубчатого радиатора друг с другом. Наличие сварного шва на внешней поверхности предполагает дополнительную обработку этой поверхности.

Заявленное изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков.

Раскрытие изобретения

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении прочности трубчатого радиатора, при этом исключаются дополнительные операции по обработке сварного шва и исключается появление загрязнений внутри трубчатого радиатора.

Указанные технические результаты достигаются в способе сварки стального трубчатого радиатора, включающем соосное расположение отверстий для прохода теплоносителя последовательно свариваемых прижатых друг к другу частей трубчатого радиатора, при этом на внутреннею поверхность стенки секции трубчатого радиатора, примыкающую к краю отверстия для прохода теплоносителя, через противоположное отверстие для прохода теплоносителя (этой же секции трубчатого радиатора) направляют лазерный луч под углом к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя и затем перемещают лазерный луч вдоль кольцевого участка внутренней поверхности стенки секции трубчатого радиатора примыкающего к краю отверстия для прохода теплоносителя, поворачивая лазерную сварочную головку вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе и сохраняя постоянным угол наклона лазерного луча к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе.

При последовательной сварке частей стального трубчатого радиатора, сначала можно приваривать втулку к секции радиатора, поскольку секция радиатора с приваренной втулкой, как правило, является крайней секцией радиатора, а затем сваривать секции радиатора друг с другом.

Для повышения качества сварки радиатора на внутреннюю поверхность прижимаемого края отверстия для прохода теплоносителя в стенке секции трубчатого радиатора одновременно с лазерным лучом можно направлять через сопло защитный газ.

Указанные технические результаты также достигаются в способе сварки стального трубчатого радиатора, включающем соосное расположение отверстий для прохода.

теплоносителя последовательно свариваемых прижатых друг к другу частей трубчатого радиатора, при этом на внутреннюю поверхность стенки секции трубчатого радиатора, примыкающую к краю отверстия для прохода теплоносителя, через противоположное отверстие для прохода теплоносителя (этой же секции трубчатого радиатора) направляют лазерный луч под углом к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя и затем перемещают лазерный луч вдоль кольцевого участка внутренней поверхности стенки секции трубчатого радиатора примыкающего к краю отверстия для прохода теплоносителя, поворачивая лазерную сварочную головку вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе и сохраняя постоянным угол наклона лазерного луча к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе.

При последовательной сварке частей стального трубчатого радиатора, сначала можно приваривать втулку к секции радиатора, поскольку секция радиатора с приваренной втулкой, как правило, является крайней секцией радиатора, а затем сваривать секции радиатора друг с другом.

Для повышения качества сварки радиатора, на внутреннюю поверхность прижимаемого края отверстия для прохода теплоносителя в стенке секции трубчатого радиатора одновременно с лазерным лучом можно направлять через сопло защитный газ.

Указанные технические результаты также достигаются в способе сварки стального трубчатого радиатора, включающем соосное расположение отверстий для прохода теплоносителя последовательно свариваемых прижатых друг к другу частей трубчатого радиатора, при этом на внутреннюю поверхность стенки секции трубчатого радиатора, примыкающую к краю отверстия для прохода теплоносителя, через противоположное отверстие для прохода теплоносителя (этой же секции трубчатого радиатора) направляют лазерный луч под углом к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя и затем перемещают лазерный луч вдоль кольцевого участка внутренней поверхности стенки секции трубчатого радиатора, примыкающего к краю отверстия для прохода теплоносителя, поворачивая лазерную сварочную головку вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе и сохраняя постоянным угол наклона лазерного луча к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя в радиаторе.

При последовательной сварке частей стального трубчатого радиатора, сначала можно приваривать втулку к секции радиатора, поскольку секция радиатора с приваренной втулкой, как правило, является крайней секцией радиатора, а затем сваривать секции радиатора друг с другом.

Для повышения качества сварки радиатора, на внутреннюю поверхность прижимаемого края отверстия для прохода теплоносителя в стенке секции трубчатого радиатора одновременно с лазерным лучом можно направлять через сопло защитный газ.

Указанные технические результаты также достигаются в способе сварки стального трубчатого радиатора, включающем соосное расположение отверстий для прохода теплоносителя последовательно свариваемых прижатых друг к другу секций трубчатого радиатора, при этом сопрягаемые друг с другом отверстия для прохода теплоносителя прижатых друг к другу первой и второй секции выполнены с разным диаметром, образуя кольцеобразный уступ отверстием с большим диаметром в первой секции вдоль края отверстия с меньшим диаметром во второй секции, затем располагают внутри коллектора первой секции сварочную проволоку и газовое сопло горелки под углом к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя и образуют сварочное соединение первой и второй секции, сначала в месте соединения отверстия с большим диаметром в первой секции с краем отверстия с меньшим диаметром во второй секции, создавая в зоне сварки защитную среду газом из сопла горелки, перемещают сварочную проволоку и газовое сопло горелки, поворачивая горелку со сварочной проволокой и газовым соплом вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя и сохраняя постоянным угол наклона сварочной проволоки к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя, и образуют сварочное соединение вдоль кольцеобразного уступа.

