Способ контактной стыковой сварки оплавлением Советский патент 1984 года по МПК B23K11/04 

2.Способ non.f, отличающийся тем, что дополнитель- , ноё электромагнитное попе с силовыШ1 линиями, наловленными согласно СШ10ВКВ4-линиям собсгоенвого электромагиитяоло п.оля создают с момен.та возбуждения устойчивого оплавлени

3.Способ по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что допслнитель ное .электромагнитное поле с силовыми Линиями, направленными согласгно силовьм линиям собственного элекп тромагнитного поля, создают в ограниченный период оплавления перед осадкой, длительность которого устанавлива

ют равной отношению максимального зазора, существующего между свариваемыми деталями в искровом промежутке при оплавлении, к средней скорости перемещения, заданной в этот ограниченный период оплавления перед осадкой.

4. Способ по П.1, о.т л и ч аю щ и и с я тем, что в процессе оплавления}изменяют напряженность дополнительного .электромагнитного поля, уменьшая ее по мере достижения сварочным током наперед задан-) ной величины и увеличивая ее по мере уменьшения сварочного тока.

1. СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКО- ВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ преимущественно деталей со сплошным свариваемьм сечением котором в искровом промежутке свариваемых деталей создают дополнительное электромагнитное поле, отличающий с А тем, что, с целью улучшения качества соединений и повышения производительности сварки, силовые линии до.полнительного электромагнитного поля в процессе оплавления направляют . согласно силовым . линиям собственного электромагнич ного поля, существующего в искровом промежутке .свариваемых деталей при оплавлении г в каждый период переменного тока. to ел

Изобретение относится к койтактной стыковой .сварке оплавлением различных изделий, преимущественно имеющих сплошное сечение (стержни, пластины, профильный прокат и т.д.).

Известен способ контактной стыковой сварки, по -которому на зону свариваемых деталей воздействуют дополнительным электромагнитн{ м полем. В результате этого воздействия улучшается структура металла Cl 3При .контактной стыковой сварке оплавлением указанный положительный эффект дополнительного электромаг. нитного поля достигается только в периоды осадки и охлаждения соединения

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ кон тактной стыковой сварки оплавлением, при котором в искровом промежутке свариваемых деталей создают дополнительное электромагнитное поле.

Благодаря, взаимодействию дополнительного электромагнитного поля, .которое создают током, протекакяцим встречно сварочн(«у току по распо-лшсенному внутри свариваемых труб проводнику, включенному последовательно в сварочную цейь, и собственного электромагнитного-поля, существующего при оплавления в зоне , достигается выброс брызг расплавленного металла, направленный изнутри наружу. Указанный эффект .оплавления существует в любой моменоплавления. В результате не-только уменьшается количество грата на BHy тренней поверхности труб, но создаются благоприятные условия для полу

5 чения качественного соединения за счет воздействия на перемычки, которые образуются в процессе оплавления мевду свариваемыми деталями дополнительной электромагнитной

to силой С23.

Однако указанн) положительный эффект можно получить только при co едийенш деталей имеющих внутрен нняо полость, кроме ,того трудно ре15 гуяировать напряженность дополнительного электромагнитного поля. По этсйчу же способу предлагается еще один вариант для создания направленного движения бр1лзг, за счёт

20 катушек, которые устанавливают на концах свариваемых труб и питают сварочный током. Однако э тоспособ :мало эффективен и к тому же значительно увеличивает сопротивление

25 вторичной цепи. По этой причине в промышленности его не применяют.

Указаннью недостатки значительно сужают область применения способов.

3 Целью изобретения является улучшение качества соединений и повышение, пр ойзводительности сварки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контакт ной стыковой сварки оплавлением пре имущественно деталей со сплошным

3

свариваемым сечением, при котором в искровом промежутке свариваемых деталей создают дополнительное электромагнитное поле, силовые линии дополнительного электромагнитного поля в процессе оплавления направляют согласно силовым линиям собственного электромагнитного поля, существующего в искровом промежутке свариваемых деталей при оплавлении в ка:ждый период переменного тока.

