Способ контактной стыковой сварки оплавлением пакета листов с целиковым стержнем Советский патент 1985 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к области сварки, а именно к контактной стыковой сварке оплавлением пакета литов с целиковым стержнем и. может быть использовано в электрометаллугии алюминия при сварке стального блюмса с алюминиевой ошиновкой.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений пакето листов с целиковым стержнем и обеспечение стабильности их электрических и механических свойств.

При сварке пакетов алюминия со стальным стержнем листы пакета заметно искривляются после осадки. Искривление листов алюминия указывает на возможную потерю устойчивости листов во время осадки. Потеря устойчивости приводит к резкому падению давления в стыке, необходимого для удаления из стыка интерметаллических соединений, резко ухудшающих качество сварного соединения. Условием качественного соединения является выполнение условия

е,

РОС- Р.Р

или о

кр ,

ОС

где FPJ. - усилие осадки, кг;

РКП -критическая сила, кг; dgj- напряжение в материале листа при осадке, кг/мм ;

-гкритическое напряжение сжатия для листа, кг/мм. Для пакета критическая сила выражается через критическую силу одного листа следуняцей зависимостью

ЧК - р.

п,

П Л Кр

де К

д - коэффициент B3aiJMHoro влияния листов в пакете (экспериментальный) ;

-критическая сила,кг;

«.кр

-число листов в пакете.

Используя.известный метод Рэлея для определения Рд р , а теорию Шенли для определения критической гибкости листа, произведя математические преобразования, получают математическую зависимость, позволяищую определить максимально допустимый выпет листа перед осадкой 1.

Учитьгоая, что максимально допустимый выпет листа перед осадкой 1 состоит яз 4 - максимального припуска на осадку и Л к конечного рйсстояняя между губками пакета я торцом целиковой заготовки, пронэведя математические преобразования, получают зависимость, позволяющую определять величину максимального припуска на осадку без потери устойчивости листов, а следовательно без падения давления в стыке

13-ПА-ё)лК;-1 п

-л

7

й.а-Р,

ос

Л.

где I момент инерции листа, мм

п. число листов в пакете; усилие осадки, кг;

ос

п число изотермических участков;

1 номер изотермического участка;

- касательный модуль на i-ом участке, кг/мм ;

АК- конечное расстояние между губками пакета и торцом целиковой заготовки, мм;

,,. 8,9 . 4,5 4.5(2;-ll

N -ifr -n-« o«- ;-

К jj - коэффициент взаимного влият ния листов в пакете, определяемый экспериментально.

Пример использования предлагаемого способа применительно к сварке алн 4иниевого пакета и стального стержня. Пакет 30 листов, толщина листа о 1,О мм. Максимальный зазор перед осадкой равен А мм

Предлагаемый способ позволяет ; установить осадку без снижения давления в стыке. Для этого пакета осадка листов будет равна

I-ы;-

,i:6,,.K;.

ос макс

-п

.оз Лтг- к

к р.

К 1,5 коэффициент взаимного влияния для листов толщиной 0 1 мм в пакете из алюминиевого сплава (экспериментальный) ;

8 толщина .листа- 1 мм; касательный модуль на i-OM изотермическом участке, кг/мм 7 MMJ i ос удельное давление осадки 4,5 кГ/мм Для градиента температур, соответствующего контактной стыковой сварке оплавлением алюминиевого пакета со стальным стержнем на машине К-607 и АРд. 4,5 кГ/MMS значения по восьми изотермическим участкам следующие: 0; 3} 3 55; 300 1000; i(7 2500; 9 4000; при этом Kf 0,673; К 1,184; Кд 1,626; К 1,498; Kj- 0,945 Kg 0,594; Kj, 0.8441; Kg -™-,«„ .-.«Ш-- 9,2 мм, а6 МгЧма с 8,1 м Таким образом, по предлагаемому способу UQf 8-9 мм. Эксперименты показывают, что качество значительно улучшается. При разрывных испытаниях пакет вьщерживает нагружение до 3-3,5 кГ/мм. При этом среза верхних листов нет. Снижение минимального значения припуска возможно потому, что деформация целиковой заготовки практически равна нулю, в то время как при сварке монолитных изделий 224 деформация обоих торцов суммируется. Сопротивление соединения составляет 0,4 мкОм/листа. Во время эксплуатации сварных соединений в электролизных ваннах имеет место значительная экономия электроэнергии обусловленная тем, что производство алюминия связано с огромными энергозатратами, Предлагаемый способ сварки опробован при сварка алюминиевых пакетов листов толщиной 1 мм и 1,5 мм, сечение 150-70 мм {.70 листов) на машине К-607 с блюмсом в виде стержня прямоугольной формы 230120 мм из стали марки Ст.3. Для пакетов с листами 1 мм расчет приведен вьше. Дпя пакетов G листами толщиной 1,5 мм UOC. мин 8 мм; v.o.;°.3-bH---frH-°Лос 8-15 мм. Оптимальными, как показывает эксперимент, являются &ос 10 мм для ТОЛПУ1НЫ листа 1,5 мм и Лос 8,5 ;у1я толщины листа 1,0 мм. Экспериментальная проверка предлагаемого способа показывает, что процент брака уменьшен в 7 раз, а электропроводящие свойства повышены на 30%.

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ ПАКЕТА ЛИСТОВ С ЦЕЛИКОВЫМ СТЕРЖНЕМ, при котором устанавливают припуски на оплавление и осадку, производят оплавление свариваемых торцов и их осадку, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества сварных соединений и обеспечения стабильности их электрических и механических свойств, припуск на осадку устанавливают в пределах от 1,1 величины максимального зазора, образующегося между свариваемыми торцами изделий в процессе оплавления перед осадкой, до величины, равной г е ;К;Кп -i к 8,8 р. ОС ;где и - момент инерции листа, мм ; Пд - число листов в пакете;. РОС усилие осадки, кг; П - число изотермических участков; i 1 - номер изотермического участка;. . ел Е - касательный модуль на и-м участке, кг/мм ; ДК- конечное расстояние между губками пакета и торцом це-, ликовой заготовки, мм, k Л о- 4.5