Стан для сварки особотонкостенных спиральношовных труб

 

1. СТАН ДЛЯ СВАРКИ ОСОБОТО КОСТЕННЫХ СПИРАЛЬНОШОВНЫХ ТРУБ, содержащий неподвижный корпус, поворо ffo ное ле.нтопротяжное устройство, механизм слежения за стыком со щупами и механизм корректировки углового, положения лентопротяжного устройства и неподвижного корпуса, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем повышения чувствительности механизма слежения и снижения усилия воздействия щупов, щупы механизма . слежения выполнены в виде двух подпружиненных дтчуплечих рычагов и смонтированы на общей оси с возможностью совместного и избирательного поворота вокруг нее, при этом длина активного плеча Р и пассивного плеча k. каждого из рычагов связаны соотно-шением I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) В 21 С 37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

DO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1)i,- Р|л ъ1(g g ,. ",:.сс .

13 .

БИ>3", (21) 3508008/25-27 (22) 09.11.82 (46) 15.06.84. Бюл. Р 22 (72) В.Ф,Лукашов, Е.В.Квашенкин, С.Д.Золотарев, Ф.Г.Ермак и И.М.Глинкин (53) 621.774.21(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 22()201, кл. В 21 С 37/12, 1966.

2. Патент СССР 9 494860, кл. В 21 С 37/12, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

М 239909, кл. В 21 С 37/12)1968 (прототип). (54)(57) 1. СТАН ЛЯ СВАРКИ ОСОБОТОН КОСТЕННЫХ СПИРАЛЬНОШОВНь)Х ТРУБ, со, держащий неподвижный корпус, поворотное лентопротяжное устройство, механизм слежения за стыком со щупами и механизм Корректировки углового положения лентопротяжного устройства и неподвижного корпуса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем повышения чувствительности механизма слежения и снижения усилия воздействия щупов, щупы механизма слежения выполнены в виде двух подпружиненных дъуплечих рычагов и смонтированы на общей оси с возможностью совместного и избирательного поворота вокруг нее, при этом длина активного плеча (и пассивного плеча К каждого из рычагов связаны соотно-- Р9 шением e = (2-2,5) L.

1097408

2. Стан по и. 1, о т л к ч а юшийся тем, что пружины щупов размещены между пассивными плечами

Изобретение относится к трубосварочному производству к может быть использовано для сварки особотонкостенных труб, которые используются в качестве заготовок для изготовления гибких металлорукавов, сильфонов к компенсаторов для предприятий авиационной промышленности, криогенной техники и т.д.

Для формовки особотонкостенных )Д труб характерно применение формующих устройств, работающих по принципу навивки и загибки полосы на гладкую или роликовую оправку.

Качество труб, получаемых спираль- 5 ной сваркой, во многом, если не в основном, зависит от величины ребровой кривизны (серповкдности).

Если серповидность трубы превышает допустимую, то это вызывает большое изменение шага спирали, вследствие чего отклонение по наружному диаметру превышает допустимую. Для получения тонкостенных спиральношовных труб больших диаметров серповидность ленты должна быть в пределах 0,3 — 0,5 мм/пог. м, Из этого следует„ что изменение зазора между кромками формуемой ленты. неизбежно. Поэтому станы спиральной сварки труб должны быть оснащены, 3" механизмами, позволяющими изменять угол спирали в небольших пределах во время работы стана для обеспечения постоянного зазора между кромками. 35

Известно устройство для изготовления спиральношовных труб, содержащее основание, обрезные ножницы, направляющие и боковые ролики для направления ленты, вальцевальный калибр и сварочную головку, которое снабжено рамой, установленной на основании с возможностью поворота относительно обрезных ножниц, а направляющие боковые ролики, вальцевальный калибр и сварочная головка жестко закреплены на указанной раме (1 ).

Недостатком данного устройства является то, что импульсом для смещения рамы с принадлежащим ей агре- 50 гатами является давление самой формуемой ленты. В случае сварки трубы из тонкостенной ленты это давление является несоизмеримо малым иэ-за слабой стойкости ленты, а следова- 55 рычагов на,асстояник > от оск, связывающей кх, определяемом к"- соотношения й=(0,2-0,5)1 тельно, не может быть сигналом для корректирования положения рамы.

Известна также установка для изготовления спиральношовных труб, которая содержит кольцевую роликовую обойму и сварочные головки, где с целью улучшения качества труб за счет поддержания постоянного зазора между стыкуемыми кромками ленты путем поворота сваренной части трубы ролики обоймы расположены таким образом, что точки их кснтакта с трубой лежат в плоскости, проходящей через точку сварки, выполненную первой головкой.

Формуемую трубу сваривают изнутри к снаружи. Устройство снабжено измерительными приспособлениями в виде щупа, измеряющего взаимное расположение кромок ленты, при его отклонении от заданного положения, воздействующего на двигатель, который поворачивает опорную раму вокруг центра тяжести. На раму опкрается выходящая из формующего приспособления труба (23.