Краткое описание чертежа

На фиг. 1 показано расположение лазерной сварочной головки относительно свариваемых втулки и секции трубчатого радиатора, расположенных в ложементах.

На фиг. 2 показано расположение лазерной сварочной головки относительно свариваемых секций трубчатого радиатора, расположенных в ложементах.

На фиг. 3 показано прохождение лазерного луча внутри секции трубчатого радиатора при сварке секций трубчатого радиатора.

На фиг. 4 показано расположение горелки относительно свариваемых секций радиатора

На фиг. 5 показано расположение сварочной проволоки и газового сопла в коллекторе секции трубчатого радиатора.

Реализация изобретения

На фигурах 1, 2 и 3 показана реализация первого варианта способа сварки стального трубчатого радиатора.

На фиг. 1 показаны свариваемые втулка 1 и секция 2 трубчатого радиатора, установленные в станке лазерной сварки. Втулка 1 расположена в нижнем ложементе 3, установленном на консоли 4 станка, а секция 2 посредством держателя 5 расположена в верхнем ложементе 6 и удерживается гидравлическим прижимом 7 в контакте с втулкой 1. Сопрягаемые нижний 3 и верхний 6 ложементы обеспечивают соосность втулки 1 и отверстия для прохода теплоносителя секции 2. Лазерная головка 8, снабженная соплом 9 для подачи защитного газа, установлена в хоботе (не показан) станка над консолью. Лазерный луч 10 направляют посредством лазерной головки на внутреннюю поверхность края отверстия трубчатого радиатора, прижимаемого к фланцу втулки 1. Поскольку лазерный луч проходит через внутреннюю полость секции радиатора, привариваемый край отверстия трубчатого радиатора может затеняться краем противоположного отверстия трубчатого радиатора. Поэтому существенно соотношение диаметров отверстий трубчатого радиатора и размеров внутренней полости, а именно, расстояния между противоположными отверстиями в ней. Чтобы избежать указанного выше затенения лазерный луч 10 направляют под углом от 20°C до 25°C к оси отверстий для прохода теплоносителя и перемещают вдоль прижимаемого края отверстия, выполняют сварной шов без промежутков по длине. При этом поворачивают лазерную сварочную головку 8 вокруг оси, совпадающей с осью отверстий для прохода теплоносителя, и сохраняют постоянным угол наклона лазерного луча к оси отверстий для прохода теплоносителя.

При лазерной сварке расплавление металлов сопровождается газификацией, образуется плазма паров металлов, что мешает прохождению лазерного луча. Газ для лазерной сварки, подаваемый через сопло 9, подавляет образование плазмы, кроме того, способствует изоляции воздуха, препятствует окислению расплавленного металла при его остывании до температуры, при которой окисление уже не опасно, и позволяет создавать более ровный шов.

На фиг. 2 показаны свариваемые секции стального трубчатого радиатора. Обе головки каждой свариваемой секции расположены в удерживающих свариваемые секции ложементах, соответственно, 11, 12 и 13, 14 и прижимаются ложементами друг к другу. Тем самым обеспечивается прижим друг к другу краев соосно расположенных отверстий для прохода теплоносителя свариваемых секций стального трубчатого радиатора.

На фиг. 3 показано взаимное расположение свариваемых головок 15 и 16 секций стального трубчатого радиатора и лазерной сварочной головки 17, ось вращения которой совпадает с осями отверстий для прохода теплоносителя свариваемых секций стального трубчатого радиатора. Для реализации заявленного способа лазерной сварки существенна возможность направлять лазерный луч через внутреннюю полость секции радиатора. При этом предварительно приваренная к головке 15 секции втулка 18 не будет препятствовать сварке секций (головок 15 и 16), поскольку втулка 18 выполнена короткой и не затеняет свариваемые кромки отверстий для прохода теплоносителя.

На фигурах 4 и 5 показана реализация второго варианта способа сварки стального трубчатого радиатора.

На фиг. 4 показаны взаимное расположение свариваемых головок 19 и 20 секций стального трубчатого радиатора и горелки 21. Секции стального трубчатого радиатора установлены в ложементах, аналогично показанному на фиг. 2, при этом головки 19 и 20 секций установлены, соответственно, в ложементах 22 и 23 и прижимаются этими ложементами друг к другу. Тем самым обеспечивается прижим друг к другу головок 19 и 20 секций стального трубчатого радиатора и соосное расположение отверстий для прохода теплоносителя в прижимаемых головках 19 и 20.

