Способ высокочастотной сварки Советский патент 1983 года по МПК B23K13/00 

Изобретение относится к области высокочастотной сварки и может быть использовано при изготовлении стальных прямошовных и спираль ноЬювных труб, а также замкнутых и незамкнутых профилей. Известен способ сварки прямошовных и спиральноиювных труб, при котором ток. высокой частоты подводят к V-образным ;кромкам1 свариваемого изделия с помощью скользящих контактов. Сварочный ток от. источника энергии высокой частоты передается через систему неподвижных и подвижных токоподводов к кон тактным наконечникам. Проходя через контактные наконечники, которы скользят по поверхности трубной за готовки, большая часть тока протет кает по кромкам V-образной щели, замыкаясь через точку схождения кромок. Небольшая часть тока замыг кается по наружной поверхности тру бы 1). Недостаток контактного устройства, содержащего скользящие токопередакщие контакты - быстрый изно контактных наконечников, который вызывает остановки стана для замены контактов, снижает производительность процесса сварки. Этот недостаток, {присущий всем материалам, применяемым-для изготовления контактов (меди, вольфраму, бронэан и др.), вызывается .тем, что контактные наконечники, передающие ток к свариваемым кромкам работают в очень напряжённых условия Наконечник опирается на поверхност изделия одним или несколькими контактньа и пятнами, площадь которых определяется усилием поджатия1. Плотность тока в контактт ном пятне достигает 3,0 кА/мм, что при нестабильности приложенного давления, присущего процессу св ки, вызывает развитие микродуг, приводящих к выгоранию материгша контактов. Увеличение усилия при жатия контактов к поверхности трубной заготовки (до 150-200 кГс) увеличивает площадь контактных пятен и снижает нестабильность давк леиия, но одновременно при этом приводит к увеличению трения между скользящими поверхностями и, ca довательно, резко увеличает долю абразивного износа контактов, степень которого также зависит и от состояния поверхности трущихся тел В связи с тетл, что стальные трубы толщиной более 4 мм изготавливаются, как правило, из горячекатанно го штрипсг1, поверхность которово покрыта окалиной и окисными пленка ми высокой твердости, доля абразив (Юге износа достигает большой вели чины. При сварочном токе 2000-2500 износ материала контактов достигает 3 мм на один километр сваренного шва. Наиболее близким к изобретению, по технической сущности и достигаемому эффекту является способ высокочастотной сварки, заключающийся в предварительном нагреве свариваемых кромок, подведении к ним сварочного т®ка 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, как в случае высокочастотной, сварки - большой величины эффект повышения износостойкости контактов может быть достигнут только при образовании на поверхности 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. Повьниенный износ наконечников снижает производительность процесса сварки, в связи с необходимостью периодической замены контактных наконечников. Цель изобретения - снижение износа контактных наконечников и повшиёние производительности про- цесса высокочастотной сварки труб и профилей. Поставленная цель достигается 1ем, что согласно способу высокочастотной сварки, заключающемуся в предварительном нагреву сва)иваемкк кромок подведении к ним сварочного тока с помощью контактных наконечников и сдавливании, предва-ч нагрев производят в интерваяе температур от 200°С до температуры образования FeO. . Поверхность кромок свариваемого йэдеяий,, соприкасающаяся с контактными наконечниками, обычно покрыта слоем окислов, состоящих из гематита ( р е iD- ) и магнетита (РбаО). Пленка обладает повышенйой плотное } Tbto сцепления с металлической подложкой (поверхностью заготоЬки) и высокой микротЁердостью свыше НУ 700. В этом случай пленка играет роль абразивного м атериала/ . и износскользящего по ней контактного наконечника велик. По мере подогрева трубной заготовки пленка Ъкислов (гематита и магиетита) утолщается,становится все более рыхлой,ее твердость снижается в она начинает работать как смазка. снижая силы трения, возникающие при скольжении контактов по поверх ности изделия. При дальнейшем увел чении температуры нагрева в пленке происходят качественные изменения вместо магнетита-и гематита интенсивно- начинает образовываться вюстит (РеО ), облёщающий низкой г прочностью и твердостью. В результате этого пленка окислов начинает легко сдираться и налипает на рабо чую поверхность контактов, повышая сопротивление его скольжению по поверхности заготовки, и износ контактов вновь резко возрастает. Таким образом, оказывается, что с позиции минимального износа наилучшим интервалом температур подогрева поверхности трубной загото ки перед сваркой является, температурный интервал от до температуры появления на поверхности изделия пленки FeO. 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 случ наиболее оптимальная температура соответствует началу образования вюстита ( Feo ). Окисная пленка, образуемая в указаи1 ом интервале температур, не препятствует переда че тока через контактный наконечник, так как она легко разрушается при прохождении под контактом. На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый спосо о&йиК вид. Контактные наконечники 1 устано леиы на кромках трубной заготовки 2 и под1соединены к источнику тока сокой частоты (не показан). К контактным ваконечникам 1 подключена индукционная система, состоящая иа охватывающего трубную заготовку 2 индуктора 3 и дополнительного иидуктора 4, размещенного над кромкгши с противоположной точки сварк 5 стороны контактов 1. Индуктирующие проводники индуктора 4 размеще уны вдоль кромок свариваемого издел