Недостатком этого устройства является то, что измерительное устройство в виде щупа не дает объективной информации о размерах зазора при совместном уводе нормально состыкованных кромок вдоль оси трубы, что вполне вероятно при наличии серповидности исходной ленты.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля сведения кромок при спиральной сварке труб, содержащее неподвижный корпус, поворотное лентопротяжное устройство, механизм слежения за стыком со щупами и механизм корректировки углового положения лентопротяжного устройства и неподвижного корпуса (33.

Недостатком этого устройства является то, что оно не дает достаточно объективной информации об истинном положении кромок в данный момент, реагируя на "пики" и "впадины" исходной ленты, разнесенные относительно друг друга на расстояние„ соизмеримое с диаметром трубы, что обусловлено размещением следящих роликов в разных плоскостях и на расстоянии друг от друга, примерно равном 0,5 диаметра трубы. Кроме того, однозначное перемещение обоих роликов в том

1097408 или ином направлении вдоль оси трубы при удовлетворительно состыкованных кромках, за счет сжатия пружина на штоке создает усилие взаимодействия роликов с кромками, превышающее допустимое, которое может деформировать 5 специально подготовленные под сварку тонкостенные кромки. Устройство конструктивно неоправданно сложно, имеет большое число регулировок, а следовательно, сложно и ненадежно в 10 эксплуатации. Кроме того, оно оснащено командным аппаратом контактного типа, которое дает скачкообразные сигналы "Да" и "Нет", установка же на нем индуктивного датчика плавного действия не возможна исходя иэ конструктивных особенностей.

Цель изобретения — повышение качества сварного шва путем повышения чувствительности механизма слежения и снижения усилия воздействия щупов.

Укаэанная цель достигается тем, что в стане для сварки особотонкостенных спиральчошовных труб, содержащем неподвижный корпу, поворотное лентопротяжное устройство, механизм слежения за стыком со цупами и механизм корр ктировки углового положения лентопротяжного устройства и неподвижного корпуса, щупы механизма слежениз выполнены в виде двух подпружиненных двуплечих рычагов и смонтированы на общей оси с возможностью совместного и избирательного поворота вокруг нее, при этом длина активного плеча 0 и пассивного плеча 4 каждого иэ рычагов связаны соотношением: 3 =(2-2,5)i .

Кроме того, пружины щупов размещены между пассивными плечами рыча- 40 гов на расстоянии с от оси, связывающей их, определяемом и э соотношения a =-(0,2-0,5)Р .

Такое исполнение механизма слежения позволяет повысить его чувстви- 45 тельность за счет разности длины активных и пассивных плеч рычагов, преобразующих текущие изменения зазора между кромками формуемой в трубу ленты соответственно длине 50 плеч в 2 — 2,5 раза, что вполне удовлетворительно с учетом приведенной выше экспериментально установленной серповидности ленты порядка

0,3 — 0,5 мм/ ог.м.

Датчики койтактного типа, будучи, кроме того, устано ленными на механизме, подобном описанному в прототипе, дающем информацию о положении кромок один к одному, практически не реагируют HG изменение серповид- 60 ности в указанньх пределах, так как

Ъазоры в контактах того же порядка.

Размещение ощупывающих наконечников активных плеч в зоне, не превышающей диаметра трубы, дает истинную инфор- 65 мацию в каждый момент о состоянии зазора, а размещение пружин между пассивными плечами рычагов на расстоянии от оси, равном 0,2 — 0,5 длины активного плеча, соответственно снижает воздействие этих пружин на кромки формуемой ленты, исключая возможности деформации кромок. 3а счет того, что двуплечие рычаги установлены на общей оси с воэможностью их совместного поворота вокруг нее, система из двух рычагов поворачивается без подачи сигнала в ТоМ случае, если нормально сформованный стык, перемещается вдоль оси трубы (гуляет) в силу каких-либо известных факторов, кроме серповидности.

На фиг. 1 приведен стан план, на фиг.2 — то же, фронтальная проекция; фиг. 3 — механизм слежения за стыком, общий вид; на фиг. 4 — то же, вид сверху.

Несущим элементом стана является неподвижный корпус 1, на котором поворотно установлено лентоподающее устройство 2. На торце неподвижного корпуса смонтирован привод 3 коррекции углового положения лентоподающего устройства. Формующая оправка

4 консольно установлена на редукторе привода тянущих роликов 5, размещенном на неподвижном корпусе.

Механизм б слежения за кромками формуемой ленты установлен на цилинд рическом выступе 7 неподвижного корпуса с возможностью настройки на номинальное угловое положение путем поворота вокруг этого выступа. Hh корпусе механизма 8 с возможностью совместного и раздельного вращения установлены два двуплечих рычага 9 посредством пружин 10, поджатых к кромкам формируемой трубы и подаваемой на формовку исходной ленты. На одном из пассивных плеч рычагов установлен индуктивный датчик 11, с которым взаимодействует регулируемый кулачок 12 на пассивном плече другого рычага. На фланце цилиндрического выступа 7 выполнен лимб 13 с обозначениями номинальных положений корпуса механизма, соответствующих номинальному угловому положению лентоподающего устройства. Движение формуемой ленты осуществляется тянущими роликами 14.

