Способ стыковой сварки оплавлением Советский патент 1991 года по МПК B23K11/04 

Изобретение относится к стыковой сварке оплавлением и может быть использовано в различных областях машиностроения для соединения вкрест цилиндрических деталей и пластин, установленных на ребро, в частности, для сварки труб с поперечными ребрами.

Цель изобретения - получение качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской, установленной на ребро.

На фиг.1 изображено сварное соединение (ребро плоской детали + труба + ребро плоской детали), где h - глубина охвата цилиндрической детали (трубы) плоской деталью, R - радиус трубы; на фиг.2 - детали, приведенные в соприкосновение перед «трокождением через них тока, где г- радиус

сегментной выборки в плоской детали; а - зазор между точками на поверхности трубы и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента, h- A - глубина выборки в плоской детали; на фиг.З - график изменения сварочного тока I и давления F на свариваемых деталях в процессе цикла сварки.

Суть способа заключается в следующем.

Перед сваркой в плоской детали делают сегментную выборку радиусом, определяемым из зависимости. При этом задаются геометрические размеры выбранного сварного соединения: R - радиус трубы, мм; h - глубина охвата трубы плоской деталью после сварки, мм.

вРЕва

Д - припуск на оплавление и осадку (мм) - определяют в зависимости от толщины пластины;

при толщине пластины, равной 1,5-2,0 мм,

А 1,5-2,0 3,0-3,5 мм; при толщине пластины, равной 3,0-4,0 мм,

А ,о 2,0-2,5 мм; при толщине пластины, равной 5,0 мм.

А 5,0 до 1,5 мм.

Максимальную ширину серповидного зазора а выбирают из интервала 0,5-2,0 мм.

Глубину сегментной выборки в пластине определяют из соотношения h- A , мм.

Величина зазора а выбирается в зависимости от глубины охвата (h- A ), чем больше h- A , тем меньше а,и наоборот.

Пластины устанавливают в зажимах сварочной машины и приводят в соприкосновение с трубой с образованием серповидного зазора а в интервале 0,5...2,0 мм между точками на поверхности трубы и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента.

Через касающиеся друг друга детали пропускают ток, плотностью 1500-2500 А/ммг. Величина тока зависит от толщины пластины (длина касания), количества мест касания пластины труб и ширины касания, равной 1 мм для всех диапазонов труб и пластин.

В первонрчальный момент при прохождении сварочного тока происходит разогрев и выплеск металла в точках касания, что свидетельствует о начале процесса сплавления. Процесс сплавления не начнется при плотности тока менее 1500 А/мм2 из-за недостаточного нагрева металла в местах касания, при плотности тока более 2500 А/мм2 происходит значительный выплеск металла и процесс сплавления прекращается.

Процес устойчивого оплавления по всей сопрягаемой поверхности возможен, если зазор а находится в интервале 0,5...2,0 мм. При а меньше 0,5 мм за счет увеличения площади контакта скорость расплавления металла уменьшается и наступает затухание процесса оплавления. При а 2,0 мм происходит затухание процесса оплавления в центральной части серповидного зазора.

После нагрева сопрягаемых поверхностей, сопровождающегося процессом оплавления, к свариваемым деталям под током прикладывается усилие осадки (Р).

Момент приложения усилия осадки определяют по уменьшению тока до величины в пределах 0.3..,0,6 первоначального значения тока,

Величина тока (фиг.З) после разогрева и

выплеска металла в местах касания пластины трубы уменьшается до определенной величины, и происходит стабилизация процесса оплавления затуханием по мере

увеличения зазора между трубой и пластиной за счет выгорания металла, при этом величина тока уменьшается. Если приложение усилия осадки осуществлять при токе менее 0,, то произойдет прекращение

процесса оплавления, свариваемые поверхности окислятся и получится некачественное сварное соединение. Если осадку осуществлять при значении тока более 0,61св, то произойдет недостаточный разогрев свариваемых поверхностей.