Без подогрева поверхПараметрыности

С подогревом поверхностиТок 0 контак1 ньми наконечииками 1 подводится к кромкам й протекая по ним, замыкаетсяв точке: сварки 5. Ток 1й , ИНДуктироваиный в теле трубной заготовки 2 охватывающим индуктором Зг в кромках складь1Вается с током |,. Этот ток вызывает нагрев кромок до сварочной температуры. ТОк Ц , индуктированный в кромках индуктором 4, протекает вдоль кромок и производит их предварительный нагрйв. Величина тока |у .,протекающего по поверхности кромок трубы 2, и интенсивность разогрева поверхноста кромок регулируются числом витков индуктора 4, шириной и длиной провода, зазором между индуктором и поверхностыо кромок.. Для нагрева поверхности кромок шириной е-10 мм (в соответствии с ТОЛЩИНОЙ, контактов) до температуры в диапазоне 200-500 С необходимо пропустить по индуктирующему проводу ток, составляющий 15-20 % от сукмарного тока кондуктора. П РИМ е Р . На лабораторном макете, предназначеном для испытания контактных систем, проводят опробование предлагаемого способа снижения расхода материала контакт ных наконечников. Макет представляет собой вращающийся стальной по.ч-. лдй барабан диаметром 530 мм,шириной 200 мм и толщиной стенки 8 мм.На ба- рабане по касательной к его поверхности устанавливаются на расстоянии бб мм испытуемые контакты,к подводится ток высокой частоты.Ток проходит от одного контакта ;:к другому по поверхности вращающегося барабана Мощность, В1щедяющаяся в барабане, снимается водян1«1 спреерным охлаждением. Предварительный подогрев поверхности барабана перед контактами осуществляется петлевым индуктором на частоте 440 кГц. Нагрев осуществляется до . Измерения температуры проводятся фотоэлектрическим пирометром. Скорость вращения барабана составляв 1 об/с; Результаты измерений расхода материала контактов в течение 2 ч работы приведены в таблице.

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.

Ток через кон1500такты, А

Расходч материала

контактов

0,18

им/км

3000

1500

3000

0,18

0,12

0,26

S 1030129

Как видно из таблицы,, удель- ства для его реализации позволит ный линейный износ (в миллиметрахповысить износостойкость контактных на километр пройденной поверхности)наконечников и тем самым уменьшить контактных наконечников снизилсярасход дефицитных цветных металлов, в случае предварительного подогре-сплавов (вольфрама и др);; повысить ва поверхности перед контактами5 надежность работы контактных сиена 25 - 30 %.тем; сократить простои сварочных

Использование предлагаемого спо-агрегатов, связанные с регулировкой

соба высокочастотной сварки и устррй-и заменой контактов.