При этом дополните|1ьное электромагнитное поле с силовыми линиями, направленнъв и согласно силовым линиям собственногЪ электромагнитного попя, создают с момента .возбуждения устойчивого-юплавления . . Причем дополнительное электромагнитное поле с силовыми линиями, направленными согласно силовым линиям собственно электромагнитного .поля, создают в ограниченный период оплавления перед осадкой, длительность которого устанавливают равной отношению максимального зазора, существующего между свариваемыми детаАями в искровом промежутке при оплав лении, к средней скорости перемещения, заданной в этот ограниченный период оплавления перед осадкой.

Кроме того, в процессе оплавления изменяют напряженность дополнительного электромагнитного поля, уменьшая ее по мере достижения сварочным током наперед заданной величины и увеличивая ее по мере уменьшения сварочного тока.

На фиг.1 показана принципиальная схема способа сварки на фиг.2 распределение температуры в зоне pasorp-ева свариваемых деталей.

На фиг.1 обозначены свариваемые детали f н 2, вторичная 3 и первичная 4 «обмотки сварочного трансформатора, магнйтопровод 5,.катушка 6, соэдакяцая дополнительное электро.магнитное поле, сварочный ток 3 магнитные потоки Ф и Ф соответственно собственного электромагнит.ного поля деталей и дополнительного электромагнитного поля, электродинамические силы F и соответственно собственного поля и дополнительнгого поля.

. На фиг.2 показано распределение температуры - в зоне разогрева свариваемых д еталей на расстоянии

.В мм от стыка; а - температурное

251114

поле, полученное при обычном способе сварки (без согласного нап равления собственного и дополнительного электромагнитных полей) с длительностью , сварки, обеспечивающейполучение

