Способ сварки длинномерных трубчатых изделий в контролируемой атмосфере и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B23K9/16 

1

(21)4091545/27 (22)20.05.86 (46)23.11.92. Бюл. (72) А. Н. Минаев. М. И. Перлич. А. А. Агеев, Л. Н. Щавелев, В. А. Серьезнев и Л. И. Ре- визников

(53)621.791.75(088.8)

(56) Николаев Г. А, и др. Специальные методы сварки. М.: Машиностроение, 1975, с.74. Патент США N; 4188521, кл. 219/60, 1980,

(54) СПОСОБ СВАРКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ В КОНТРОЛИРУЕМОЙ АТМОСФЕРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых изделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энергетическом машиностроении. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет улучшения его

rt Л 19 9 JO

,

СО

с

со

00

о о ю

ю

(m.t

защиты при сварке изделий из высокоактивных материалов, а также повышение производительности. Для этого свариваемое изделие перед зажимом его в цанге и ваку- умированием камеры обдувают потоком защитного газа через дополнительное сопло 28, ргсположенное между цангой 7 и упором 8, Защитный газ подают со скоростью 100-125 м/с в течение 2-5 с. Диаметр потока d равен 4-6 Ьизд. где Ьизд - диаметр изделия в мм. Устройство для сварки длинномерных изделий автоматизирует процесс выведения горелки с электродом на

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых изделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой области народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энергетическом машиностроении.

Целью изобретен 1я является повышение качества сварного соединения за счет улучшения его защиты в процессе сварки и точности фиксации кольцевого стыка изделия и горелки с электродом относительно друг друга, 3 также повышение производительности процесса за счет автоматизации наведения горелки с электродом на стык.

На фиг, 1 приведены диаграммы изменения давления защитного газа в рабочей камере, расхода аргона и псфядок операций; на фиг. 2 - кинематическая схема устройства; яа фиг. 3 - схема взаимодействия горелки, упора и дополнительного сопла;на фиг. 4 - схема устройства с каналами А, Б, В для дополнительной продувки изделия защитным газом и ввода и выхода защитного газа из камеры.

Способ герметизации осуществляют следующим образом.

Перед вакуумированием камеры осуществляют подачу защитного газа коаксиально оси изделий и зажимной цанге, при этом диаметр потока d равен 4-6 dnsA, где , - диаметр изделия в мм, скорость потока 100- 125 м/с, время 2-5 с. Операцию зажима цанги выполняют в вакууме. При этом было экспериментально установлено, что если в процессе сварки любой из трех параметров особых условий подачи защитного газа (диаметр струи (4dH3A, скорость потока 100 м/с, время обдува 2с) установить ниже нижнего предела, то на изделии появляется окисная пленка в виде цветов побежалости

свариз; f мый стык с помощью двух скалок 12 и 15, размещенных в камере параллельно друг другу и оси цанги 7. Скалка 12 установлена с возможностью поворота и связана с кулачком 33 перемещения упора вдоль оси цанги 7. Скалка 12 связана с горелкой 19 и через поводок 13 - с упором 8, который закреплен на скалке 15 с возможностью продольного перемещения. Скалка 15 жестко связана с соплом 28 и взаимодействует с кулачком 34 распределительного вала 5. Горелка 19 снабжена электромагнитным фиксатором 27. 2 с.п. ф-лы, 4 ип. 1табл.

до синеватого оттенка, особенно на изделии под цангой. Изменение параметров в сторону увеличения приводит только к неоправданному увеличению pacxo/ a аргона.

Способ герметизации длинномерных

трубчатых изделий 1 в контролируемой атмосфере осуществляют с помощью устройства (см. фиг. 2). состоящего из рабочей камеры 2. в которую через герметизирующие уплотнения 3 и 4 входят часть распределительного вала 5 и часть шпинделя б с цангой 7 для фиксации и зажима изделия 1. В камере 2 соосно цанге 7 расположен подпружиненный упор 8 с датчиком 9. Упор

8 через рычаг 10, жестко закрепленный на нем, и втулку 11 связан со скалкой 12 через шпонку (на фиг. не показана). Скалка 12 размещена в камере 2 параллельно оси цанги 7 шпинделя 6 и заделана в стенке этой

