Устройство для формирования обратной стороны сварного шва

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ СВАРНОГО ШВА, содержащее подкладку, в корпусе которой установлен, формирующий элемент с канавкой, жестко связанный с высо кочастотным вибратором, отличающееся тем, что, с целью повышения качества шва за счет управления временем кристаллизации сварочной ванны, оно снабжено встроенной в корпус подкладки обоймой из термостойкого материала, акустические свойства которого отличны от акустических свойств формирующего элемента, а коэффициент температурного расширения меньше, чем коэффициент температурного расширения материала формирующего элемента, в обойме выполнена сквозная прорезь трапецеидального сечения, а формирующий элемент установлен в упомянутой прорези обоймы и сопряжен с ней по наклонным поверхностям.

25 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

09) (11).

3(Я) В 2 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3609285/25-27 (22) 24.06.83. (46) 15.11.84. Бюл. № 42 (72) Э. М. Пархимович, Ю. А. Цумарев, С. В. Кузнецов, С. Г. Атаманов, И. В. Червякова, М. Я. Кулиш и К. Н. Скоблов (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 621.791.75.039 (088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР ¹ 452464, 13.04.72, кл. В 23 К 37/06.

2. Авторское свидетельство СССР №!058754, кл. В 23 К 37/06, 1983 (прототип): (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРО, ВАНИЯ ОБРАТНОИ СТОРОНЫ CBAPH0-.

ГО ШВА, содержащее подкладку, в корпусе которой установлен, формирующий элемент с канавкой, жестко связанный с высокочастотным вибратором, отличающееся тем, что, с целью повышения качества шва за счет управления временем кристаллизации сварочной ванны, оно снабжено встроенной в корпус подкладки обоймой из термостойкого материала, акустические свойства которого отличны от акустических свойств формирующего элемента, а коэффициент температурного расширения меньше, чем коэффициент температурного расширения материала формирующего элемента, в обойме выполнена сквозная прорезь трапецеидального сечения, а формирующий элемент установлен в упомянутой прорези обоймы и сопряжен с ней по наклонным поверхностям.!

123825

Формирующий элемент

Сталь

Вольфрам

Молибден

Ковар

Никель

Сталь

11зобр 1t. íèå относи гe н h, д говои сварке. в частности к устройсTBdM;IJIH формирования обратной стороны сварного шва и может найти применение в различных областях машиностроения.

Известно устройство для формирования обратной стороны сварного шва, содержащее подкладку с каналами для охлаждения и пластину из термостойкого и термоизоляционного материала, установленную в зоне формирования обратной стороны шва (1).

Недостаток известного устройства для формирования обратной стороны шва низкое качество сварных соединений, обусловленное тем, что при совместной работе подкладки с высокочастотным вибратором невозможно достигнуть существенного воздействия ультразвуковых колебаний на расплавленный металл сварочной ванны, так как термоизоляционные материалы являются плохими проводниками ультразвука, вследствие чего происходит затухание колсбаний и быстрое разрушение термостойкой пластины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является ус,ройство для формирования обратной стороны сварного шва, содержащее подкладку, в корпусе которой установлен формирующий элемент с канавкой, жестко связанный с высокочастотным вибратором 12) .

Недостатком из вест",ого устройства я вляется низкое качество сварных соединений вследствие малого времени воздействия ультразвуковых колебаний на расплавленный металл сварочной ванны, что обусловлено быстрой кристаллизацией сварочной ванны из-за большого теплоотвода.

Цель изобретения — повышение качества шва за счет управления временем кристаллизации сварочной ванны.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено встроенной в корпус подкладки обоймой из термостойкого материала, акустические свойства которого отличны от акустических свойств формирующего элемента, а коэффициент температурного расширения меньше, чем коэффициент температурного расширения материала формирующего элемента, в обойме выполнена сквозная прорезь трапецеидального сечения, а формирующий элемент установлен в упомянутой прорези обоймы и сопряжен по наклонным поверхностям.

Примеры возможных вариантов выбора материала формирующего элемента и обоймы:

Формирующий Обойма элемент

5 о

Благодаря различию в акустических свойствах материалов (т.е. в скоростях звука и длине волны) в любой точке на поверхности сопряжения пластины и волновода фазы колебаний для соединяемых деталей различны, вследствие этого в каждой точке контакта происходит относительное движение сопрягаемых деталей, вызывающее трение, а значит и выделение тепла.

Вследствие более высокого коэффциента термического расширения у материала волновода при нагреве волновод расширяется больше, чем охватывающая его пластина из термостойкого матерала, поэтому увеличивается давление по сопрягаемым поверхностям, что способствует увеличению сил трения и тепловыделению в контакте волновода с пластиной из термостойкого материала.

Выполнение поверхности, по которой сопрягаются пластины и волновод, конической обеспечивает большую величину и большие силы трения. Увеличение сил трения приводит к более интечсивному тепловыделению в месте контакта волновода с пластиной из термостойкого материала.

Из-за выделения тепла s месте сопряжения пластины и волновода уменьшается теплоотвод от расплавленного металла сварочной ванны к каналам для охлаждения, вследствие чего сварочная ванна дольше находится в расплавленном состоянии, а значит увеличивается время воздействия ультразвуковых колебаний на расплавленный металл. Более длительная обработка сварочной ванны ультразвуком обеспечивает повышение качества сварных соединений, так как при этом более полно протекают процессы измельчения структу ры, перемешивания и дегазации расплавленного, металла сварочной ванны, вследствие чего повышаются механические свойства сварного шва и его коррозионная стойкость.

На чертеже изображена предлагаемое устройство для формирования обратной стороны шва, продольный разрез.

Формирующий элемент 1 с канавкой 2, жестко связанный с высокочастотным вибратором 3, установлен в обойме 4, встроенной в корпус подкладки 5 с каналами для охлаждения 6.

Устройство работает следующим образом

В процессе сварки ультразвуковые колебания магнитострикционного преобразователя через вибратор 3 и жестко связанный с ним формирующий элемент передаются расплавленному металлу сварочной ванны 7, вследствие чего в нем происходят процессы дегазации, перемешивания и измельчения структуры. Кроме того, при прохождении ультразвуковых колебаний по вибратору 3, происходит значительное тепловыделение в месте сопряжения обоймы

4 и формирующего элемента 1, обусловлен1 23825

Составитель Е. Сомова

Редактор Т. Парфемова .Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 8048/1 4 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ное различиями акустических свойств материалов вибратора и обоймы, формой сопрягаемых поверхностей, а также тем, что коэффициент термического расширения материала обоймы меньше, чем коэффициент термического расширения материала вибратора.

Из-за выделения тепла в месте контакта обоймы и формируюшего элемента увеличивается термическое сопротивление участка между сварочной ванной и водоохлаждаемым корпусом подкладки. 3а счет этого увеличивается продолжительность обработйи расплавленного металла ультразвуковыми колебаниями и повышается качество сварных соединений. В процессе сварки подкладка перемегцается быстрее завершения процесса кристаллизации обработанкого ультразвуком металла сварочной ванны

Использование изобретения позволяет повысить качество сварных соединений, т.е. повысить механические свойства и коррозионную стойкость.