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

Изобретение относится к высокочастотной сварке изделий и может быть использовано для производства прямошовных и спиральношовных труб замкнутых и незамкнутых профилей, продольного и спирального оребрения труб.

Известен способ высокочастотной сварки, заключающийся в том, что свариваемые изделия подают к месту сварки под острым углом друг к другу, с помощью скользящих контактов нагревают токами высокой частоты и осаживают Т .

ffeдocтaткoм известного способа является низкая производительность

процесса сварки, связанная с необходимостью замены скользящих контактных наконечников вследствие их износа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаембму результату является способ высокочастотной сварки, включающий подведение высокочастотной энергии к кромкам cBapHBaeNtax изделий, упруго прижатыми к ним вращающимися контактными электродами, перемещени изделия относительно электродов, нагрев кромок и их обжатие 2 .

Недостатками известного способа являются низкая надежность сварки, связанная со сложностью конструкции вращающегося трансформатора, и низкая производительность, вызваная изноеом контактного электрода и необходимостью его замены или переточки.

Цель изобретения - повыоение производительности процесса сварки за счет увеличения срока службы контактных электродов.

Указанная цель достигается тем, что согласно -способу высокочастотнбй сварки, включающему подведение высокочастотной энергии к кромкам изделия, упруго прижатыми к ним вращающимися контактными электродами, перемещение изделия относительно электродов, нагрев кромок и их обжатие, на ободе каждого контактного электрода выполняют сегментный срез высотой равной 0,1-3,0 толщины свариваемых кромок для образования контактной площадки, в процессе перемещения изделия относительно электродов к ним прикладывают дополнительное усилие, обеспечивающее поворот электродов в направлении, противоположном перемещению изделия, при этом отнои1ение дополнительного усилия к усилию упругого прижатия электродов определяется как

PI Р

.

Ц R-h

где Р - дополнительное усилие; Р - усилие упругого прижатия

электродов;

L пи - длина контактной площадки , м;

5 Ь - высота среза при образовании контактной площадки,м; R - радиус дискового электрода, М;

К - безразмерный коэффициент, зависящий от трения электрод-металл и формы износа контактной площадки дискового электрода,

Реализацию способа сварки произ5 водят устройством, представляющим собой кондуктор, включающий дисковые контактные электроды, соединенные токоподводами с источником питания, на ободах которых выполнен

0 .сегментный срез, высота h которого равна 0,1-3 толщины кромок свариваемых изделий, а ось электродов расположена на расстоянии Н от свариваемых поверхностей.

5 На фиг. 1 представлено сварочное устройство, реализующее предлагае1лый способ, вид впереди; на фиг. 2 то же,вид сбоку.

Подведение высокочастотной энергии

0 к свариваемым изделиям 1 осуществляется вращающимися контактными электрода1ии 2. Электроды 2 установлены на подвижных токоподводах, 3 закрепленных на неподвижных электродах 4.

5 С помощью подвижных токоподводов 3 дисковые электроды 2 упруго поджаты к свариваемым изделиям 1 усилием Р. Подвижные токоподводы 3 соединены с контактными электродами

- 2 токопроводящими шарнирами 5, установленными на оси вращения б контактных электродов 2.. На ободах 7 , контактных электродов 2 сформирована контактная площадка 8 за счет того, что, на ободах 7 выполнен сегментный

5 срез, высота h которого выбирается в пределах 0,1-3 толщин кромок свариваемых изделий, а форма его t поверхности повторяет форму поверхности свариваемого изделия. Ось вра0 щения контактных электродов 2 расположена на расстоянии Н R-h от поверхности свариваемых изделий 1, где R - радиус электродов 2. К контактным электродам 2 дополни-

5 тельно приложено усилие Р, обеспечивающее поворот электродов в направлении, противоположном перемещению в процессе сварки свариваемых изделий. Величина усилия Р Q относится к величине Р упругого поджатия контактных электрЬдов 2 к свариваемым изделиям 1 как

i.Lni-u (/

Р R-h

где Uпц длина контактной плошадки, м; К - коэффициент, зависящий

от силы трения

электрод-металл, и определяет форму износа контактного электрода под действием усилий Р и Р4 К 0,52,0. При значениях К, близких к меншему пределу, форма износа контактного электрода такова, что кривая, ограничивающая дисковый контактный электрод, стремится к центру диска. Так при Р 300 кг и К 0,5 вычисленная величина Р 72 кг. При ;: этом износ электрода наступает- при его повороте на 180-200°, т.е. линия, ограничивающая контактную площадку, приближается к центру электрода при его повороте на . угол 180-200.

При значениях К, близких к верхнему пределу, форма износа контактной площадки-такова, что кривая, ограничивающая дисковый контактный электрод, стремится на поверхность, т.е. контактная .площадка превращается в точку на ободе электрода при его повороте на 180-200. Вели.чина PI при К 2 равна 290 кг.

