Устройство для высокочастотной сварки Советский патент 1979 года по МПК B23K13/00 B23K31/08 

1

Изобретение относится к области высокочастотной сварки и может быть использовано при изготовлении незамкнутых профилей типа поверхность - ребро методом высокочастотной сварки с контактным подводом тока.

Известны устройства, предназначенные для высокочастотной сварки незамкнутых профилей, имеющих неравномерные условия нагрева элементов, например тавровых профилей. Устройства содержат источник Питания и токоподводы, расположенные для компенсации недогрева поверхности на разных расстояниях от точки схождения элементов профиля 1. Однако обеспечить таКИМ образом полное выравнивание температуры на элементах профиля нельзя из-за слабой концентрации тока на участке поверхности между токоподводами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для высокочастотной сварки изделий типа поверхность - ребро, содержащее источник питания током высокой частоты, токоподводы и вкладыщ из немагнитного материала с высокой электропроводностью 2.

Известное устройство не обеспечивает высокого качества сварки, так как вкладыш имеет слабую (магнитную связь с нагреваемыми элементами профиля. Поэтому величина тока, индуцированного во вкладыще, мала и он не обеспечивает полного перераспределения напряженности поля на поверхностях элементов. В результате сварочный ток на поверхности растекается широкой полосой, а на кромке ребра сохраняется высокая концентрация тока, т. е. плотность тока в зоне сварки на поверхности при использовании известного устройства значительно меньще, чем на кромке ребра.

Для увеличения магнитной связи в известном устройстве необходимо увеличить ширину токонесущих сторон вкладыша. Однако эта величина выбирается, исходя из надежности работы устройства и обеспечения технологических параметров процесса и в практике такой путь повыщения эффек-. тивности известного устройства реализован быть не может.

Кроме того, известное устройство не компенсирует неравномерный теплоотвод от нагреваемых участков, который существенно больше на поверхности.

Таким образом, благодаря неравномерной плотности тока на элементах и разным условиям теплоотвода температура на поверхности оказывается ниже к моменту схождения элементов, чем на ребре, что приводит к плохому качеству сварного соединения и ограничивает сортамент материа3

лов, из которых можно сваривать профиль методом высокочастотной сварки.

Цельо изобретения является повышение качества сварки за счет обеспеченля концентрации тока на узкой полосе новерхности и расширение сортамента сваривае-мых материа юв.

Для этого в предлагаемом устройстве 5кладыш из немагнитного материала охва чеи со всех сторон токоиодводами, кроме ;стороны, обращенной к поверхности, при этом ширина этой стороны равна преимущественно толщине ребра, а шира-ша остальных сторон в 10-20 раз больше.

Кроме того, вкладыш может быть выполрген в виде короткозамкнутого витка, :внутри которЬго размещеп магнитопровод. : Расположение и конструкция вкладыша :обеспечивают сильную магнитную связь на его периферийных сторонах, в результате чего ток высокой частоты, индуцированный во вкладыше, достигает большой величины. При этом резко повышается напряженность поля у поверхности профиля под активной стороной вкладыша, т. е. за счет эффекта близости обеспечивается концентрация тока на узкой nOvioce поверхности.

Неравномерность отвода тепла на участках нагрева элементов компенсируется за счет большего времени нагрева поверхности, так как контакт токоподвода с поверхностью осуществляется дальше, чем контакт второго токоподвода с ребром на длину, равную длине активной стороны вкладыша от точки схождения элементов.

Таким образом, в результате более длительного нагрева узкой полосы поверхности обеспечивается полное равенство температуры нагрева элементов к моменту их схождения и высокое качество сварного соединения при сварке широкого сортамента сталей и сплавов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1. I

Устройство содержит токоподвод Л соединенпый с одним полюсом источника питания высокой частоты. Токонодвод контактирует с поверхностью 2 профиля. Второй токоподвод 3, соединенный с другим полюсом источника питания, контактирует с ребром 4 профиля. Между токоподводами / и и поверхностью 2 установлен вкладыш 5 из немагнитного материала высокой нроводимости. Внутри вкладыша установлен сердечник 6 из материала с высокой магнитной проницаемостью. Вкладыш 5 изолирован от токоподводов / и 5 с помощью диэлектрической прокладки 7. Ширина h сто;роны вкладыша 5, обращенная к поверхIHOCTH, равна толщине ребра 4, а высота ос|тальных трех сторон равна (10-20) h.

Эти соотнощения выбираются из условии компенсации разницы в нагреве и теплоотводе па свариваемых элементах.

Элементы устройства /, 3, 5, 6 являются водоохлаждаемыми. Элементы системы водяного охлаждения на чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Ток высокой частоты от источника питаПИЯ подводится с помощью токоподвода / к поверхности 2 профиля, проходит по поверхности 2 до точки схождения элементов, далее проходит по кромке ребра 4 и с помощью токоподвода 3 отводится к второму полюсу источника питания.

При этом в индуктивно связанном с элементами 1, 2 и 3 вкладыще 5 индуцируется встречный ток высокой частоты.

Таким образом, по обращенной друг к

другу узкой стороне вкладыща 5 и поверхности 2 проф(Иля протекают встречные токи высокой .частоты. Вследствие эффекта близости обеспечивается концентрация тока на узкой полосе поверхности 2.

Полное выравнивание температуры, которое обеспечивает предлагаемое устройство, позволяет получить сварку топкостенпых тавровых профилей из сталей и сплавов, обеспечить сварку которых ранее не

удавалось. С помощью предлагаемого устройства появилась возможпость получить качественные соединения из нержавеющей стали, жаропрочных и титановых сплавов, т. е. Из материалов, которые требуют для

сварки равных температур на свариваемых элементах.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения на опытно-промыщленном стане тонкостенного таврового профиля, например,

из жаропрочной стали ВНС-2, с помощью предлагаемого устройства составит 9,1 тыс. руб. на.каждую тонну профиля.

Формула изобретения

1. Устройство для высокочастотной сварки изделий типа поверхность - ребро, содержащее источник питания током высокой частоты, токоподводы и вкладыш из пемагБИТНОГО материала с высокой электропроводностью, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки за счет обеспечения концентрации тока на узкой полосе поверхности и расширения сортамента свариваемых (материалов, вкладыш из немагнитного материала охвачен со всех сторон токоподводами, кроме стороны, обращенной к поверхности, при этом ширина этой стороны преимушественно равна полпдине ребра, а ширина остальных сторон в 1.0-20 раз больше.

2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что вкладыш выполпен в виде короткозамкнутого витка, внутри которого

размещен магнитопровод.