Способ стыковой сварки давлением

 

Изобретение относится к области сварки и может быть применено для сварки толстостенных труб, полых валов и других изделий. Способ позволяет расширить технологические возможности сварки труб и повысить качество сварных соединений. Способ включает нагрев торцов труб и осадку, причем нагрев осуществляют в два этапа. На первом этапе нагрев производят дугой, вращающейся в магнитном поле,-до получения на торцах расплавленного слоя металла, а на втором нагрев теплом, выделяющимся в электрических контактах при сближении торцов. Если торцы труб не параллельны и имеют неровности, то перед нагревом вращающейся дугой производят I оплавление торцов теплом, выделяющимся в электрических контактах при (Л сближении торцов. 1 з.п.ф-лы.

СО(ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (511 4 В 23 К 11/04 11/02.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3939760/25-27 (22) 07.08.85 (46) 07.11.86.Бюл. Ф 41 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (72) С.И.Кучук-Яценко, М.В.Богорский,.

В.В.Юматов, В.Ю.Игнатенко и В.В.Чепурной (53) 621.791.762.1(088.8) (56) Патент США Р 3937916, кл. В 23 К 9/08, 1976. (54) СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к области сварки и может быть применено для сварки толстостенных труб, полых валов и других изделий. Способ позволяет расширить технологические возможности сварки труб и повысить качество сварных соединений. Способ включает нагрев торцов труб и осадку, причем нагрев осуществляют в два этапа. На первом этапе нагрев производят дугой, вращающейся в магнитном поле,.до получения на торцах расплавленного слоя металла, а на втором— нагрев теплом, выделяющимся в электрических контактах при сближении торцов. Если торцы труб не параллельны и имеют неровности, то перед нагревом вращающейся дугой производят оплавление торцов теплом, выделяющимся в электрических контактах при сближении торцов. 1 з.п.ф-лы.

1268343

1

Изобретение относится к сварке и может быть применено для сварки толстостенных труб, полых валов и других изделий.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей сварки труб (возможность сварки толстостенных труб различной длины) и повьппение качества сварных соединений.

Согласно предлагаемому споссбу нагрев свариваемых торцов осуществляют в два этапа, На первом этапе нагрев осуществляют дугой, вращающейся в магнитном поле, до получения на торцах расплавленного слоя металла, а затем на втором этапе производят нагрев оплавлением. После окончания оплавления включают осадку. Если торцы труб не параллельны и имеют неровности, то перед нагревом торцов труб вращающейся дугой производят их оплавление.

Как известно„ процесс нагрева труб вращающейся дугой характеризуется высоким эффективным и термическим

КПД процесса, достигающим 807. Нагрев торцов труб вращающейся дугой на, первой стадии процесса дает возможность быстрого достижения темпера-. туры плавления свариваемых торцов труб. Однако при этом характерен неравномерный нагрев торцов труб по толщине стенки. Кроме того, получение жидкой пленки, равномерно покрывающей торцы труб„ затруднительно, на второй стадии процесса производится кратковременное оплавление торцов труб, которое приводит к вьгравниванию температуры торцов (по сечению труб) к получению торца, равномерно покрытого жидкой пленкой металла.

Далее осуществляется осадка свариваемых торцов, причем значения параметров осадки (скорость и усилие осадки) могут быть снижены и приняты значения, характерные для процесса оплавления. При этом в предлагаемом способе отсутствуют сложные магнитные системы. Применение предлагаемого способа позволяет снизить металлоемкость установок, так как снижаются удельные давления и скорость осадки. Снижение значений .этих параметров приводит к возможности использования оборудования для контактной сварки.

Для оценки эффективности предлагаемого способа выполняют серию сварок труб 7=xl5 из стали марки Ст.3, Лабораторная установка для реализации способа содержит механизм зажима свариваемых труб, механизм осадки труб с устройством для перемещения подвижной части машины в диапазоне скоростей 0,1-150 мм/с, электромагнитную систему, охватывающую свариваемые трубы, электрическую схему управления, источники питания

ВДУ-1201 и ВДУ-504, трансформатор для осуществления процесса оплавления мощностью 60 кВА, силовые тиристорные контакторы для коммутации силовых сварочных цепей.

Способ стыковой сварки давлением осуществляется следующим образом .

Свариваемые трубы, между которыми устанавливается зазор 2,5 мм, зажимаются механизмами зажима труб установки, В зазоре плавкой перемычкой возбуждается дуга. Взаимодействие тока дуги с магнитным полем внешней магнитной системы приводит дугу во вращение. Производится нагрев торцов труб вращающейся дугой в течение

30 с при I=500 А, U:=358 В момент образования жидкого металла на торцах труб производится отключение источников питания вращающейся дуги ВДУ1201 и электромагнитов, осуществляется быстрое сближение труб до их соприкосновения и включается трансфорФ матор для проведения стадии оплавления. В течение 5 с осуществляется оплавление нагретых торцов труб с начальной скоростью 0,„4 мм/с и конечной 1 5 мм/с„

Величина непрерывного оплавления при этом составляет 5 мм (на обе стороны). Затем производится сближение труб со скоростью 20 мм/с и осадка труб с усилием 170 кИ.

При этом величина осадки составляет 9 мм, а общее время сварки 35 с.

Испытания партии сварных соедине; ний, выполненных указанным способом, на растяжение, загиб планок и удавную вязкость показали равнопрочность их основному металлу. Исследование изломов сварных соединений показало отсутствие недопустимых дефектов (окислов, непроваров, матовых пятен и др ° ) °

343

Составитель К.Быковец

Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская

Редактор С.Пекарь

Заказ 5969/12 Тираж 1001 Подписчое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4

Для соединения труб с толщиной стенки 12,7 мм и диаметром 80 мм необходимы следующие параметры сварки: ток вращающейся дуги 500А при напряжении 32В, время сварки 21 с, скорость осадки 150 мм/с, удельное давление осадки 7 кгс/мм г

Проведенные эксперименты со снижением скорости осадки до 80 мм/с и

2 удельного давления до 4 кгс/мм при !и сохранении остальных параметров сварки показали, что прочность сварных соединений ниже прочности основного металла. В изломах соединений наблюдаются окислы и другие дефекты, занимающие до 25Х площади сечения.

Для сравнения эффективности применения предлагаемого способа со стыковой сваркой непрерывным оплавлением. проводят серию сварок труб ана- 2О логичного сечения.

Режим и параметры сварки труб непрерывным оплавлением следующие: величина укорочения труб (общая) 26мм, величина оплавления 18 мм, величина 25 осадки 8 мм, время сварки !00 с.

Испытания серии сварных соединений на растяжение, загиб и ударную вязкость показали стабильность качества соединений. 30

Анализируя"результаты испытаний, расход металла труб на сварку и электроэнергии, время сварки по указанным способам, можно сделать вывод, что предлагаемый способ является более экономичным и производительным способом сварки толстостенных труб.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ стыковой сварки давлением преимущественно толстостенных груб из электропроводных материалов, включающий нагрев торцов труб дугой, вращающейся в магнитном поле, и их осадку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений и расширения технологических воэможностей сварки труб, свариваемые торцы труб нагревают дугой, вращающейся в магнитном поле, до образования на них жидкой пленки металла, а затем перед осадКоА торцы сближают до соприкосновения и окончательно нагревают теплом, выделяющимся в электрических контактах при сближении торцов.

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации зазора между торцами свариваемых труб, предварительно перед нагревом торцов труб вращающейся дугой производят оплавление торцов труб теплом, выделяющимся в электрических контактах при сближении торцов.