камеры с возможностью поворота вокруг своей оси. На втулке 11 противоположно рычагу 10 жестко закреплен поводок 13 с возможностью взаимодействия с вилкой 14 скалки 15. Скалка 15 закреплена в стенке

камеры 2 параллельно скалке 12 с возможностью продольного перемещения на величину хода пружины 16. На скалке 15 противоположно вилке 14жестко закреплен кронштейн 17, через который пропущен

винт 18 регулировки положения горелки 19 с электродом 20(см. фиг. 3, 4), закрепленной на каретке 21 поперек свариваемого стыка (вдоль изделия 1). Для фиксации положения горелки 19 относительно свариваемого стыка на каретке 21 выполнен узел ее фиксации, состоящий из закрепленных на подпружиненном пружиной 22 подводке каретки 21 кронштейнов 23, через которые пропущен регулируемый резьбовой стержень 24, заделанный в стенке камеры 2. с пружиной 25 возврата, втулки 26, контактирующей с электромагнитом 27 и закрепленной на стержне 24 с возможностью продольного

перемещения. Между цангой 7 и упором 8 соосно им расположено дополнительное сопло 28. На дополнительном сопле 28 выполнен вырез 29 (см. фиг. 4), форма которого идентична форме формирующего щитка 30, насаженного на горелку 19. Дополнительное сопло 28 через рычаг 31 жестко связано со скалкой 12, на которой расположена пружина 32, заделанная в стенке камеры 2 и контактирующая свободным концом с рычагом 31, свободный конец которого заделан на эксцентричном кулачке 33 (см. фиг. 2, 3) распределительного вала 5, на котором в пределах камеры имеются два других кулачка 34 и 35 (кулачок 34 продольного перемещения упора 8 и кулачок 35 зажима цанги 7). С кулачком 34 контактирует ролик 36, жестко связанный со скалкой 15, а с кулачком 35 - ролик 37 фигурного двуплечего рычага 38. закрепленного в стенке камеры 2, свободный конец которого связан с механизмом зажима цанги 7.

За пределами рабочей камеры 2 на распределительном валу 5 расположены зубчатая передача 39, связывающая распределительный вал 5 с приводом 40, который электрически связан с датчиками 41, 42, 43, и кулачок 44 механизма герметизации уплотнения 45. Кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 связан с втулкой 47 уплотнения 45.

Упиндель 6 за пределами рабочей камеры 2 связан с приводом 48 его вращения.

В шпинделе б, несущем цангу 7, выполнено отверстие 49, сообщающееся с ней (см. фиг. 4). Отверстие 49 через клапан и канал А связано с откачной системой (на фиг. не показано). С противоположного торца дополнительного сопла 28 выполнено другое отверстие, связывающее это сопло через канал В с системой подачи защитного газа. Кроме того, камера 2 через канал Б сообщается с вакуумной системой (на фиг. не показана).

За приводом 48 вращения шпинделя 6 расположен механизм 50 загрузки и выгрузки изделия 1 из камеры 2. включающий при- жимные ролики 51, 52, оси которых перпендикулярны продольной оси шпинделя б, и через соответствующие рычаги 53, 54 связаны с кулачком 55, закрепленным на валу привода 56. Наличие изделия 1 в механизме 50 фиксируется датчиком 57.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства при открытой камере 2 и отведенном дополнительном сопле 28 выставляют электрод 20 горелки 19 относительно упора 8 на величину, равную расстоянию от свободного торца

концевой детали до стыка ее с трубмаюй заготовкой 1. Затем камеру 2 зякрывлют и приводят устройство в исходное положение, при которой уплотнение 45 рпскрыто, 5 цанга 7 разжата, упор О находится ri крайнем правом положении, горелка 19 нл выставленном от упора 8 расстоянии, сопло 28 в отведенном состоянии, ролики 51 и 52 разведены. Устройство подготовлено к при0 емке изделия 1 (см. фиг. 2 и 4).

