Устройство для формирования обратной стороны сварного шва

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРШРОВАНИЯ ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ СВАРНОГО ШВА, содержащее формирующую подкладку, оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения, отличающееся тем, что, с целью формирования шва при сварке ферромагнитных материалов, магнитная система выполнена в виде набора кольцевых потоянных магнитов, размещенных между магнито.проводящими дисками с выступающей за пределы магнитов периферийной поверхностью и объединённых между собой общей осью. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что магнитопроводящие диски выполнены в виде (Л правильных многогранников. со 05 со ;о

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01>

4(51) В 23 К 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3683043/25-27 (22) 02.01.84 (46) 30.01.85. Бюл. ¹ 4 (72) В.В.Каратыш, В.Н.Пучков, В.Н.Коноплев и Ф.А.Кайгородов. (71) Пермский политехнический институт и Проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения (53) 621.791.75.039(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 184373, кл. В 23 К 37/06, 06.07.64.

2. Справочник по сварке.Под ред.

Е.В.Соколова..Т. Z. И., 1967, с„ 247.

3. Авторское свидетельство СССР № 585947, кл. В 23 К 37/06, 29.03.76 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО JQIH ФОРМИРОВАНИЯ

ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ СВАРНОГО ШВА, содержащее формирующую подкладку, оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью формирования шва при сварке ферромагнитных материалов, магнитная система выполнена в виде набора кольцевых потоянных магнитов, размещенных между магнитопроводящими дисками с выступающей эа пределы магнитов периферийной поверхностью и объединенных между собой общей осью.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что магнитопроводящие диски выполнены в виде правильных многогранников.

1136919

Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано для юормирования обратной стороны сварного шва при односторонней сварке швов в нижнем положении. 5

Известно устройство для формирования обратной стороны шва при однопроходной автоматической сварке плоских полотнищ, в котором каретка с формирующим ползуном снабжена само- 10 стоятельным приводом перемещения. Этот привод имеет электрическую связь спри-, водом сварного автомата, обеспечивающую синхронное перемещение ползуна и автомата 1 ). 15

Однако данное устройство достаточно сложно конструктивно, так как электрическая связь предполагает наличие регулятора, обеспечивающего синхронное перемещение ползуна и автомата, имеет неудобство в эксплуатации из-за наличия коммуникаций, связывающих автомат и ползун. Минимальная длина коммуникационного кабе.ля должна быть больше удвоенной длины 5

1 свариваемого стыка.

Известно также устройство для формирования обратной стороны шва при сварке плоских полотнищ, . содержащее каретку .с формирующим

30 ползуном, механически связанную со сварочным автоматом с помощью ножа.

Сварочный автомат располагается на свариваемых элементах, а ползун с обратной стороны шва удерживается ножом, расположенным в. - зазоре свариваемых элементов (2), Однако при работе с данным устройством усложняется процесс сборки свариваемых элементов и увеличива- 40 ется его трудоемкость из-за необходимости соблюдать обязательный зазор с жестким допуском по ширине, кроме того, при эксплуатации данного устройства требуется постановка специ- 45 альных прихваток в виде привариваемых пластин, которые в процессе сварки оператор должен успеть удалить перед движущимся ножом.

Наиболее близким к изобретению, 50 по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для формирования обратной стороны сварного шва, содержащее формирующую подкладку, 55 оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения. При этом магнитная система выполнена в виДе двух постоянных магнитов, один иэ которых расположен на корпусе сварочного автомата, а второй — на формирующем ползуне (3 ).

Однако данное устройство применимо только при сварке неферромагнитных материалов (цветные металлы и сплавы, нержавеющие стали) ограниченной толщины. С увеличением толщины металла увеличивается расстояние между магнитами,.падает величина магнитных потоков, магнитная связь ослабевает и формирующий ползун может сместиться относительно автомата, что приводит к нарушению формирования шва. При сварке ферромагнитных материалов (их объем сварки значительно превышает объем неферромагнитных материалов) это устройство не используется, так как магнитные потоки двух магнитов замыкаются на свариваемые элементы и отсутствует магнитная связь между магнитами. Кроме того

У данное устройство предназначено только для автоматической сварки и не может быть использовано при ручной и полуавтоматической сварке, так как при применении данного устройства автомат служит не только для производства сварки, но используется в качестве носителя верхнего магнита.

Цель изобретения — формирование шва при сварке ферромагнитных материалов.

Цель изобретения достигается тем, что в устройстве для формирования обратной стороны сварного шва, содержащем формирующую подкладку, оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения, магнитная система выполнена в виде набора кольцевых постоянных магнитов, размещенных между магнитопроводящими дисками с выступающей за пределы магнитов периферийной поверхностью и объединенных между собой общей осью.

Магнитопроводящие диски могут быть выполнены в виде правильных многогранников.

