Способ изготовления электросварных изделий Советский патент 1992 года по МПК B21C37/08 B23K37/08 B23K101/06 

Изобретение относится к высокочастотной сварке с удалением грата кислородной струей и может быть использовано на трубоэлектросварочных агрегатах для производства электросварочных труб с удаленным гратом.

Известны способы удаления внутреннего грата, заключающиеся в подаче кислородной ,струи на грат. Недостатком этих способов является то, что в них учитывается приращение температуры сварного соединения, происходящее в результате экзотермической реакции сгорания грата в кислородной струе. Также не учитывается и скорость сварки, которая определяет количество грата, проходящее в единицу времени через пятно контакта грата с кислородхной струей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления прямошовных злектросварных труб 3, включающий непрерывную подачу сформованной заготовки, нагрев и сварку кромок с образованием грата, удаление грата путем обдувки кромок струями кислорода,подаваемыми изнутри трубы навстречу ее движе:нию за точку схождения кромок, и подачу защитного газа по ходу движения трубы снаружи на нагреваемые кромки до их схождения при сварке.

Недостатком этого способа является то, что в нем не учитывается приращение теплоты, получаемое при сгорании грата в кислороде. Также не учитывается и изменение высоты грата и скорости сварки, вызываемые изменениями факторов, влияющих на образование сварного соединения с удаленным гратом. К таким факторам, например, относится изменение и особенно толщины заготовки по длине рулона. Таким образом количество грата, проходящее в единицу времени через пятно контакта грата с кислородной струей, непрерывно изменяется, что при постоянном расходе кислорода приводит к некачественному удалению грата.

Цель изобретения - повышение производительности процесса изготовления электросварных изделий за счет дополнительного нагрева заготовки при сгорании грата в кислороде, а также повышение качества сварного соединения вследствие точного соответствия в каждый момент времени между количеством грата и количеством кислорода, необходимым для его полного сжигания без разбрызгивания по поверхности изделия.

Это достигается тем, что в способе включающем непрерывную подачу сформованной заготовки, нагрев источником питания, сварку кромок с обр)азованием грата и удаление грата струей кислорода в процессе сварки корректируют мощность источника питания, используя в качестве параметра корректировки высоту грата, а при удалении грата подачу кислорода изменяют прямопропорционально высоте грата и скорости сварки..

Использование предлагаемого способа изготовления злектросварных изделий позволяет повысить производительность процесса на 15-20% за счет дополнительного нагрева заготовки при сгорании грата в кислороде, а также качество соединения за счет автоматизации процесса.

Для получения качественной поверхности свариваемого изделия в процессе удаления грата кислородной струей необходимо, чтобы количество кислорода и грата находилось между собой в строгих весовых соотношениях, определяемых законом химической реакции окисления. Недостаток кислорода приводит к неполному удалению грата с поверхности изделия, а значительный избыток к тому, что часть грата выдувается, не успев прореагировать с кислородом, образуя брызги, прилипающие к поверхности и значительно ухудшающие её качество. В процессе сваривания труб скорость сварки колеблется в некоторых пределах, вследствие чего изменяется количество образующегося грата, связанное с изменением степени прогрева металла, а также изменяется количество грата,

проходящее в единицу времени пятно контакта грата с кислородом. Неравномерность ширины и особенно толщины штрипса тэкже вызывают колебания высоты грата, что при постоянном расходе кислорода приводит к неравномерному сгоранию грата и к некачественной поверхности трубы. Таким образом, при изменении параметров сварки, влияющих на высоту грата или скорость сварки, необходимо корректировать плотность кислорода, скорость истечения кислорода из сопла или угол наклона кислородной струи. Наиболее просто изменять давление кислорода, что при постоянных параметрах этой системы изменяет

скорость истечения кислорода. В предлагаемом способе в каждый момент времени определяют высоту грата и скорость сварки. Полученное данные с учетом запаздывания обрабатываются и по ним определяют количество кислорода, необходимое для сжигания грЬта в оптимальном режиме без разбрызгивания на поверхпости изделия, которое и подают на грат. В то же время, учитывая, что реакция сгорания, грата в кислородной струе происходит с выделением тепла, на источник нагрева поступает сигнал, пропорциональный высоте грата, который вносит поправку на величину избыточного тепла. Сопоставительный анаЛИЗ предлагаемого и известного способов показывает, что мощность источника нагрева в предлагаемом способе изменяют в зависимости от высота грата, а расход кислорода определяют как величину, прямопропорциональную высоте грата и скорости сварки.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа; на фиг. 2 - сечение А-А на

фиг. 1; на фиг. 3 - схема, с помощью которой за счет автоматизации процесса реализуют способ.

