Устройство для герметизации контактной стыковой сваркой трубы

 

Изобрете}1ие относится к спароч- Jioii технике и может быть использовано в машинах для контактной стыковой сварки при герметиплции с помощью заглушек труб, преимущественно оболочек тпэлов из спляноп циркония. Изобретение повьпилет качество спарки за 3 /2 (О С Д А 16 14 W 15 18 1 42 ./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 В 23 К 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ! (46) 23.06. 91. Бил. N - 23 (21) 3948675/27 (22) 17.06.85 (72) Л.Т.Бабкин, А.А.Белов, A.A. Гусев, Ю.Б.Звягин, О.К.Песляк и А.Т.Устиненков

{53) 621.791.762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

: Ф 941070, кл. В 23 К 11/04, 1980.

„,,SU„„1279152 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГГРИГТИЗАЦИИ

КО СТЫКОВОЙ СBAPKOA ТРУГ>Ы (57) Изобретение относится к сварочной технике и моя ет бшть использовано в машинах для контактной сть!ково!1 сварки при гер!!етиза!р!и (; помощью заглу!!!ек труб, преимущественно оболочек твэлов из сплавов циркония. Изобретение повьпиает качество сварки sa

1279152 25

30 счет улучшения соосностн расположения в процессе ее выполнения эаглуп1ки относительно снариваемой трубы и повышает тем самым равномерность распределения сварочного тока по периметру соединяемых деталей, экономит материал заглушек эа счет приварки к трубе заглушек беэ хвостовикон. Устройство (У) обеспечивает сварку "на упор" с исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения. У состоит из двух частей, в каждой иэ которых смонтирован свой зажимной механизм для сваринаемых заготовок, вместе образующих герметичную сварочную микИзобретение относится к сварочной технике, а более конкретно к. сварочным машинам для герметизации контактной стыконой сваркой с помощью заглушек оболочек твэлов, пре" имущественно иэ сплавов циркония, энергетических. ядерных реакторов.

Целью изобретения является повышение качества сварки sa счет улучшения соосности расположения в про" цессе ее выполнения заглушки относительно свариваемой трубы и повьппения тем самым равномерности распределения сварочного тока по периметру соединяемых деталей, экономия материала заглушек, достигаемая эа счет обеспечения возможности приварки к трубе заглушки беэ хвостовика, а также обери 11 печение возможности сварки на упор с исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство, продольный разрез на фиг.2 и фиг.3 — его варианты; на фиг.4 — сварное соединение, продольный разрез.

Устройство состоит иэ соосно закрепленных на станине 1 через изоляцию 2 двух направляющих 3 и 4, в которые помещены .соответственно токоподвод-ползун 5 заглушки 6 (на фиг.1

15 рокамеру. Сварочная мнкрокамера связана со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газо, У содержит привод снарочного давления и источник сна очного тока. У выполнено таким обравом, что заглушка 6 зажатая в механизме, смонтированном в одной части У, благодаря плавающему монтажу электрода-держателя заглушки 12 и центрирующей втулки 13 автоматически при сведении частей машины, центрируется зажимом-цангой 9 другой части, механизм которой зажимает другую заготовку, исключая таким образом нсе зазоры. 1 s.п. ф-лы, 4 ил. показан вариант заглушки без хвостовика) и токоподвод-полэун 7 трубы 8.

В последнем помещена цанга 9, н расточке трех перьев которой закреплены три сектора 10 разъемного кольцевого упора-токоподвода снариваемой трубы 8, На секторах 10 закреплены расточенные совместно с ними в сомкнутом состоянии сектора 11 кольцевого разъемного ловителя для электрода-держателя 12 заглушки 6. Плавающий электрод-держатель 12 заглушки 6 выполнен в виде имеющей фланец втулки с внутренним диаметром, Na величину ходовой посадки превьппающим диаметр хвостовика заглушки 6, на рабочую, предназначенную для помещения в нее хвостовика заглушки, часть которой насажена на ходовой посадке центрирующая электрод-держатель 12 заглушки 6, имеющая также фланец втулка 13 с изолированной с помощью кольца-изолятора 14 наружной обоймой 15, сопряженной по ходовой посадке по наружному диаметру с внутренним диаметром секторов 11 кольцевого разъемного ловителя этой втулки, закрепленных на расточенных совместно с ними секторах 10 разъемного кольцевого упоратокоподвода сваринаемой трубы 8.

