Способ высокочастотной сварки плавлением по отбортованным кромкам Советский патент 1988 года по МПК B23K13/00 

Изобретение относится к высокочастотной сварке плавлением металлических изделий но отбортованным кроьпсам, 1шегощнм круговой контур п плоский разъем, и может быть использовано, например, нри сварке катков сеялок, корпусов компрессоров холодильников и т.п. деталей.

Цель изобретения - создание спо- соба высокочастотной сварки плавлением, обеспечивающего сварку тол- стостег ных изделий.

Сущность способа заключается в том, что плоскость разъема сварива- ваемых кромок устанавливают верти кально с допуст мым отклонением не более 45 , охватывают их инд тсто- ром и изделие приводят во вращение с угловой ск-о ростью, равной (0,5.. I

2.С)

йШ

I Бысокочастоть ый сварочный

ток, AJ d - толщина свариваемой кромкн

I-iM ,

R - радргус контура свариваемых кромок, ММ-,

и глубина проникновения сва рочпого тока в металл кро- i fOK, мм.

Макснмалъзю допустимую величину уг-ловой скорости при этом опреде- I raoT из выражения

Г 1 -9 , 8yhd

V hdR

5

где у - плотность расплавленного

металла, : г/м-; k глубина расплавленного слоя, м .

Таког техническое решени е позво-- ляет с;вар1-шать методом высокочастотной сварки нлавлениеь5 мета.г1Л№ 8- скив изделия 1-олщиной более 3 M:-S с бохгьшой глубиной ява, разной i-mt; превышающей то.тщину свариваемык кромок , с ЕЫСОК1М качестзом и без внепг-- HJIX напльшов и неровностей.

На фиг, 1 приведена схема взаимного расположения сварппаемык иэде- пш 1 и высокочастотного индуктораj на фнг 2 - схема вращения сваршзае мых изделий относительно индуктора с эшорсй сил, декстзуйших на свароч- аую Basxijy.

Свар|05.-. изделия i и высокочас тотный к АУКТор 2 устанавлизаются

5 0

5

0

5

0

5

0

таким образом, чтобы плоскость разъема свариваемых кромок отклонялась от вертикали не более чем на 45°,

Для осуществления процесса высокочастотной сварки плавлением изделие 1 приводится во вращение относительно индуктора 2, по которому пропускают ток высокой частоты,Кромки 3 разогреваются до сварочной температуры на глубину, равную 1,5... 2iО толщинам кромок. По всему контуру кромок образуется сварочная ванна. После отключения нагрева изделие продолжает вращаться.

Вращение прекращается после кристаллизации металла шва. Сварной щов при этом не напльгвов. Глубина шва по ЕйЛ}Г1ине не менее толи(ины кромок.

Основная проблема прт1 высокочастотной свирке ,плавлением - задержание расплаБле пюго металла и формирование сварного шва. Основные силы участвуют в этом процессе: сила тяжести CP.J), С ша поверхностного натяжения (Pf,), С1ша электромагнитного давления высокоч -стотного поля (Рз),цент- дэобежная сила, возникающая при вращении изделий (Рц).

Эпюра сил, действзпощнх на участок ш сварочной ванны, приведена на фиг. 2. Из указанных на эпюре сил Ра и Р „ц являются для данных условий зеличи- нами постоянными.

Сила электромагнитного воздействия высокочастотного ноля при выбранной частоте тока и оппмальных pescia-iax сварки определяется током I в кромках:

- If JZ- -.

.м - К - ,

где d - тогаккна кромок.

Эта сила направлена со стороньг г.ндуктора к поверхности кромок, изделий j она раздааливает жидкий металл СЕйрочнсй , выбрасьшает его с т рцов кромок

При вращении детали на сварочн.о ванну действует центробежная сила Р„, по направлениюпротивоположная действию Р;

р

U, Эм

ai и

VR

где OJ - угловая скорость вращения; Л - глубина нроникповения высокочастотного тока в металл кромок,

f Jгде Р - удельное электрическое сопротивление металла. Таким образом, с вращением изделий появилась возможность частичной компенсации действия Pj путем выбора определенной скорости вращения. Опытами установлено, что для получения необходимого эффекта ослабления силового давления электромагнит- ного высокочастотного поля на расплавленный металл скорость вращения должна выбираться не менее

w (0,5...2,0)

Нижний предел выбран, из условия необходимой компенсации неблагоприятного действия РЭДД т.е. является условием минимальной скорости для получения удовлетворительного качества сварного соединения. После отключения нагрева исчезает и условием удержания жидкого металла до его кристаллизации является условие

.