Изделие 1 из приемного лотка посгупа- ет в механизм 50 загрузки изделий 1 до срабатывания датчика 57 наличия изделия 1. Ролики 51 и 52 опускают на изделие 1,

5 Включают привод 56 подачи изделия 1, которое подают до остановки его упором 8. Сигнал. Отдатчика 9 поступает-на остановку привода 56 подачи изделия 1 и на привод Ю поворота распределительного вала 5. При

0 повороте распределительного вала 5 кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 поджимает втулку 47 к уплотнению 45, сжимает его, герметизируя изделие 1, после чего датчик 41 выдает команду на развод роликов 51 и

5 52 механизма 50 загрузки и выгрузки изделия 1 и на отведение упора 8 от изделия 1. При дальнейшем повороте распределительного вала 5 кулачок 34 через ролик 36 перемещает скалку 15, отводит упор В и горелку

0 19с электродом 20. В это время изделие 1 под действием упругих сил уплотнения 45, направленных в сторону упора 8, некоторое время контактируя с последним, следует за упором 8. Кулачок 34 задает синхронное пе5 ремещение упору 8 и горелке 19, а одновременное с ними перемещение изделия 1 обеспечивает сохран;юсть ранее выставленного расстояния между горелкой 19 и стыком изделия 1. В момент снятия упругих

0 сил уплотнения 45 изделие 1 останаоливяэг- ся, а упор 8 под действием кулачка 34 перемещается дальше. Контакт между пором О и датчиком 9 размыкается, и сигнал посгу- пает на электромагнит 27, сердечник кого5 рого замыкается с втулкой 26 м фиксирует горелку 19 точно против стыка изделия 1.

Одновременно с фиксацией горелки 19 кулячок 34 останавливает упор 8. При дальнейшем повороте распределительного вала

0 5 под воздействием эксцентрикового кулачка 33 рычаг 31 поднимает дополнительное сопло 28 до тех пор, пока оно займет место упора 8, т.е. ось сопла 28 должна совпасть с осью изделия 1 (см. фиг. 4). Срабатывает

5 датчик 42 и останавливает привод 40 распределительного вала 5. Включают дополнительную подачу защитного газа через канал В (см. фиг. 2), коаксиально продольной оси изделия 1, в направлении, протиэо- положном загрузке изделия 1, обеспечивая

innonqy8

iiiui лг:г 1 .- и/м:;,; ,(.,; I Г/Г, -;i-4 --iV Ч ; 0 1подятся от изделия 1 и оно

п по;.;, р . .; F:,.. Г); Г| 1 ( (аиспортируется дальше. При сварке по гокимя цлмгм 7 rijiii ,1Г Г1;е iioioi i i-fi ледук ици изделий 1 тех размеров цикл

1,1ПРЛ11 Г1 j..) З i пдмо .рог. oi -мягтройкм и сяарки повторяется, причем го- I T sKofi чпрпз к : i | . и Б. rii;. urTtVicniiM П релку 1П на стык настраивают один раз в

Г рь1 еп1 1 nr) г liiiirijoro п сг пли -сМЗ 1лчалг; сме1-1ы.

прп1 ;П| |, K;Iи;1лл Л змкг ь парт-Контроль качество сваренного изделия

С, : Г1 I i-;i i .; i-ni , U П ПГЮДОПЖ--;; ITMIjCyiUeC f ((ЛЯЮТ ВИЗуалЬНЫМ ОСМОТрОМ ПО НЗ

:-, .у . -гг :и) /шчинэ цветои побежалости на сварном сое :i i гп-0 , п,1д;1г;г- 1Q (1ИМПНИИ И В мссте цанги, : Hi iii ; ii к)л/и Ь. |) L м е р, И(;пытания проводились на

- , io разрОлСнм; .) :проч -юи установке СА 281.

м i,; i;n;oT iicii-orор( ПСпяривпли образцы трубок с заглушка Г-ж-лпголыки о m сплава Zr4-2,5% Nb(/)5,8 х 0.5 мм.

П11м; г В :)a; s f-ior;T ;5 иогиишяидимся вальфрамоо1 1м электродом : : в р;|П,м ;л1-1 пмr-iapKii (ЛЗИ-1 ф 2 мм с уг лом заточки 30 с

П1).1туплс: ием 0.3-0,5 мм. Защитный газ Аг, пг;сло,ц 810 л/мип. С( орость сварки 13,1 i/ч. fП;:; r.riaoKi i 22 /. /, Н1ня дуги 1 ± 0,1 мм. lf)ii i 0(),.| зкспериментапьно опре- ,л:лои; rior-if fu- ьтз -юиения параметров .. 3 i iiHnioi o газа перед пакуумирова- iu;; 1.

i С,чо сьпрки оГ)разцы подвергались ви- jygj ii-.iiiiMy f .OHrpo/ibo качестоа по наличию ок11сл Л||1л г.и.талла uina и sotibi термическо- :;/ 1;1Н11я. Результаты испь аний приведе4 i rrififlHilt.

