Способ контактной стыковой сварки оплавливанием полос Советский патент 1989 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к области стыковой сварки оплавлением и может быть использовано в металлургии и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение и стабилизация пластических свойств соединений за счет выбора оптимальной закономерности сближения деталей в процессе оплавления.

На чертеже показано устройство для реализации способа.

Способ заключается в следующем.

Концы полос опла вляют с повышением скорости от начального до конечного значений. Начальное оплавление производят со скоростью, зависящей от толщины полосы 6 и равной

У„ (0,5-0,6) ,056 Kf, при припуске на начальное оплавление 2-3 мм, после чего оплавление осуществляют при линейно нарастающей в функции пути скорости от начальной до конечной V/t в соответствии с закономерностью У.

СП Ю

V.

К,-/3- /

при |/,(8-10) Дд-6 Кр

и при припуске на оплавление Л(3- 4) /Сг +36, причем постоянные коэффициенты /Ся 1 мм, С

Известно, что энергия W, выделяемая в перемычке при оплавлении полос на высокопроизводительных режимах, пропорциональна сечению F полосы

Г(10-II) Л/(, ,

а количество выброщенного с перемычками тепла Q пропорционально и числу перемычек /г

,,-W- h,

где Kf и Л,, - некоторые постоянные коэффициенты.

В каждый момент времени величина Q связана со сварочным током /, и сопротивлением промежутка между торцами Ко- Скорость оплавления определяется реализуемой в стыке энергией 1 Ro и потерями в полосе и электродах. Скорость также зависит от сечения полос F и средних температур торцов перед осадкой Тр и среды Гер.

1/-/С.

/с Ко

/(Гр-Гср)

где К - коэффициент потерь.

Оптимальная закономерность изменения 1/ при оплавлении, следовательно, зависит от энергетических возможностей сварочной машины и сопротивления Ro, кото- рое в свою очередь зависит от количества и размеров перемычек, образующихся в данный момент между торцами. Если V мало и не соответствует энергетическим возможностям машины (h мало), то /, и Q незначи- тельны, а Ro - велико. При чрезмерной V оплавление прекраш.ается, / велико, а Ro и Q - малы.

Максимальное значение Q соответствует оптимальному соотношению между /, и Ro или иначе оптимальному в данный момент числу и размерам пере.мычек определенного размера при требуемой длительности их нагрева и разрушения. Известно, что потери тепла растут с увеличением длительности оплавления. Поэтому трудно нагреваемые при оплавлении полосы целесообразно оплав- лять при оптимальном, но кратковременном процессе оплавления, определяемом в зависимости от скоростей V.

Известно, что

% г-1/

С повышением напряжения холостого хода 1/20, необходимым из-за уменьшения значения Тр-7ср при достаточном запасе мощности и оптимальной закономерности из- менения V, растет число перемычек и их пло- цхадь, вследствие чего проводимость промежутка повышается, а о снижается. Так, например, снижение Ro при увеличении конечных скоростей оплавления от 1 до 6 мм/с у полос сечением 3X470 мм достигает шее- тикратчой величины. Это снижение при оптимальной программе сближения должно компенсироваться соответствующим ростом Л, а следовательно, и /,..

Снижение Ro к концу оплавления зависит следовательно, от выбранной программы сближения, напряжения холостого хода Uzo, сечения полос F и сопротивления короткого замыкания машины Zks, влияющего на выбор 6/20Исходя из услбвий создания равномер- ного слоя расплава и предупреждения его кристаллизации и окисления минимальные конечные скорости оплавления тонких (1,5- 2 мм) полос близки к мм/с, на5

10

5 ,.

5 0

.5

О 5

e

чальная неустановившаяся стадия оплавления при мощностях машин 0,15-0,20 кВА/ /мм, может осуществляться устойчиво при Vn 0,5 мм/с. С увеличением толщины полос эти скорости снижаются. Это обусловлено тем, что оптимальное к концу оплавления h, зависящее от ширины полос, их толщины, градиента температур у стыка

и толщины слоя расплава 8р, определяО X

ется зависимостью

«

h-K - X к

о. Ор

с увеличением б растет пропорционально

эт диаметр перемычек и бр, а - уменьшается,

вследствие чего расширяется зона нагрева и замедляется кристаллизация расплава, что позволяет уменьшить Vj. Из-за более трудного возбуждения оплавления у толстых полос также требуется снижение УК .

Ширина полос В при соответствующем выборе мощности, а следовательно, при определенном h практически не влияет на состояние расплава, так как размеры перемычек практически не влияют на состояние расплава, так как размеры перемычек практически определяются толщиной б. Поэтому 1/н и 1/к можно выбирать по толщине полос.