Между фланцами электрода-держателя

12 заглушки 6 и центрирующей ее втулки 13 помещена пружина сжатия 16, а

3 177 центрирующая втулка 13 снабжена ограничителем хода вперед, выполненным в виде трубчатого на торце накидной гайки 17 ползуна 5 заглушки 6 удлинителя, торцовом уступе которого и на фланце центрирующей электрод-держатель 12 заглушки 6 втулки 13 выполнены вырезы байонетного затвора. При этом на накидной гайке 17 ползуна 5 заглушки 6 выполнен кольцевой упор 10 внутренним диаметром, меньшим внутl реннего диаметра резьбы, по высоте на 0,05-0,1 мм превьппающий толщину фланца электрода-держателя 12 заглушки 6. Последний со стороны рабочего торца на длине, равной высоте рабочей части заглушки, имеет цилиндрическую проточку диаметром, на

0,1-0,3 мм меньшим диаметра электрода-держателя 12. Посадочная для ра- 2р бочей части заглушки 6 часть центрирующей втулки 13 на длине, равной высоте рабочей части заглушки, изолирована с помощью изоляционного кольца 18 от остальной части этой втулки.25

Направляющая 3 полэуна 5 заглушки снабжена кольцевой проточкой, в которую вставлено резиновое уплотняющее кольцо 19 и эапрессована изолирующая втулка 20, являющаяся ловите- ЗО лем торцовой части полэуна 7 трубы.

Кроме того, эта направляющая снабжена уплотнением 21, позволяющим соВ местно с уплотнениями цанги 9 и свариваемой трубы 8 на полэуне 7 (не показаны} герметизировать сварочную микрокамеру.

Каналы, связывающие сварочную микрокамеру со средствами создания pasрежения и подачи нейтрального газа, р привод сварочного давления и источник сварочного тока на фигурах также не показаны.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. 45

При отодвинутом вправо полэуне 7 и разжатой цанге 9 в электрод-держатель 12 и отодвинутую в .крайнее правое положение пружиной сжатия 16 центрирующую втулку 13 (до упора ее 5О фланца в кольцевой выступ удлинителя накидной гайки 17),.вставляют заглушку б, которая своим хвостовиком в случае наличия последнего помещается в расточке электрода-держателя 5$ .12, а рабочей частью — в расточке центрирующей втулки 13, изолированной для исключения шунтирования сва 152 4 рочного тока or остальной ее части (при отсутствии хвостоника заглушка размещается в растачке центрирующей втулки 13). При этом электрод-держатель 12 с центрирующей втулкой 13 и заглушкой имеют воэможность совместно перемещаться в плоскости, перпендикулярной оси полэуна 5, поскольку кольцевой упор на накидной гайке 17 в затянутом положении последней превышает толщину фланца электрода-держателя 12 на 0,05-0,1 мм, и устанавливаются в крайнем нижнем положении.