Стан работает следующим образом.

Исходная лента сматывается с барабана при помощи привода лентоподачи и тянущими роликами 14 наматываются на оправку 4. На оправке лента формуется в трубу с предварительно заданным диаметром, при этом в точке касания подвижной ленты с оправкой кромка ее сваривается с кромкой уже готовой трубы. Тянущий ролик 14 взаимодействует с формуемой трубой с постоянной скоростью и натягивает ленту на оправку.

109 408

Б результате наличия серповидности исходной ленты при заданном номинальном угле спирали возникают вре— менные отклонения угла спирали д Х, как следствие этого возни:acr зазор между кромками, который сугубо отрицательно влияет на качество сварного шва. Так как указанные отклонения от номинального угла спирали имеют бессистемный характер, т.е. их практически нельзя увязать с диаметром получаемой трубы, то единственным способом компенсировать это явление является оснащение станка механизмом который бы позволял в процессе сварки активно корректировать положение вместе со всем лентоподающим устройством.

Механизм б слежения установленный в одном иэ фиксированных положений, соответствующих расчетному углу

rýåðòêè, активными плечами двуплечих рычагов 9 поджимается к свариваемым кромкам, нижний к кромке подводимой ленты, верхнни соответственно к кром15

20 ке уже,сформованной трубы(см.фиг.З).

В таком состоянии датчик 11 настраи-,25 вается на нейтральное положение, соответствующее теоретическому углу свертки. Таким образом> система оказывается замкнутой при помощи пружин

10 с одной стороны через сваривае- 3Р мые кромки, с другой стороны через настроенный на "0" датчик, это положение соответствует номинальному.

При движении ленты через ощупывающие наконечники активных плеч двуплечие рычаги 9 взаимодействуют с участками серповидности и пассивными плечами воздействуют на датчик 11, в случае

"впадины" датчик дает команду приводу корректирования 3 на уменьшение угла навивки, в случае если набегает

"горб" — на увеличение. При восста" новлении оптимального зазора датчик

11 прекращает подачу сигнала на корректирование углового положения лентоподающего устройства 2 и некото-45 рое время подача ленты идет в этом положении. Таким образом, команды, подаваемые рычагом 9 на датчик 11, являются знакопеременными, при этом нейтральное положение датчика соответствует теоретическому углу свертки. Неподвижное положение опорной рамы на роликовых опорах которой лежит и входит сваренная труба, придает ей значение точки отсчета, на ней и установлен механизм б слежения. использование в предлагаемом станке новых элеме ртов обеспечиавает высокоточное уплотнение стыка за счет повышения чувствительности механизма слежения, обусловленной соотношением длин активных и пассивных плеч, преобразующих микропере— мещения кромок формуемой в трубу ленты в движения пассивных плеч, достаточные для восприятия датчиком; исключение недопустимых усилий воздействия щупов на специально подготовленные особотонкостенные кромки исходной ленты эа счет воэможности совместного вращения двуплечих рычагов вокруг их общей оси беэ воздействия на датчик и прижимные пружины при отклонении нормально состыкованных кромок вдоль оси трубы; получение наиболее объективной информации о состоянии стыка в каждый текущий момент за счет размещения ощупывающих наконечников в зоне, ограниченной размером диаметра трубы.

Сигнал, необходимый и достаточный для управления приводом корректирования углового положения, получается при соотношении активных и пассивных плеч рычагов в пределах f =2 — 2,5L.

Если длина Ч менее 2 L например

1,9 L, информация датчика не всегда объективна, т.е. черезмерна

его чувствительность, которая может дать ложный сигнал от "гуляния" кромки ленты в вертикальном направлении по причине малой ее толщины и соответственно низкой стойкости.

Если длина 1 более 2,5L например < =2,61., датчик не обладает достаточной чувствительностью, т.е. наблюдаются пропуски "пиков" и

"впадин" серповидности, а датчик не реагирует на них.

Анализ данных, полученных при перестановке пружин на пассивных плечах механизма, показывает, что при выпаде размера "а" иэ приведенного в предлагаемом материале интервала 0,2 — 0,5 наблюдается следующее: при а 0,2(прижим щупов к контролируемым кромкам не достаточно плотный, что влияет на объективность сигналов; при а>0,5(воздействие щупов на контактирующие с ними кромки недопустимо велико,о чем свидетельствуют деформации кромок,обнаруженные с помощью оптических средств.Деформации кромок отрицательно влияют на формируемый под сварку стык.

1097408

ВНИИПИ Закаэ 4105/10

Тираж 796 Подписное

Фи зиад ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4