Оптимальным является износ электрода по кривой, близкой к окружности. Это происходит при средних значениях К. Так в приведенном примере К 1,25 износ происходит по кривой, близкой к окружности, параллельной ободу электрода.

Ток высокой частоты дисковыми контактными электродами 2 подводят к свариваемым изделиям 1. На -обедах 7 электродов 2 сформирована контактная площадка В. Электроды 2 прижаты к свариваемым изделиям 1 усилием Р, обеспечивающим слежение электродов за колебаниями поверхности свариваемых изделий. К электродам 2 в направлении , противоположном перемещению cвapивae Iыx изделий 1, приложено дополнительное усилие Р , приводящее к тому, что давление на часть конхак.тной площадки 8, обращенную к набегающему концу свариваемого изделия, болыче, чем на ее часть, обращенную к сбегающему концу сварваемого изделия. Поэтому и износ . набегающей части контактной площадки 8 болы-ie, чем части, обращенной к сбегающему концу свариваемого изделия. В результате дисковый электрод 2 по мере изнашивания набегающей части контактной площадки 8 поворачивается с последовательным формированием новых контактных площадок по всей поверхности обода 7 электрода 2. Поворот контактных электродов 2 в направлении, противоположном перемещению свариваем 1х изделий 1, осуществляется моментом М приложенным к ободу контактного электрода 2, вызванным усилием Р. Величина этого момента равна произведению усилия Р на плечо, длина которого Н Я-}1. Повороту контактного электрода под действием момента М препятствует момент Mj, равный сумме моментов, вызванных усилием Р поджатия электродов 2 к свариваемому изделию 1 и силой тре0ния электрода 2 с поверхностью свариваемого изделия 1.

Плечо этих сил - длина контактной площадки л

Величина момента

Г1А

М4 превышает величину момента М

5 (,2). ,

Величина усилия P,j вычисляется из этого неравенства.

Однако для приближенного его вычисления можно воспользоваться приведенным равенством (1), имея в ви0ду, что введенный в него коэффициент К учитывает как различные величины коэффициентов трения пары контактной электрод - свариваемое изделие, так и неравенство моментов Мя и М, Уточ5нение величины усилия Р производится экспериментально по форме износа контактного электрода. Длина контактной площадки L f выбирается из учета допустимой величины тока, который

0 можно пропустить через контактную площадку без ее повреждения.

Величина тока пропорциональна толщине стенки сва.риваемого изделия. Поэтому выбор длины площадки произ5 .водится с учетом толщины изделия.

Опробование предлагаемого способа высокочастотной сварки, проведено на макете кондуктора при подведении тока к трубе 0 219-7 мм.Диаметр элек0трода 150 мм, на его ободе выполнена сегментная площадка с высотой сегмента | 2 мм.

Материал дискового электрода хромистая бронза. -ч,

5

Усилие поджатия электрода составляет величину порядка Р 300 кг, усилие поворота электрода Р , 180 кг.Переметение контакта электродов относительно трубы производится со скоростью 20 м/мин, частота тока

0 440 кГц. За 2 ч работы происходит поворот дискового электрода на угол 18. Износ электрода происходит по кривой, приблизительно параллельной ободу электрода.:

5

Предлагаемый способ высокочастотной сварки позволяет повысить производительность процесса сварки за счет увеличения срока службы контактных наконечников, повысить качество свар0ного соединения.

Увеличение срока службы контактных электродов достигается за счет более полного использования всей контактной поверхности электродов, троизволимого перемещением по

65

ней контактной площадки, сформированной на ободах электродов. После совершения полного оборота контактного электрода возможны последующие его обороты -без дополнительной переточки электрода.

сг/гра/л /7ejfff/rcuf.

Способ можно iприменять при свар ке на установках для высокочастотной контактной сварки прямошовных и спиральнонювных труб, спиральнохч; и продольного оребрения труб, сварки профилей.

в

СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ, включающий подведение высокочастотной энергии к кромкам изделия упруго прижатыми к ним вращающимися контактными электродами, перемещение изделия относительно электродов, нагрев кромок и их обжатие, отличающийся тем, что, с целью повыиения производительности процесса за счет увеличения срока службы контактных электродов, на ободе каждого контактного электрода выполняют сегментный срез высотой равной 0,1-3,0 толщины свариваемых кромок для образования контактной площадки, в процессе перемещения изделия относительно электродов к ним прикладывают дополнительное усилие, обеспечиваимиее поворот электродов в направлении, противоположном перемещению изделия, при этом отношение дополнительного усилия к усилию упругого прижатия электродов определяется как Л-Ам R-h р где Р, дополнительное усилие; . Р усилие упругого прижатия S электродов f L длина контактной площадки, м; R h k радиус дискового электрода, м; высота среза при образовании контактной площадки,м; безразмерный коэффициент, зависящий от силы трения электрод-металл и формы износа контактной площадки, 00 4