Устройство для формирования обратной стороны продольных швов Советский патент 1993 года по МПК B23K37/06 B23K9/35 

Изобретение относится к сварочной

. технике и может быть использовано при одно торонней автоматической сварке под

флпсом стыковых швов, преимущественно

тонколистового металла.

Целью изобретения является повышение качества формирования корневой части швй.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции предлагаемого устЬойртва.

I Опорным элементом конструкции является корпус 1, в котором в прямоугольной выемке на слой технической резины 2, защищенной тонким теплоизоляционным слоем медная лента или слой асбеста), уложен гибчий силовой элемент в виде металличе- ско О троса 3 с радиусом RT, поверх которого расположены симметрично с ним два мед- ны формирующих элемента 4 в виде стержней круглого сечения с радиусом Rc. Сварочный флюс 5 засыпается в формирующую канавку, образованную вдоль линии контакта медных элементов (стержней). Горизонтальные поверхности корпуса служат в качестве опоры для размещения свариваемых листов, причем медные элементы (стержни) выступают над этими поверхностями на величину Н : Rc RCT.

Основные конструктивные размеры предлагаемого устройства и соотношения его элементов определяются из условия контакта медных формирующих элементов в виде стержней 4 (см. фиг. 1) с внутренней поверхностью свариваемых изделий (полотнищ) б (т. AI и т. А2), со стенками корпуса 1 (т. Вт и т. Ва), а также между собой (т. Р) и с -гибким силовым элементом 3 в виде металлического троса (т. Mi и т. М2) и контакта

00

о

го XI VI о

со

силового элемента 3 с упругой подкладкой 2(т.М).

Формирующее устройство предназначено для, автоматической односторонней сварки листовых конструкций малой толщины 5мет. 3мет. 2,0...8.0 мм. Для предлагаемого устройства ширина формирующей канавки составит в к.ф. (2,65метт п...З,05Метт ) (2,6 2,0...3,0 8,0) 5,2...24 мм, С учетом особенностей конструкции предлагаемого устройства и размеров формирующей канавки ширина прямоугольной выемки составит В 10,4...48 мм.

Конструктивно можно выделить и рассмотреть три варианта взаимодействия формирующих элементов (стержней) и гибкого силового элемента (металлического троса): 1. Радиусы формирующих стержней равны между собой и равны радиусу силового металлического троса, т.е. Rc RT, причем этот вариант взаимодействия представлен на фиг. 1, 2.Радиусы формирующих стерж- .ней равны между собой, ко радиус стержня меньше радиуса металлического троса, т.е. Rc RT. 3. Радиусы формирующих стержней равны между собой, но радиус стержня больше радиуса металлического троса, т.е. RC RT- Определим граничные значения радиусов формирующих медных стержней и металлического троса. Для заявляемого устройства минимальный размер радиуса медных стержней подбирается экспериментально с учетом технологических требований и конструктивных особенностей сварного соединения. Максимальный же размер радиуса медных стержней подбирается из условия гибкости и возможности компенсировать изменение размеров в процессе сварки. Экспериментальное опробование медных формирующих стержней круглого сечения позволило установить граничные значения: Rc 6 мм и 10 мм. При сварке изделий толщиной более Змет. 8 мм применение медных стержней сплошного сечения снижает эффект приспосабливаемое™ к нижней поверхности и поэтому для указанных толщин использование заявляемого устройства нецелесообразно.

Выбор значений радиуса металлического троса производится с учетом работоспособности заявляемого устройства и экспериментально было установлено, что минимальное значение радиуса металлического троса должно составлять RT. 0,414 RC. Дальнейшее уменьшение радиуса металлического троса, т.е. RT. 0,414 Rc, делает конструкцию неработоспособной, и медные элементы (формирующие стержни) заклинивают. Максимальное же значение радиуса металлического троса не должно

и

превышать значению радиуса формирующего стержня, более чем в два раза, т.е. RT. 2Rc. В противном случае это вызовет переоборудование конструкции корпуса, а

также значительное увеличение тянущего усилия Prop. Невыполнение указанных условий может привести к разваливанию в сторону формирующих медных элементов, и соответственно - просыпанию флюса и нарушению условий формирования корня шва. Приведенное выше соотношение 2RC RTmax выполняется при угле а 19°30. Т.о. при изготовлении формирующего устройства

Rc

соотношение р , р-должно находиться

Kc.-rKm

в следующих пределах:

Rmmax 2Rc,

тогда

Rc

Rc +Rr

3RC

- 0,333

Rm 0,414 Rc.,

25

тогда

R

RT RT+0,414RT 1,414 RT

CT

0

0

5

0,707 0,71

Экспериментально установлено, что граничные значения радиуса силового элемента (металлического троса) находятся в интервале RT.min 2,4 мм, a RT.max 12 мм, т.е. 2,4 RT. 12,0 (мм). Применение силоц вого элемента круглого сечения (металлического троса) при RT. 12,0 мм вызывает значительное увеличение тянущего усилия (горизонтального), а значение RT. min 2,4.мм соответствует ранее указанному соотношению: RT. 0,414 Rc.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. После укладывания свариваемых полотнищ на опорную поверхность стенда и создания прижимных усилий к свариваемым листам эластичные формирующие теплоотводящие медные стержни погружаются, причем несмотря на кривизну листа и неточность сборки достигается надежный контакт по всей линии

п вдоль свариваемых кромок, соответствующий точкам AI и А2, а слой флюса уплотняется в нужной степени на всем протяжении шва. Первоначальное уплотнение флюса происходит на вогнутых с верхней стороны

p. участках из-за действия горизонтального усилия Prop, на силовой элемент, которое затем передается медным стержням. После того, как будет достигнуто предельное уплотнение флюса на участках с верхней стороны, оно (уплотнение) перераспределяется

нр остальные участки формирующей канавки. Т.о. гибкие медные стержни приспосаб- лйваются к нижней поверхности свариваемых листов. Причем, в заявляемой конструкции устройства поджатие медных 5 элементов осуществляется раздельно к каж- д|эй из кромок, но вместе с тем они создают равномерное поджатие флюса по в;сей длине нижней поверхности свариваемых листов на всем протя- Ю жжении шва. Описанные условия рабо- тф заявляемого устройства подтверждаются изучением схемы действия сил. Так на фиг. 1 представлена расчетная схема сил, действующих со стороны гибкого металли- 15 ч ского троса на формирующие медные стержни при отсутствии смещения сварива- eijibix кромок по высоте. Для случая, когда Re. RT., и расположение нижней поверхности листов в одной плоскости (см. фиг. 1) 20 усилие поджатия Рподж. со стороны силово- гс( элемента на медные формирующие стер- жни через точки контакта Mi и Ма ре складывается на два вектора: Рп1 и Fn2, которые в свою очередь можно предста- 25 ВУТЬ, как действие горизонтальной Рпо дж. и вертикальной Рподж. составляющих. Гори- зс(нтальные составляющие воспринимаются стенками корпуса, а вертикальные составляющие создают необходимое уплот- 30 н« ние слоя флюса и предотвращение вытекание жидкого металла и флюса сварочной ванны в зазоры. Кроме тоготфи сборке ли- CTJDB под сварку части встречается местное смещение свариваемых кромок по высоте 35 за| счет кривизны листа. Устранение такого дефекта сборки заявляемым устройством производится самопроизвольно путем перераспределения усилий, действующих на формирующие медные элементы. В этом 40 случае в том месте, где одна кромка превы- ш|ет уровень другой, под действием силы Ffjb (Fat) медный стержень смещается вверх, тонки контакта с металлическим тросом (си- лорым элементом) также смещаются и в ре- 45 зу льтате углы а «2. На фиг. 2

представлена расчетная схема действия сил, действующих со стороны гибкого силового элемента на формирующие медные стержни при смещении свариваемых кромок по высоте на величину Дер.. Уменьшение углаф (или щ ) в свою очередь влечет за собой возрастание вертикальной составляющей. Вместе с перемещением сварочной ванны вдоль оси шва изменяется и тепловое поле изделия, которое обуславливает изменение линейных размеров формирующих элементов вследствие температурного расширения. Пластичность и гибкость предлагаемого устройства позволяет надежно компенсировать эти изменения, происходящие в момент сварки. Формула изобретения Устройство для формирования обратной стороны продольных швов, содержащее корпус с продольным пазом прямоугольного сечения, в котором размещены два подвижных медных цилиндрических стержня одинакового диаметра, образующие между собой формирующую канавку, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества формирования шва путем раздельного поджима медных стержней к деталям, устройство снабжено механизмом поджима, выполненным в виде уложенного на дно прямоугольного паза слоя резины и размещенного между ним и медными стержнями с возможностью натяжения металлического троса, при этом медные стержни выполнены выступающими над поверхностью корпуса, а радиус металлического троса RT вычисляют по формуле

Re

-К,

Rc + RT

где Rc - радиус медного стержня, равный 6-10 мм;

К - электрический коэффициент, равный 0,33-0,71.

Использование: при односторонней автоматической сварке под флюсом стыковых швов деталей, преимущественно из тонколистового материала. Сущность изобретения: в продольном пазу корпуса устройства размещены слой резины, металлический трос для поджима формирующих элементов, которые выполнены в виде двух подвижных медных цилиндрических стержней. Медные стержни выступают над поверхностью корпуса. Радиус Rc медного стержня равен 6-10 мм, а радиус металлического троса вычисляют по формуле Rc (Rc + RT) К, где К - эмпирический коэффициент равный 0,33-0,71. 2 ил.