Способ изготовления сварных тонкостенных труб Советский патент 1983 года по МПК B21C37/08 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ

1

Изобретение относится к трубосварочному производству, в частности к способу изготовления тонкостенных труб дуговой сваркой, например аргонодуговой, и может использоваться на трубоэлектросварочных станах при получении труб, широко применяемых в радиотехнике, электронике, приборостроении, электротехнике и др. отраслях народного хозяйства.

Известен способ изготовления труб дуговой сваркой в среде защитного газа, который включает формовку исходной ленты в трубу в последовательно расположенных формовочных клетях и далее сварку электрической дугой. Для того, чтобы обеспечить образование прочного сварного соединения и предотвратить появление зазора перед электродом за счет распружинивания металла кромки сформованной трубы в последней клети доводят до соприкосновения и осаживают под давлением 1.

Наиболее близким к изобретению решением является способ изготовления сварных тонкостенных труб, включающий формовку исходной ленты в нескольких парах валков формовочного стана и последующую дугоТРУБ

вую сварку с неплавящимся электродом в среде защитного газа 2.

Известным способом изготавливают трубы с толщиной стенки менее 1,0-1,5 мм. Стыковку кромок осуществляют в специальном сварочном узле с использованием центрирующей щтанги и фильеры, а сварку - неплавящимся вольфрамовым ёлектродом диаметром 1 -1,5 мм с подачей аргона на наружную и внутреннюю поверхность тру10бы для защиты металла жидкой ванны от окисления. С уменьшением толщины стенки свариваемой трубы усложняются условия сборки кромок под сварку, повышаются требования к точности изготовления и настрой15 ки технологической оснастки трубосварочного автомата к стабильности работы сварочной аппаратуры, к качеству поверхности ленты и подготовке ее к сварке. Вследствие этого качество сварного щва ухудшается, возрастают потери металла из-за про20жогов и непроваров, ухудшаются техникоэкономические показатели производства, а скорость сварки не превьгшает 25-30 м/ч на стальных трубах и 60-80 м/ч на трубах из медных сплавов.

Целью изобретения является повышение качества шва и скорости сварки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему формовку исходной ленты в нескольких парах валков формовочного стана и последуюш,ую дуговую сварку вольфрамовым неплавящимся электродом непрерывно горящей дугой с подачей защитного газа, например аргона, на наружную и внутреннюю поверхность трубы в месте сварки исходную ленту формуют в последней паре валков с зазором между кромками, величина которого составляет 1/500-1/30 отношения диаметра готовой трубы к толщине стенки, а в зоне сварки кромки доформовывают путем теплового расширения сформованной заготовки за счет тепла дуги, а сварку осуществляют электродом, диаметр которого равен 1/50- 1/10 отношения диаметра готовой трубы к толщине стенки.

Отсутствие контакта кромок трубы в формующем узле предотвращает нарушение стабильности процесса сварки из-за колебаний ширины ленты, свойственных формовке трубы до стыка кромок, проявляющееся в наложении кромок, в скручивании трубы и смещении кромок относительно электрода. Минимальная величина определяется из условия обеспечения схождения кромок в результате теплового расширения трубы в збне сварки.

Величина зазора принимается такой, чтобы к моменту расплавления кромок произошло их сближение и физическое контактирование.

В этом случае образуется общая для свариваемых кромок ванна расправленного металла, которая при последующем затвердевании- превращается в шов с правильной геометрией и хорошего качества. При небольшом диаметре свариваемой трубы лента под действием сварочной дуги нагревается до более высокой температуры, а потери тепла от ленты в окружающую среду незначительны. При небольшом диаметре трубы абсолютное тепловое расщирение будет небольщим. Поэтому при небольшом диаметре трубы абсолютная величина зазора между кромками принимается небольшой.

Пример. Для трубы 6-8 мм будет достаточным зазор 0,2-0,3 мм, т. е. выбор зазора производится из расчета примерно 1/30-. С увеличением диаметра трубы, т. е. отношения происходят два явления увеличивается объем металла (периметр), который должен разогреваться сварочной дугой и одновременно возрастают потери тепла в окружающую среду. Таким образом, средняя температура разогрева ленты CHHJkaется. Вместе с тем увеличение периметра трубы приводит к увеличению абсолютного приращения периметра, а зазор между кромками будет сокращаться в большей степени, чем при малом диаметре трубы. При сварке труб большого диаметра необходимо

формовку ленты закончить при большем зазоре между кромками. Например, при сварке трубы размером 15 X 0,5 мм формовку ленты можно закончить с зазором 0,5 мм т. е. выбор зазора производится из расчета 1/60-.