Далее через центральное отверстие в полэуне 7 и цанге 9 до упора в sarлушку 6 подают свариваемую трубу 8 и зажимают ее секторами 10 разъемного кольцевого упора-токоподвода тру1 бы с помощью цанги 9 до полного (беэ зазоров) смыкания секторов 10 (последние растачивают в сомкнутом состоянии за один установ совместно С секторами 11 кольцевого ловителя,причем сектора 10 растачивают на диаметр, на 0,02-0,03 мм меньший минимального по допуску наружного диаметра свариваемой трубы, а секторы 11 — на диаметр, больший диаметра центрируемой втулки 13 с насаженными на ее конецкольцом-изолятором 14 и наружной обоймой 15 на величину допуска по ходовой посадке). После подачи ползуна 7 в крайнее левое положение он своим торцом попадает в изолирующую втулкуловитель 20 и герметизирует сварочную микрокамеру, сжимая своим торцом резиновое кольцо 19, При этом передняя часть центрирующей втулки 13 располагается в расточке разведенных (при неэвжатой цанге 9) секторов 11 кольцевого разъемного ловителя этой втулки. При зажиме цангой 9 свариваемой трубы 8 сжатие секторов 1 1 одновременно выставляет цеитрирующую втулку 13, электрод-держатель 12, а значит, и заглушку б соосно свариваемой трубе, вне зависимости от допусков изготовления других деталей устройства, их износа, замены, точности изготовления и т,п. Зто повьппает равномерность распределения сварочного тока по периметру свариваемых деталей, а следовательно, и равномерность их нагрева, что обеспечивает высокое качество сварки.

После этого к »п.tçóíó 5 прилагают сварочное усилие н про пускают импульс сварочного тока. Прп этом снлрка мо5 1279 жет выполняться на упор", т„е. с ограничением перемещения ползуна 5 на конечной стадии осадки. Конструктивно такое ограничение может быть выполнено, например, в виде гайки, размещенной на наружном диаметре ползуна, с помощью которой можно регулировать величину хода последнего за счет изменения расстояния между этой гайкой и неподвижной направляющей 3 ползуна 5. В этом случае усилия усадки разогретого металла шва, не вызывая в шве напряжения растяжения, на малую величину выдернут" хвостовик заглушки 6 из втулки 13. При жестком зажиме хвостовика заглушки сварка "на упор" приводит к увеличению в шве остаточных, послесварочных напряжений растяжения. Сварка

"на упор" удобна тем, что Ьбеспечива- 2в ет Постоянство геометрии сварных соединений с высокой степенью точности. Кроме того, она позволяет простейшим способом, например установив конечный выключатель на упор, конт- 25 ролировать величину запрессовки заглушки в трубу и тем самым (косвенНо) качество сварных соединений.

После сварки цангу 9 разжимают и

Сваренное изделие вдоль его оси изВлекают из сварочного устройства.

При этом втулка 13 удерживается в

Своем положении кольцевым буртиком накидной гайки 17„

На 6иг.2 представлен второй ва- 35 риант сварочного устройства, который может быть использован для сварки заглушек с хвостовиками. В этом варианте с целью упрощения конструкции устройства центрирующая втулка 134О объединена с электродом-держателем 12 заглушки (см.фиг.1) в одну деталь— центрирующийся электрод-держатель 22.

Это позволяет выполнять накидную гайку 17 ползуна 5 без удлинителя и 4> ,ликвидировать пружину сжатия 1п, 15? d вызнает диаметр центральной расточки электрода-держателя 22. Центратор 23 веря!иной конуса введен в отверстие расточки электрода-держателя 22 и с помощью пружины 24 конусом поджат к электроду-держателю 22. При этом пружина 24 свободно, а центратор 23 по ходовой посадке помещены в центральное отверстие, выполненное в торцовой части ползуна 5 заглушки.

Такая конструкция устройства надежно фиксирует начальное осевое положение электрода-держателя 22 и позволяет уменьшить износ поверхностей обоймы 15 и секторов 11 кольцевого разъемного ловителя при подводе ползуна ? к ползуну 5.

Экспериментальная проверка предлагаемого устройства показала, что оно позволяет в 3-5 раз уменьшить несоосность на сваренном иэделии заглушки и трубы.

Объясняется это еще и тем, что, помимо хорошей начальной центровки свариваемых деталей, отсутствие в устройстве жссткого зажима хвосто!

I !! вика заглушки не мешает самоустановке последней в процессе сварки, обусловленной тем, что при таком виде сварки цилиндрическая рабочая часть заглушки при запрессовке ее в конец трубы деформируется и превращается в усеченный конус, Строение сварного соединения, полученного на предлагаемом устройстве, показано на продольпом его разрезе на Аиг.4.