качественных соединений, S - температурное поле с согласным включением дополнительного электромагнитного поля с такой же длительностью . сварки.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что направляя Ьиловые линии дополнительного магнитного поля согласно силовым линиям собственного магнитного поля деталей, изменяем условия процесса оплавления, главной особенностью которого Является то, что на электродинамическую- силу собственного электромагнитного поля, перемещающую расплавившийся металл элементарных контактов в Искровом зазоре между свариваемыми деталями 1 и 2, наклады. вают дополнительную силу того же направления (фиг.1). В результате . увеличения указанной силы длитепь- . ность существования электромагнитных контактов в месте их образования уменьшается. При этом большинство из иих не разрушается, а перемещаетт ся. в искровом промежутке вдоль более холодных участков металла. Это создает благоприятные условия для повы- ; шения КПД процесса, так как тот металл элементарных контактов, который должен быть выброшенньм в результате взрыва при обычном способе (без согласного включения до-: полнительного магнитного поля), попадает на более холодные участки метаЛла свариваемых торцов деталей, отдавая им свое тепло. По этой причине необходимый разогрев концов свариваемых деталей происходит быстрее (фиг.2). Поэтому длительность ; сварки может быть уменьшена, в средг нем для различных деталей на 20-30% следовательно, и повьшгена производительность сварочных работ. Это не единственное преимущество, согласного наложения дополнительного электромагнитного поля на собственное электромагнитное Поле свариваемых д« талей. Ввиду того, что длительность существования элементарных контактов в месте их .образования уменьшается, то глубина кратеров на оплавляемых поверхностях также уменьшаSПется. Как показьюают проведенные исследования, зазор между свариваемыми деталями на участках с наиболе глубокими кратерами уменьшается, по сравнению с обычным способом на 1,5 - 2,5 мм. Есл силовые линии при применени дополнительного поля не согласовать с силовыми линиями собственного поля, то положительный эффект при кон тактной стыковой сварке оплавлением ВЕфаженньй в повышении разогрева деталей и в уменьшении глубины кратеров полностью отсутствует. При дополнительн 1 электромагнит нрм поле несколько увеличивается- cd противление вторичной цепи. Это мож но проиллюстрировать следуницим при мером.; При контактной стыковой сварке непрерывным оплавлением стали сече иием 60X60 мм начальное напряжение холостого хода, обеспечиваницее устойчивое возбуждение процесса оплав ления , составляет 7 В. При дополнительном электромагнитном поле, при тех же условиях сварки,, устойчи вое оплавление этих же деталей воз.буждается при 7,5 В. При этом энергоемкость процесса сварки на современном оборудовании, оснащенном регуляторами скорости и напряжения, практически не увеличивается, С тем, чтобы облегчить возбуждение процесса оплавления при 7 В, дополнительное магнитное поле с .силовыми линиями, направленными согласно силовь1м линиям собственного электро магнитного поля, создают с момента возбуждения устойчивого;оплавления, на практике через 10-20 с после начала сварки. Иногда по ряду причин, например, из-за низкой мощности сварочной маши.ны, дополнительное электромагнитное лоле целесообразно создавать в момент, когда свариваемые детали достаточно хорошо нагрелись. В этом случае дополнительное поле с силовыми линиями, направленными согласно силовым линиям собственного поля, создают в ограниченный период оплавления перед осадкой, длительность которого устанавливают равной отношению максимального зазора, существующего между свариваемыми деталями в искровом промежутке при оплавлении, к средней скорости пере мещения, заданной в этот ограничен14ный период оплавления перед осадкой. В этом случае длительность сварм ки увеличивается практически до длительности,, которая необходима при обычной сварке. Однако глубина кратеров .уменьшается. Поэтому припуск на осадку уменьшают на такую же ве:личину. Эффективным является способ регулирования напряженности дополнительного магнитного поля, когда ее уменьшают по мере достижения сварочным током, особенно в начальный момент сварки, наперед заданной величины, которую устанавливают исходя из электрической мощности сварочной машины, и увеличивают его по мере уменьшения сварочного тока. Такой процесс оказывает благоприятное влияние на оплавление и особенно на стабильность разогрева свариваемых деталей. Примером конкретного выполнения предлагаемого изобретения может служить сварка валов электродвигателей 0 40 мм из стали 1Х18Н9Т. С целью экономии нержавеющей стали, из которой изготавливают вал, его укорачивают и к концам приваривают стержни из стали 40Х. При сварке оплавлением дополнительное магнитное поле не применяют, так как без согласования силовых линий собственного поля и дополнительного поля положительный эффект от: применения дополнительного поля, как показано выше, не наблюдается. При обычной сварке оплавлением длительность сварки при ис-гг пользовании самой прогрессивной Text нологии составляет 90 с, а припуск на осадку 8 мм. Вспомогательные операции составляют 30-40 с. Следовательно весь цикл составляет 120-130 с. При сварке предлагаемым способом длительность сварки сокращается до 60 с, а припуск на осадку до 4 мм. Длительность всего цикла уменьшается до 90-100 с. Таким образом, производительность увеличивается в 1,3 раза. В 2 раза уменьшается припуск на осадку, следовательно уменьшается Искривление волокон в зоне сварки и повьшгается пластичность соединений. Сварка валов с дополнительным электромагнитным полем реализуется следукицим образом. После зажатия деталей в зажимах сварочной машины в зону сварки вводят П -образный электромагнит, полю.ча которого устанавливают над свариваемыми деталями (фиг.1). Электромагнит включают- или с начала сварки или после устойчивого, возбуждения процесса оплавления, или перед повышением скорости оплавления. При этом электромагнитную индукцию можно регулировать в зависимости от различных условий, например от величины тока.

Настройку электромагнита осуществляют перед сваркой с применением известных методик электротехники в соответствии с рекомендациями предлагаемого изобретения. Как показывают проведенные исследования наибольший эффект от дополнительного электромагнитного поля достигается, при его электромагнитной индукции, превьш1ающей индукцию собственного электромагнитного поля в 2-5 раз. При сварке валов 0 40 мм, или других деталей аналогичного сечения, индукция собственного электромагнитного

поля достигает 5-10 мТ, поэтому индукцию дополнительного поля устанавливают равной 20-30 мТ.

В качестве базового-варианта принят современный способ контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением на машине К-617, широко применяемый в промышленности. Данный способ обеспечивает достаточно высокое качество . Однако предлагаемый способ уменьшает припуск на осадку, следовательно, уменьшает искривление волокон и, тем самым, уменьшает вероятность образования трещин по искривленньм волокнам, т.е. поBbmiaeT надежность сварных соединений. Кроме этого, при малом припуск на осадку по предлагаемому способу уменьшается укорачивание металла, т.е. происходит экономия металла.

Предлагаемый способ увеличивает производительность на 30%, что позволяет получить большой экономический эффект при сварке различных деталей.

ГС ШИ

1200

т т

70 Ш 5QQ

г В 8 ю ji п К № го

Расстояние от зоны соединения в мм Фиг.2