Увеличение толщины стенки трубы равноценно уменьшению диаметра ее, в результате сокращения потерь тепла в окружаю щую среду, приводит к повышению средней температуры разогрева ленты, следовательо но формовку необходимо закончить при меньшей величине зазора между кромками.

Соотношение 1/500 принимается при выборе зазора между кромками-для сварки тонкостенной трубы, у которой 5 1000.

Диаметр электрода также выбирается в зависимости от . При сварке труб небольщого диаметра, например 6-8 мм, достаточен электрод диаметром 0,6-0,8 мм. В этом случае обеспечивается достаточное тепловложение в сварочную ванну и в то же время ширина шва небольшая, что сводит к минимуму отрицательное влияние околошовной зоны на прочность сварного соединения. Таким образом, выбор диаметра электрода производится из расчета 1/10-р. С увеличением диаметра трубы, возрастает зазор между кромками, резко увеличивается потребность в тепловложении. Для того, чтобы обеспечить высокую стойкость электрода приходится вести сварку электродом 0 большого диаметра. При сварке труб большого диаметра выбор диаметра электрода производится из расчета 1/40-1/50 -.

Применение электрода повышенного диаметра позволяет получить дугу с диаметром пятна, перекрывающим возможные сме5 щения кромок сфор.мованной трубы и исключающим нарушение устойчивости расплавления кромок, повышает тепловложения в ванну жидкого металла за счет значительного (в 3-5 раз и более) увеличения сварочного тока, обеспечивает термическую доформовку трубы, стабильный контакт кромок и объем ванны жидкого металла.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную ленту формуют в валках формов.очного стана до получения в последней паре валков трубной заготовки с зазором между кромками, равным 1/500-1/30 отнощения диаметра готовой трубы к толщине стенки, затем в зоне сварки кромки доформовывают путем теплового расширения 0 сформованной заготовки за счет тепла дуги и сваривают неплавящимся электродом, диаметр которого равен 1/50-1/10 отношения диаметра готовой трубы к толщине стенки, в среде защитного газа.

Для изготовления латунных (Л 68 и Л 63) труб размером 15x0,5 мм непрерывно горящей дугой используют стандартную (ГОСТ 2208-70) мягкую травленую ленту, которую формовали в нескольких парах валков с зазором между кромками в последней паре валков равным 0,5 мм - 0,7 мм, что составляет (1/44-1/60) отношения диаметра готовой трубы к толщине стенки, сварку производили вольфрамовым электродом диаметром 3 мм, чтб составляет 1/10 отношения диаметра трубы к толш,ине стен ки, при этом сварочный ток доходил до 140 а, а скорость сварки составляла 720 м/ч. Микроструктурные исследования показали, что поры отсутствуют во время испытаний на раздачу и растяжение полосок, вырезанных из сварной трубы, разрушение происходит по основному металлу. Предлагаемый способ позволяет увеличить скорость сварки тонкостенных труб в 5-10 раз и более, заметно снижает требования к качеству подготовки ленты и к стабильности работы трубосварочного стана, что обеспечивает достаточно высокое качество шва и отсутствие пор. ФормуЛа изобретения Способ изготовления сварных тонкостейных труб, включающий формовку исходной ленты в валках формовочного стана и последующую дуговую сварку неплавящимся электродом в среде защитного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества шва и скорости сварки, исходную ленту в последней паре валков формуют до получения трубной заготовки с зазором между кромками, равным 1/500- 1/30 отношения диаметра готовбй трубь к толщине стенки, в зоне сварки кромки доформовывают путем теплового расширения сформованной заготовки за счет тепла дуги, а сварку осуществляют электродом, диаметр которого равен 1/50-1/10 отношения диаметра готовой трубы к толщине стенки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Матвеев Ю. М. Теоретические основы производства сварных труб. М., «Металлургия, 1967, с. 87-88. 2. Дудко Д. А. и др. Сварка особотонкостенных труб. М., «Машиностроение, 1977, с. 34-39 (прототип).