Использование изобретения позволяет новь!сить KB LBc TBo сварки, надежность герметизации твэлов, упростить обслуживание, повьш!ает производительность оборудования, снижает затраты на материалы на одной из важнейших операций — операции герметизации.

Формула и з о б р е т е н и я

55

На фиг.3 представлен вариант устройства с центратором 23 электродадержателя 22, обеспечивающим удер.жание последнего в центральном относительно о и ползуна 5 положении на всех этапах работы устройства (в том числе при отведенном в правое положение ползуне 7 и разжатой цанге 9). В этом варианте центратор 23 выполнен в виде цилиндрического стержня с конусом с углом при вершине бО-120, диаметр которого прео

1. Устройство для герметизации контактной стыковой сваркой трубы, преимущественно оболочки твэпа, содержащее соосно закрепленные на станине через изоляцию две направляющие, в одной из которых смонтирован с возможностью осевого перемещения токоподвод-ползун заглушки с плавающей центрирующей втулкой и электродомдержателем, закрепленными навернутой на конец ползуна накидной гай7 12791 кой, а н другой — токоподнод-полэун трубы с цангой, в цилиндрической расточке перьев которой закреплены сектора кольцевого упора-токоподвода трубы, причем направляющая ползуна заглушки выполнена с цилиндрической проточкой, в которой смонтированы резиновое уплотнительное кольцо н изолирующая втулка-ловитель торцовой части ползуна трубы, вакуумные уп- 1я лотнения деталей, образующие сварочную микрокамеру, каналы, связывающие сварочную микрокамеру со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, привод сварочного 15 давления и источник сварочного вока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки эа счет улучшения соосности расположения заглушек относительно обоих концов 2О снариваемой трубы и повышения тем самым равномерности распределения сварочного тока по периметру соеди-. няемых деталей, обеспечения в том числе воэможности приварки к трубе д заглушки беэ хностоника с экономией

sa счет этого материала заглушек, а также обеспечения воэможности сварки на "упор с исключением при этом увеличения в сварном соединении остаточных напряжений растяжения,электрод-держатель заглушки выполнен в виде втулки с фланцем, плавающая центрирующая втулка выполнена с фланцем, смонтирована на рабочем конце элект3> рода-держателя заглушки по ходовой посадке, снабжена наружной обоймой, электрически изолированной от нее, посадочная для рабочей части заглуш,ки часть центрирующей втулки электри-4О чески изолирована от остальной ее части, сектора кольцевого упора-токоподвода трубы снабжены дополнитель52 8 ными секторамн, образующими кольцевой разьемный повитель, смонтированными с нозможностью взаимодействия с наружной обоймой центрирующей втулки, причем при полностью сомкнутых секторах обеспечивается н этом соединении ходовая посадка, электрод-держатель заглушки снабжен пружиной сжатия, смонтированной на нем с воэможностью взаимодействия между его фланцем и фланцем центрирующей втулки, накидная гайка полэуна выполнена с трубчатым удлинителем с двумя направленными внутрь гайки кольцевыми упорамиограничителями осевого перемещения электрода-держателя и центрирующей втулки, при этом кольцевой упор-ограничитель со стороны резьбы накидной гайки выполнен с внутренним диаметром, меныпим внутреннего диаметра резьбы и по высоте превьннающим толщину фланца электрода-держателя заглушки, на рабочем конце которого выполнена цилиндрическая проточка диаметром, меньшим диаметра электрода-держателя.

2. Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения износа наружной обоймы центрирующегося электрода-держателя, оно снабжено центратором исходного положения электрода-держателя эаглушки, выполненным в ниде цилиндрического подпружиненного стержня с конусом, о угол которого составляет 60-120, и диаметр которого превьппает диаметр центральной расточки, выполненной в электроде-держателе, при этом стержень с конусом по ходовой посадке смонтирован в центральном отверстии, выполненном в торцовой части ползуна заглушки.

1279152

Zf ZO 23 19 2011 10 8 7 9

ОИЮЮ 1 9

5 3 2 17 22 19 1б б

Фиг.З

Ч 2

Составитель К.Быковец

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор О.Степина

Заказ 2568

Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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