Примером выполнения изобретения может служить приварка поперечных ребер к трубам поверхностей нагрева при изготовлении теплообменников котлоагрегата.

Работы проводились с котельными трубами диаметром от 28 до 50 мм и ребрами толщиной от 1,5 до 5 мм. Примером конкретной реализации предлагаемого способа сварки может служить изготовление водяного экономайзера из труб 028 мм (R 14 мм , и ребер толщиной 3 мм, охватывающих трубу на глубину h 10 мм, Сегментная выборка в пластине-ребре выштамповыва- лась на прессе КД-2128. Материал труб и

ребер-сталь 20.

Припуск на оплавление и осадку пластин толщиной 3 мм составляет 2,0-2,5 мм, принимаем 2,0 мм.

Определяем размеры сегментной выборки в пластине

(h-A)

2R -a -a2+2a(h -A)

2(h-A)

5 зазор а принимаем равным 1,0 мм, глубина сегментной выборки в пластине равна h- мм, тогда г 13,2 мм.

Изготовленные на прессовом оборудовании поперечные ребра зажимали в электродах машины постоянного тока МТВ-5002-УХЛ4 и осуществляли их сближение до контакта с трубами с образованием зазора а, равного 1 мм,

Затем через детали, приведенные в соприкосновение, пропускали ток, величину которого определяли из зависимости , где I - величина тока, j - плотность тока, S - площадь касания ребра с трубами (S 3-4-1 12 мм2),

0

5

J - выбираем равной 200 А/мм , тогда 1 2000 12 24000 А 24 кА.

После уменьшения тока до величины, равной 12 кА (0,5 I), начинали производить осадку.

Способ позволяет получить качественное сварное соединение пластина - труба - пластина, изготовленное из конструкционных низкоуглеродистых и легированных сталей, его можно осуществить на оборудо- вании для контактной сварки, серийно выпускаемом, не производя никаких переделок.

Формула изобретения

Способ стыковой сварки оплавлением, в соответствии с которым детали устанавливают в зажимах сварочной машины с припуском на оплавление и осадку, приводят детали в соприкосновение, проводят оплав- ление и осадку под током, отличающийся тем, что, с целью получения качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской деталью, установленной на ребро, в

плоской детали выполняют сегментную вы-; борку с радиусом г, который определяют из соотношения

2R(n -A)-2Ra-a2 + 2a(h-A) 2(h-A)

,мм

где R - радиус цилиндрической детали, мм;

h - глубина охвата цилиндрической детали плоской деталью после сварки, мм;

А - припуск на оплавление и осадку, мм;

а - величина зазора между точками не поверхности цилиндрической детали и сегментной выборке, расположенными на оси, проходящей через центр сечения трубы и дуги сегмента выборки, мм, причем величину зазора -а выбирают из интервала значений 0,5-2,0 мм, при оплавлении деталей поддерживают плотность сварочного тока 1500-2500 А/мм2, а перед началом осадки уменьшают величину сварочного тока до 0,3-0,6 первоначального значения.

Изобретение относится к стыковой сварке оплавлением и может быть использовано в различных областях машиностроения для соединения вкрест цилиндрических деталей и пластин, установленных на ребро, в частности для сварки труб с поперечными ребрами. Цель изобретения - получение качественного сварного соединения по образующей поверхности цилиндрической детали с плоской, установленной на ребро. Способ стыковой сварки оплавлением включает выполнение в плоской детали сегментной выборки с радиусом, который выбирают из заданного соотношения. Детали устанавливают в зажимах сварочной машины. Приводят детали в соприкосновение и проводят оплавление с последующей осадкой под током. При оплавлении деталей поддерживают плотность тока 1500...2500 А/мм². Перед началом осадки уменьшают величину сварочного тока до 0,3...0,6 от первоначального значения. Способ позволяет получить качественное сварное соединение деталей типа пластина - труба - пластина, изготовленных из конструкционных низкоуглеродистых и легированных сталей на серийно выпускаемом оборудовании. 3 ил.

Фиъ.1

Фиг. 2

Ъ

t

Фиг.З