На фиг. 1 схематично показано устройство и изображена эпюра магнитных сил при отсутствии сварочной дуги; на фиг. 2 — то же, в процессе сварки; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1 °

При отсутствии источника нагрева (сварочной дуги) магнитолроводность

1136919 свариваемого полотнища 1 в любой точке одинакова и формирующая подкладка 2 прижимается к свариваемым кромкам с помощью магнитной системы, состоящей из постоянных кольцевых магнитов 3, разделенных дисковыми магнитопроводами 4, причем магниты и дисковые магнитопроводы объединены в единую систему с помощью оси 5. На оси свободно посажены тяга 6, свя- 10 занная с прокладкой 2 и коромысло 7, на одном конце которого укреплен направляющий ролик 8, а другой конец через пружину 9 и теплоизоляционную прокладку 10 связан с формирующей 15 подкладкой 2 и поджимает ее к полотнищу.

Будучи примагниченной к обратной стороне полотнища по оси стыка, магнитная система совместно с формирую- 2О щей подкладкой при отсутствии источника нагрева остается неподвижной, так как эпюра магнитных сил симметрична относительно контакта этой системы с полотнищем. В процессе сварки по мере приближения сварочной ванны к месту его контакта металл полотнища нагревается с высоким градиентом температуры. По одну сторону от контакта металл практически холодный, а по другую — нагревается выше точки Кюри. Эпюра магнитных сил становится асимметричной, результирующая магнитная сила F этой эпюры смещается в сторону холодного металла, т.е ° в направлении сварки, а центр тяжести и сила тяжести Я остаются прежними и между этими силами возникает плечо Е, появляется крутящий момент, под действием ко40 торого кольцевая система поворачи— вается, придавая поступательное движение ползуну со средней скоро.стью, равной скорости сварки.

При испытании кольцевой магнитной системы установлено, что она перемещается не монотонно, а отдельными толчками с шагом 5-10 мм, после чего система останавливается, а затем совершается новый шаг. Это 50 связано с тем, что несмотря на монотонное движение дуги со скоростью сварки, до тех пор, пока крутящий момент не превысит момент сопротивления движению системы, она остается неподвижной и только при превышении крутящего момента над моментом сопротивления система сдвигается, но в этот момент эпюра станосится симметричной и система останавливается. Шаговое движение маг— нитной системы не отражается на формировании шва, так как средняя скорость ее движения синхронна со скоростью сварки. Длина ползуна во много раз превышает шаг движения системы, сварочная ванна в процессе сварки находится все время под ползуном, и жидкий металл не выливается. При испытании установлено, что выполнение дисковых магнитопроводов 4 не в виде окружности, а в виде вписанных многогранников с гранями длиной 3-5 мм увеличивает силу F и шаг движения системы становится равным длине грани. При большей длине грани в момент перехода ребра магнитная систама может оторваться от полотнища.

В экспериментах использовались ручная дуговая сварка и автоматическая сварка под слоем флюса на автомате

АЧС вЂ” 1000-2. Поло тнище и дисковые ма гнитопроводы диаметром 75-125 мм изготовлялись из Ст. 3. Использовались оксидно-бариевые постоянные магниты с наружным диаметром 72 мм, внутренним — 32 мм, толщиной 15 мм, а также набор плоских магнитов размером

40х15х5 мм. При выбранном диаметре магнитов уменьшение диаметра магнитопровода приводит к снижению усилия отрыва и шунтированию магнитного потока на полотнище, минуя диск магнитопровода. Увеличение диаметра магнитопровода приводит к удалению ползуна от зоны контакта диска с полотнищем и появляется опасность протекания жидкого металла сварочной ванны в зазор между диском и ползу-, ном . Испытывались два варианта магнитных систем — с двумя дисками и, одним магнитом между ними, а также система из трех дисков с двумя магнитами между ними, причем средний диск по толщине вдвое толще боковых для создания постоянства магнитного сопротивления в магнитопроводах.

Эксперименты показали, что наилучшим вариантом является система с тремя дисками, так как точка Кюри у стали велика, и фронт распространения тепла в полотнище при этой температуре перед дугой уже, чем общая ширина системы с двумя дисками. При трех дисках рабочим является средний

1136919

А-A

Фиг,5 диск, у которого максимальный магнитный поток, боковые диски являются холостыми, т.е. в них не создается крутящий момент, и они служат для создания максимального потока в сред- 5 нем диске. В системе с тремя дисками диски облегчены: стенка 2-3 мм, а обод у . среднего Зх10 мм, а у боковых ободы

2х5 мм. Максимальное усилие отрыва системы от полотнища — 27 кгс.

Выли проведены эксперименты со . стальньии дисками с направленным по периметру обода слоем никеля HII-2 толщиной 2-3 мм. В этом случае при 15 сварке расстояние между осью диска и сварочной дугой увеличивается, так как точка Кюри у никеля ниже, чем у стали. Этот опыт свидетельствует о том, что применение сверхмощных магнитов из редкоземельных элементов в сочетании с магнитопроводными дисками иэ материалов, обладающих низкой точкой Кюри, будет наиболее оптимальным для данного устройства.

Очевидно, данное устройство будет особенно эффективно при сварке в открытом космосе, так как градиенты температур максимальны, отсутствует сила тяжести, но на жидкий металл действуют еще и аэрогидродннамические силы от горения дуги и реактивное усилие пружины, прижимающей ползун.

Вниипи Заказ 10375/9

Тираж 1086 Поддисмое

Филиал ППП Патент г. Ужгоррд, ул. Проектная, 4