Способ высокочастотной сварки труб Советский патент 1978 года по МПК B23K13/00 B21C37/08 

ры и обжимают. Доля тока, замыкающегося по внутренней поверхности заготовки, невелика благодаря наличпю феррнта 2. Ферритный стержень разогревается за счет потерь на вихревые токи и гистерезис, поэтому стерл ень непрерывно охлаждают водой, омывающей его поверхность. Для прохода воды необходимы капалы внутри стержня, а также зазор меладу наружной поверхностью стержня и стенкой трубной заготовки. Кроме ю того, материал стержня хрупок, поэтому недопустнмо касание стержня и стенок заготовки. Бследствие хрупкости материала ферритных стержней невозможно применение стержней диаметром менее 3-5 мм.15 Таким образом, недостаток известного способа состоит в том, что качество сварного соединения снижается вследствие остановок сварки нри иоломке ферритного стержня, а также из-за наличия значительного зазора между 20 ферромагнитным сердечником и стенкой трубной заготовки. Зазор индуктивное сопротивление протеканию тока ио внутренней поверхности заготовки. Необходимая величина зазора составляет 2-5 мм. Кроме того, область применения известного снособа ограничена, способ не может быть реализован при сварке труб диаметром порядка нескольких миллиметров Целью изобретения является улучшение ка- зо чества еварпого соедииення и повышение производительноети при сварке труб малого и средпего диаметров. Поставленная цель достигается тем, что в качестве ферромагнитного материала исполь- 35 зуют суспензию частиц твердого ферромагнетика в л идкости, например в воде. Суспензию подают во внутреннюю нолость трубной заготовки под свариваемые кромки одновременно с разогревом кромок. Размер 40 частиц твердого ферромагнетика при непрерывной циркуляции суснензии, как показала опытная проверка, быть не более 60-«О мк. Уменьшение размера частиц злучшает стойкость суспензии, однако изготовле- 45 ние порошка ферромагнетика при этом несколько осложняется. Предлагаемый способ иллюстрируется чертел :ом. Кромки 1 трубной заготовки 2 сближают 50 так, что меладу ними образуется клиновидная щель. К разомкнутым кромкам 1 на некотором раеетоянии от точки схоладения 3 подводят высокочастотный ток, например с помощью охватывающего индуктора 4. Ток протекает по 55 кромкам 1, замыкается через точку схоладеПИЯ 3 и нагревает кромки до сварочной температуры. Разогретые кромки сл :имают и получают сварное соединение. Одновременно с нагревом кромок во внутреннюю нолость труо- 60 ной заготовки 2 подают суспензию 5 частиц твердого ферромагнетика в жидкости - носителе, например в воде. Суспензия заполняет внутреннюю полость заготовки 2. При этом индуктивное сопротивление протеканию тока 05 25 по внутренней поверхности трубной заготовки увеличивается, доля тока, разогревающего внутреннюю поверхность заготовки, уменьшается. Значительно уменьшаются потери энергии на разогрев тела трубной заготовки. Этот эффект проявляется тем сильнее, чем меньще диаметр свариваемой трубы. Так как внутри трубы отсутствуют твердые хрупкие элементы, то исключена причина авариИных остановок сварки, не требуется остановок для смены поврежденных ферритных стержней, что существенно улучшает качество сварного соединения. 1 ак как суспензия может быть нодана внутрь полости трубной заготовки, имеющей весьма малые размеры, то предлагаемый способ может быть применен при сварке труб малого диаметра, исключающего возможность размещения внутри заготовки ферритного стерлшя. 1ем самым достигается улучшение качества сварного соединения и повышается производительность сварки. Пример. Экспериментальное опробование предлагаемого решения на действующем трубоэлектроеварочном агрегате требует трудоемкой подготовительной работы и сопряжено с длительными простоями дорогостоящего оборудования. Поэтому проверка эффективности предлагаемого способа производилась на физической модели, адекватность которой подтверладена опытом многолетних исследований в области высокочастотной сварки. Модель представляет еобой медную трубу с V-образной щелью. Для пропускания суспензии по трубе внутри последней была создана герметичная полость. Ток частотой 440 кГц подводился к кромкам с помощью охватывающего индуктора. В полость модели вводили еуснензию порошка феррита в воде. Размер зерен феррита составлял Ь2 мк. Соотношение весовых частей порошка феррита и воды и; мепялось в серии опытов от 0,2 до 0,33. В качестве показателя, характеризующее величину тока в кромках, была принята велг чина магнитного потока, выходящего из щелк меладу кромками модели. Величина потока определялась по значению электродвижущей силы (ЭДС), наведенной в витках измерительной катушки, охватывающей щель между кромками модели. Увеличение магнитного потока при постоянном напрял ении на индукторе свидетельствует об энергетически более выгодном режиме сварки. Этот режим обеспечивается благодаря шунтирующего тока, проходящего по внутренней поверхности трубы. Относительное изменение магнитного потока при наличии магнитопровода и без него оценивалось путем измерения ЭДС с помощью катушки, охватывающей щель трубы на участке нагрева. Данные эксперимента показали, что величина магнитного потока, проходящего между кромками, при использовании суспензии ферромагнетика значительно больше, чем при отсутствии магнитопровода внутри заготовки. Величина магнитного иотока увеличивается с повышением концентрации ферромагнетика в суснензии и при весовом соотношении 1 : 3 несколько превышает значения величины потока, полученные при использовании магнитопровода из ферритовых стержней.

Эксперименты показали, что энергетически предлагаемый способ сварки с использованием суспензии ферромагнетика не менее эффективен, чем известный способ сварки с использованием ферритных стержней.

Экономический эффект, ожидаемый от использования предлагаемого способа сварки, составляет 200 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Способ высокочастотной сварки труб, при котором кромки предварительно сформованной трубной заготовки сводят под острым углом, к разведенным концам кромок подводят ток высокой частоты, внутрь трубной заготовки под кромки вводят ферромагнитный материал, кромки разогревают до сварочной температуры и обжимают, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества и повышения производительности процесса при сварке труб малого и среднего диаметров, в качестве ферромагнитного материала используют суспензию частиц твердого ферромагнетика в жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глуханов Н. П. и др. Сварка металлов при высокочастотном нагреве. М.-Л., Машгиз, 1962, с. 123. 20 2. Там же, с. 157.