Ось вращения горелки 21 совпадает с осями отверстий для прохода теплоносителя свариваемых головок 19 и 20 секций стального трубчатого радиатора. Для реализации заявленного способа лазерной сварки существенна возможность располагать горелку во внутренней полости секции радиатора.

На фиг. 5 более детально показано расположение сварочной проволоки и газового сопла горелки относительно места образования сварочного шва.

Сопрягаемые друг с другом отверстия для прохода теплоносителя головок 19 и 20 выполнены с разным диаметром, причем у головки 19 с большим диаметром, чем у головки 20. Тем самым отверстием в головке 19 и краем отверстия в головке 20 образован кольцеобразный уступ, используемый для сварки этих головок.

Внутри коллектора головки 19 располагают сварочную проволоку 24 и газовое сопло 25 горелки 21 под углом около 22°C к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя. Причем сварочная проволока 24 находится в непосредственной близости к месту контакта стенок головок 19 и 20 на образуемом ими кольцеобразном уступе. После образования сварочной дуги перемещают сварочную проволоку 24 и газовое сопло 25 горелки 21, поворачивая горелку вокруг оси соосных отверстий головок 19 и 20 и образуют сварочный шов вдоль кольцеобразного уступа соединение головок 19 и 20, создавая в зоне сварки защитную среду (показана пунктиром) газом из сопла 25 горелки.

Угол наклона сварочной проволоки к оси соосных отверстий для прохода теплоносителя при вороте горелки 21 сохраняют постоянным.

Изобретение относится к изготовлению сваркой стальных трубчатых радиаторов. Прижатые друг к другу секции радиаторов располагают с соосным расположением отверстий для прохода теплоносителя и осуществляют сварку во внутренней полости головок секций. В соответствии с первым вариантом лазерную сварочную головку поворачивают вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя с сохранением постоянного угла наклона относительно этой оси. Направляют и перемещают лазерный луч через противоположное отверстие для прохода теплоносителя вдоль кольцевого участка внутренней поверхности стенки головки секций трубчатого радиатора, примыкающего к краю отверстия для прохода теплоносителя. Во втором варианте секции соединяют дуговой сваркой, при этом сопрягаемые друг с другом отверстия секций выполняют разного диаметра с образованием вдоль края отверстия кольцеобразного уступа. Сопло горелки со сварочной проволокой располагают внутри головки секции с большим диаметром отверстия. Перемещают сварочную горелку вдоль образованного кольцеобразного уступа с получением сварного соединения между стенками головок секций трубчатого радиатора. Изобретение обеспечивает увеличение прочности радиатора при исключении дополнительных операций по обработке сварного шва. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ сварки стального трубчатого радиатора, включающий размещение прижатых друг к другу секций трубчатого радиатора с соосным расположением отверстий для прохода теплоносителя и их последовательную сварку, отличающийся тем, что сварку осуществляют во внутренней полости головок секций трубчатого радиатора лазерным лучом, причем лазерную сварочную головку поворачивают вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя с сохранением постоянного угла наклона относительно этой оси и образованием сварного соединения между стенками головок соединяемых первой и второй секций трубчатого радиатора, при этом направляют и перемещают лазерный луч через противоположное отверстие для прохода теплоносителя вдоль кольцевого участка внутренней поверхности стенки головки секций трубчатого радиатора, примыкающего к краю отверстия для прохода теплоносителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно приваривают втулку к головке секции радиатора, а затем сваривают головки секций друг с другом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с лазерным лучом на внутреннюю поверхность края отверстия для прохода теплоносителя направляют через сопло защитный газ.

4. Способ сварки стального трубчатого радиатора, включающий размещение прижатых друг к другу секций трубчатого радиатора с соосным расположением отверстий для прохода теплоносителя и их последовательную сварку, отличающийся тем, что сварку осуществляют во внутренней полости головок секций трубчатого радиатора дуговой сваркой в защитных газах, причем сварочную горелку поворачивают вокруг оси соосных отверстий для прохода теплоносителя с сохранением постоянного угла наклона относительно этой оси и образованием сварного соединения между стенками головок первой и второй секций, при этом сопрягаемые друг с другом отверстия для прохода теплоносителя прижатых друг к другу головок первой и второй секций выполняют разного диаметра с образованием вдоль края отверстия кольцеобразного уступа, сопло горелки со сварочной проволокой располагают внутри головки первой секции, имеющей больший диаметр упомянутого отверстия, с созданием в зоне сварки защитной среды газом из сопла горелки, и образуют сварное соединение между краем отверстия головки первой секции и краем отверстия головки второй секции, имеющего меньший диаметр, при этом перемещают сварочную горелку вдоль упомянутого кольцеобразного уступа с образованием сварного соединения между стенками головок секций трубчатого радиатора.