Для машин с Z.5 100-250 кмОм при удельной мощности 0,15-0,20 кВА/мм максимальные начальные скорости выбирают исходя из необходимости получения устойчивого возбуждения. Минимальные конечные - исходя из необходимости создания равномерного слоя расплава. При этом эти скорости определяют по зависимостям

Vn s,aKc (0,55 К -0,056) Кр;

1/к „„„(9-10) К,5 Кр.

Экспериментальная проверка этих скоростей при разном сортаменте полос подтверждает справедливость такого выбора. При больших, чем указано, V возможно закорачивание торцов, а при меньщих ухуд- щается глубинный прогрев полос. Если К# меньше указанных значений, то расплав на торцах неравномерен по толщине, что снижает пластичность соединений. При больших значениях уменьшается число перемычек в каждом полупериоде и из-за ухудшения зашиты пластичность также снижается.

Для начального прогрева полос на скорости VT, необходима относительно большая длительность и припуск 2-3 мм.

Пример выбора параметров для полос толщиною 3 мм:

К„ (0,6-1-0,05-3),45 мм/с, Д, 2,0 мм :,

V« (9-1-3) 1 6,0 мм/с, + 33 13 мм.

Длительностью оплавления в соответствии с зависимостью (1) ,62 с.

На чертеже показано устройство для реа- лизации способа.

Устройство содержит суммирующий элемент 1, интегратор 2, потенциометрический задатчик 3 конечной скорости и компаратор 4.

Устройство работает следующим образом.

В момент окончания начального оплавления на прямой вход суммирующего элемента I подается сигнал начальной скорости оплавления / „ в виде напряжения постоянного тока. Этот сигнал поступает на вход интегратора 2. На выходе интегратора появляется сигнал, пропорциональный задаваемому пути перемещения передвижной станины стыкосварочной .машины, который отслеживается следящим приводом передвижной станины. Одновременно с выхода интегра- тора сигнал подается на потенциометрический задатчик 3 конечного значения скорости оплавления V-K- В момент отработки заданного припуска на оплавление срабатывает компаратор 4, выдавая, тем самым, сигнал на осадку. Задатчик 3 Vic линейно преобразует текущий сигнал перемещения станины в текущий сигнал скорости станины. В момент окончания оплавления сигнал на выходе интегратора 2 будет равен сигналу 4, поданно.му на один из входов компаратора 4, а сигнал на выходе задатчика 3 - заданному значению УК- Отнощение сигнала Д к сигналу V -x и есть тот коэффи

0

5

0

5

0

циент преобразования, который следует задавать для получения требуемого значения скорости 1/ц. Таким образом, скорость I в функции пути меняется линейно, а в функции времени, благодаря положительной обратной связи с выхода задатчика 3 на один из входов суммирующего элемента , по экспоненте в соответствии с выражением (1).

Предлагаемый способ контактной стыковой сварки оплавлением полос позволяет повысить и стабилизировать пластичность сварных соединений.

Формула изобретения

Способ контактной стыковой сварки оплавлением полос, при котором концы полос onлaв яю с повышением скорости от начального VH до конечного I/ значений, отличающийся тем, что, с целью повышения и, стабилизации пластичности соединений, V и 1/ выбирают с учетом толщины полос S по зависимостям /„ (0,5-0,6) ,056) К„

и И( (8-10)К;,, постоянные коэффициенты Kj, l мм, Кр 1 с , а повышение скорости от У„ до УК осуществляют в соответствии с закономер

ностью , где / - длительность

оплавления, при этом припуск на оплавление со скоростью УН принимают равным 2-3 мм, а припуск на оплавление со скоростью У принимают равным Л(3-4)Х ХК,+36.

Изобретение относится к способам стыковой сварки оплавлением полос и может быть использовано в металлургии перед непрерывным травлением и прокаткой полос, при изготовлении из полос труб и профилей, а также в других отраслях промышленности при переработке полос и изготовлении из них изделий. Цель изобретения - стабилизация и повышение пластических свойств соединений. Согласно способу начальное оплавление проводят со скоростью, зависящей от толщины полосы δ и равной V_н = [(0,5...0,6)K_л - 0,05δ]K_р при припуске на начальное оплавление 2...3 мм. После этого оплавление осуществляют при линейно нарастающей в функции пути скорости от начальной V_н до конечной V_к в соответствии с закономерностью V = V_нЕ^Vк/Δ^.T при 0к = [(8...10)K_л - Δ] ^. K_р и при припуске на оплавление Δ = (3...4)K_л + 3δ Постоянные коэффициенты K_л = 1 мм, K_р = 1с^-1, T - длительность оплавления. Выбор оптимальной закономерности сближения торцов полос в процессе оплавления позволяет повысить качество сварного соединения. 1 ил.

к следящему (

стымсоарочти машины Включение клапана

осадки