о

Таким образом, верхний предел скорости вращения определяется условием удержания металла на поверхности кромок после отключения нагрева. Если верхний предел будет превышен, нарушается динамическое равновесие сил, удер.т.ивак)Щих жвдкий металл, и это приведет к разбрызгиванию, металла и сделает невозможным сварку изделий.

Вертикальное расположение плоскости контура свариваемых изделий вносит дополнительную зависимость действия силы тяжести на жидкий металл от пространственного положения участка сварочной-ванны при вращении изделий. Это приводит к смещению верхних слоев жидкого металла относительно более твердой подложки и относительно друг друга. Такое смещение, способствует формированию сварного шва без неровностей к напльтов. Экспериментально ;,оказано, что указанный эффект наблюдается только при вертикальном расположении и отсутствует при горизонтальном положении плоскости контура свариваемых кромок. Допустимое отклонение от вертикали, при котором сохраняется ука

47609

занный эффект, составляет не более ±45°.

Предлагаемый способ опробован при высокочастотной сварки корпусов с крышкой компрессоров бытовых холодильников. Свариваемые детали R 90 мм. d 3 мм. Материал - Ст. З. Частота сварочного тока 8000 Гц. Режим свар- 10 ки: время нагрева 10 с, мощность

40 кВт, скорость вращения 120 об/мин.

Получены сварные образцы: глубина провара 4,5 мм, наружные напльшы и неровности отсутствуют. Качество 15 сварки хорошее.

Эк бномическкй эффект при использовании предлагаемого способа по сравнению с базовым объектом может быть получен за счет расширения сортамен- 20 та свариваемых методом оплавления деталей, что позволяет повысить производительность труда, улучшить качество сварки, сэкономить материалы.

Формула изобретения

Способ высокочастотной сварки плавлением по отбортованным кромкам, имеющим круговой контур и плоский разъем, при котором над кромками располагают тздуктор и нагревают кромки до оплавления, отличающий с. я тем, что, с целью обеспечения сварки плавлением толстостенных изделий при вращении изделия относительно его оси, плоскость ема изделия располагают вертикально с допустимым отклонением на угол не более 45°, изделие вращают с угловой скоростью CJ ,. определяейой из выражения

I

со (0,5...2,0),17с.

d V Е4

а максимально допустимую величину уг- g ловой скорости ы,ц|,;0пределяют из выражения

W

MWKC

|l-9,8№d S yhdR

I/с.

где I - сварочный высокочастотный ток в кромках изделия, А

d - толщина кромок, NM;

R - радиус изделия, мм;

Д - глубгша проникновения сварочного тока в металл .кромок, мм

у - плотность расплавленного металла,

h - глубина расплавленного слоя., м.

i

Изобретение относится к области высокочастотной сварки плавлением изделий по отбортованным кромкам, имеющим круговой контур и плоский разъем. Изобретение может быть использовано, например, при сварке катков сеялок, корпусов компрессоров холодильников и др. деталей. Цель изобретения - обеспечение сварки толстостенных деталей. Свариваемое изделие устанавливается в индукторе таким образом, чтобы плоскость разъема была верт15кальна. Изделие приводится во вращение с заданной окр жной скоростью. Кромки разогреваются до сварочной температуры. Вращение прекращается после кристаллизации металла шва. Сварной шов не имеет наплывов. Глубина шва не менее толщины кромок. 2 ил.

Редактор М. Циткина

Физ.

Составитель Эо Ветрова

Техред М.Ходанич Корректор Л. Патаи

Заказ 6789/16

Тнраж 922

ВНИИШ2 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. 113035, Москва, Ж-ЗЗ Раушская наб., д. 4/5

Подписное