Способ осуществляют следующим образом. Сформованную заготовку 1 непрерывно подают в зону сварки, где кромки 2 нагревают и сваривают с образованием грата 3. Обдувающий сварной шов кислород подают на грат 3 изнутри заготовки 1. С помощью датчика 4 (фиг. 3) измеряют высоту

грата, одновременно датчик 5 измеряет скорость подачи заготовки. Сигналы, пропорциональные высоте грата и скорости подачи заготовки, поступают в блок 6 запаздывания, в котором происходит задержка сигналов на величину

r-.

где г- время задержки сигналов, с;

I - расстояние от датчика высоты грата до пятна контакта грата с кислородной струей, м;

V - скорость подачи заготовки, м/с..

С выхода блока 6 сигналы подают на сумматор 7, в котором происходит реали;зация функции Q F(h ,V), После сумматора 7 сигнал поступает в блок 8 усилителя. После усиления сигнала подают в блок 8 управления, затем на исполнительный механизм 10, воздействующий на редуктор 11, регулирующий количество кислорода, поступающего через него в ротаметр 12, затем в злектромагнитный клапан 13 и через сопло 14 на грат. С датчика 4 сигнал, пропорциональный высоте грата, подается также на kop-, ректор .15, где вводится коэффициент, учитывающий количество теплоты, получаемое при сгорании грата в кислороде. Далее сигнал поступает в исполнительный механизм 16, с помощью которого вносится поправка в источнике 17 нагрева на это количество теплоты. Блоком 18 осуществляется контроль высоты остатков грата и при отклонении высоты от номинальной подается сигнал в блок 9, регулирующий изменение подачи кислорода, пока высота остатков грата на станет равной номинальной.

П р и м е р. На стане 300 производят сварку труб размером 299x4,0 мм из стали марки СТЗкп. Скорость сварки 22 м/мин. Размеры внутреннего грата: ширина 3,8 мм, высота 2,7 мм. Поперечное сечение сопла выполнено в виде круга диаметром Рс 4,0 мм, что обеспечивает перекрытие ширины грата, DC Sd а, так как 4,0 3,8 мм. При подаче кислорода в зоне сварного шва мощность источника питания понижается с 180 до 150 KW, что составляет 17%. Давление кислорода 0,02 МПа (0,2 кг/с). Расход кислорода 2,80 м /ч. Качество удаления грата

удовлетворительное. Высота остатков грата не превышает 0,08 мм. При номинальной мощности источниканагрева, равной 180 KW, скорость повышается до 25 м/мин. Размеры грата: ширина 3,6 мм, высота 2,6 мм. Давление кислорода 0,03 МПа (0,3 кг/см). Расход кислорода 0,75 . Качество удаления грата удовлетворительное. Высота остатков не превышает 0,06 мм. Таким

образом при качественном удалении-грата с повышением скорости от 22 до 25 м/мин расход,кислорода изменяется с 0,70 до 0,75 при изменении высоты грата от 2,7 до 2,6 мм, вызванным изменением скорости.

Подставляя полученные данные в формулу, показывающую зависимость между изменением расхода кислорода, высоты грата и скорости сварки, получают

QI 0,70 мУч

20 г

- - и,Уи

Q2 0,75 MV4

Vl hi 22 м/мин 2,7 щ

V2 h2 25 м/мин 2,6

Ошибканепревышает

2,2%, что объясняется неточностью в получаемых приборах.

Формул а из о бретени я

Способ изготовления злектросварных изделий, преимущественно труб, включающий непрерывную подачу сформованной заготовки, нагрев источником питания, сварку кромок с образованием грата и удаление грата струей кислорода, отличающийся тем, что, с целью,повышения производительности и качества сварного соединения за счет автоматизации процесса и снижения энергозатрат, в процессе

сварки корректируют мощность источника питания, используя в качестве параметра корректировки высоту грата, а при удалении грата подачу кислорода изменяют прямопропорционально высоте грата и скорости

сварки.

Изобретение относится к высокочастотной сварке изделий с удалением грата кислородной струей и в частности может быть использовано на трубоэлектросварочных агрегатах для производства электросварных труб с удаленным гратом. Цель изобретения - повышение производительности и качества сварного соединения за счет автоматизации процесса и снижения знергозат- рат. Способ включает непрерывную подачу сформованной заготовки, нагрев источником питания и сварку кромок с образованием грата, удаление грата струями кислорода. В процессе сварки корректируют мощность источника питания в зависимости от высоты грата. При подаче кислорода его расход определяют как величину, прямопропорциональную высоте грата и скорости сварки. Изобретение позволяет повысить производительность процесса на 15-20% за счет дополнительного нагрева заготовки при сгорании грата в кислороде. 3 ил.елС