, cjop;330M iip; ;/uiara°Mbie способ и ./ гj/ j ;гпо юзяоляют yrivMUi -iTb качество v-i) I M (1 С(г-;ди1и5ниу путем у.чучшения за- : : , 1 i.i ; ; jpf inoro c.THi;3 I места замсигча цангой .:/ - пг оцессг; сиаркп, а также повы- ,::/ ):; iгр .;/:зподитольность прпцосса за счет I омч rs i rHiuM часедонмл япектрода на . .-i -/ibi: c lык.

- ; о., содержэгцее камеру и хчзмещен- ..iu и (iCii .111индель с цангой для фиксации |1 . ма издел 1я, упор с датчиком, герме- ит(,иг; уплот мопия, свпзан -1ые через ,:у Л 1М,1/;. И систему рычагол с распредели 1 ; т;;льпЫМ ОЙЛОМ, КОТОрЫЙ СВЯЗвН С ГОреЛКОЙ,

вакуумную систему и механизм загрузки и я/:г- : г пл;1, ; п :;;; ; ,м и . fi иг ру- /, f т-выгрузки изделий, О т л и ч а ю щ е в С я тем,

л 11 а :- ; .: i,;/ что. t; ./;;ii,ioчто, С целью повышения качества сварки

rujBhiiji; ;мм : ;ч, :ч-п .;:-;, спвди - путем yлyчuJeния защиты изделия и произ- lu q п./г ч , ::,; ;,.- .г ;:-i i;tri- cn, 50 водительности процесса путем автомгзтмза- iv,i ri;;Mi ).лvi. 11 -. атериапой. ft-: и1и выведения элекгродов на свариваемый

Р: -:, . 1, :; - iiu::-,;r; ; Г1л; ууМ 1рО - Нг; :МПТЫК, ОНО СНабЖОНО ДОПОЛНИТеЛЬН ЫМ СО:af.iOP i i ; ;:-т:;-1Г:м;: :,;:Пт,1п;-1Г|П/|0)К1 ОМПППМ, раСПОЛОЖеннЫМ МеЖДУ ЦЭНГ ОЙ М упГ)злгруске 1--/ь;лм-, i:ri гкорос ЬЮ ;00 125роги споено цанге, формирующим щигкогл,

м/с Г 10 2 - с оаГ /.ияцьгЮ oci 1тзд-:;-55 насаженным на горелку, двумя сколками,

ЯП г; | Я1Г|Г ПП-О1 1 111итsc)о гмза j.isi M vл:1гфог-|/1еин 1г.1и 3 стенке камеры параллельро. d, . I ,- ;ic dsri,i дий, другу и оси цзн|И. дополнительным

ni ;i:jii -T i i :;.;-inn ;, п : 1 1.иулачком, устаиовлвнным hia рзспредсли 1 -. -ir-.r.- ,г ;. ii:-, 1 --O-M: i;Д|и, иио 0р: i,ixгчльчом оолу. при огом оцнз ИЗ скалок уста- ЛИ1Ц/п-, ,г::тЧОПЛСМЯ С FJO ЗМ О Ж I ЮСТ Ц Ю П р ОД О Л Ь 1 1СГО

перемещения и связана через жестко закрепленный кронштейн с узлом регулировки положения горелки, а через ролик - с кулачком перемещения упора вдоль оси цанги, а другая скалка установлена с возможностью поворота вокруг своей оси, жестко связана через кронштейн с дополнительным соплом и посредством рыгв27-fff

чага - с упором, который, в свою очередь, через поводок связан с первой скалкой, причем вторая скалка кинематически связана с дополнительным кулачком, горелка снабжена электромагнитным фиксатором, в дополнительном сопле выполнен вырез ответно и идентично формирующему ,щитку, а цанга через клапан связана с вакуумной системой.

28 29 J57

Х-Л

0

45 U1

QJIJE.