Роликовое устройство для деформирования внутреннего грата

 

Изобретение относится к производству труб дуговой сваркой в защитном газе, в частности труб из титана, циркония, никеля и высоколегированных сталей. Цель изобретения - повышение качества труб. При изготовлении труб подаваемый в сопло 4 инертный газ поджимает прокатный ролик 5 к грату. Изменение геометрических параметров трубы во время сварки компенсируется автоматическим устройством 13 регулирования положения оправки 2 и формой сопла. Устройство позволяет получить трубы из малопластичных сплавов с повышенным качеством внутренней поверхности . 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)ю В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О 151 г г 5 (у.У у 8 7 6 18 инертного газа

602. 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4689216/27 (22) 05.05.89 (46) 07.05.91. Бюл. N. 17 (71) Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (72) В.Г. Смирнов, С.В. Парышев и В.А. Лисьих (53) 621.774.21(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1118446, кл. В 21 С 37/08, 1986.

Патент ФРГ N. 2456818, кл. В 21 С 37/08, 1985. (54) РОЛИКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕГО ГРАТА .Ж 1646637 А1 (57) Изобретение относится к производству труб дуговой сваркой в защитном газе, в частности труб из титана, циркония, никеля и высоколегированных сталей. Цель изобретения — повышение качества труб. При изготовлении труб подаваемый в сопло 4 инертный газ поджимает прокатный ролик 5 к грату. Изменение геометрических параметров трубы во время сварки компенсируется автоматическим устройством 13 регулирования положения оправки 2 и формой сопла. Устройство позволяет получить трубы из малопластичных cnnasos c повышенным качеством внутренней поверхности. 3 з.п. ф-лы. 5 ил.

1646637

Изобретение относится к производству труб дуговой сваркой в защитном газе, в частности труб иэ титана, циркония, никеля и высоколегированных сталей.

Цель изобретения — повышение качества труб путем уменьшения величины внутреннего грата, исключения загрязнения сварочного шва и повышения надежности процесса раскатки грата.

Поставленная цель достигается тем, что в роликовом устройстве для деформирования внутреннего грата в электросварных трубах, содержащем полую штангу, оправку и размещенные в оправке по одну сторону от оси штанги прокатный, подпружиненный в радиальном направлении, ролик и по другую сторону оси штанги опорные ролики, оправка снабжена сопловой насадкой, прокатный ролик размещен в сопловой насадке оправки для подачи защитного газа. опорные ролики размещены перед оправкой на эксцентричных осях и отделены от оправки защитной шайбой, а оправка посредством штанги соединена через устройство для регулирования положения оправки с клетью формовочного стана.

Расположение прокатного ролика в сопловой насадке позволяет максимально приблизить прокатный ролик к месту сварки, что дает возможность деформировать внутренний грат даже относительно малой величины, быстро остывающий при достаточно высокой температуре, что позволяет вытеснять горячий металл, имеющий низкий предел текучести, в не окончательно затвердевший горячий металл шва и предупреждать образование закатов и эадиров. Расположение прокатного ролика в сопловой насадке позволяет также обеспечивать постоянство усилия прижатия прокатного ролика к грату даже при значительном изменении внутреннего диаметра трубы, так как усилие прижатия не зависит от положения ролика в сопле (при постоянстве зазоров между роликом и боковыми стенками сопловой насадки) и обеспечивает постоянство размеров внутреннего грата.

Изменение расхода защитного газа (давления в сопловой насадке) позволяет регулировать усилие прижатия прокатного ролика в процессе сварки без остановки сварочного стана. Кроме того, исключается загрязнение защитного газа, так как в предлагаемом устройстве ролик не содержит опорных элементов и не используются смазки. Расположение прокатного ролика в сопловой насадке позволяет непрерывно охлаждать ролик, что, с одной стороны, улучшает условия его работы, а с другой — исключает иэ конструкции ненадежные в этих условиях

Устройство крепится на станине формо45 вочной клети посредством винта и гайки, позволяющими производить первоначальную настройку положения оправки в осевом направлении.

Для автоматического регулирования по50 ложения оправки Во время раскатки грата (В процессе изготовления трубы) устройство снабжено пневмоцилиндром, корпус которого жестко соединен с винтом крепления устройства на станине, а поршень соединен посредством полой штанги с оправкой, Рабочая полость цилиндра сообщается с источником инертного газа и посредством отверстия в полой штанге — с соплом оправки, Поршень пневмоцилиндра подпружинен относительно корпуса в обоих направлениях.

40 опорные устройства прокатного ролика и повышает тем самым надежность процесса раскатки грата. Расположение опорных роликов перед оправкой позволяет вывести их их высокотемпературной зоны и улучшить работу опорных элементов, что также повышает надежность процесса раскатки грата. а отделение опорных роликов от оправки защитной шайбой исклю ает загрязнение защитного газа и сварного шва, что повышает качество сварных труб.

Таким образом, расположение прокатного ролика в сопловой посадке, размещение опорных роликов перед оправкой и отделение их от оправки защитной шайбой позволяет уменьшить величину внутреннего грата, исключить загрязнение сварного шва и повысить надежность процесса раскатки грата и самого устройства, Для устранения задиров при раскатке грата сопловую насадку с прокатным роликом направляют навстречу движению трубы под углом а к оси оправки, определяемом по выражению 45 > а > 90 — p где ф — угол трения, p- arctg т; f — приве-! А денный коээфициент трения между роликом и боковой стенкой сопловой насадки, что обеспечивает свободное вращение (без заклинивания) прокатного ролика. Для снижения расхода защитного газа угол а не должен превышать 45О, так как в этом случае начинает заметно снижаться усилие прижатия прокатного ролика и для его сохранения на прежнем уровне необходимо увеличивать давление газа.

Для надежной работы прокатного ролика в условиях контакта с химически активными металлами при высокой температуре прокатный ролик изготовляют иэ химических соединений активных металлов, например иэ окиси циркония, т.е, иэ керамических материалов.

1646637

50

Кроме того, сопловая насадка оправки выполнена таким образом, что зазор между ее стенками и прокатным роликом увеличивается в направлении от оси к наружной поверхности оправки, что, при перемещении прокатного ролика вниз под действием возросшего усилия прокатки, приводит к увеличению давления в рабочей полости цилиндра и перемещению поршня с соединенной с ним оправкой в направлении к зоне сварки (на фиг, 1, вправо).

Размер поперечного сечения канала сопла подбирается экспериментальным п>,ем.

Прокатный ролик может иметь цилиндрич скую форму с выпуклой рабочей поверхностью или сферическую (в форме шара), что позволяет вдавливать грат внутрь сварного шва, т.е. полностью устранять грат. Сварная труба с такой формой внутреннего грата может быть использована в качестве заготовки для последующей пластической деформации (прокатки или волочения), так как в этом случае при деформации не образуется закатов в форме продольной микротрещины, лежащей в корне сварного шва.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, разрез; на фиг. 2 и 3— сечение А — А на фиг, 1 (вариант с цилиндрическим роликом); на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 — сечение  — В на фиг. 1.

Роликовое устройство для деформирования внутреннего грата в электросварных трубах содержит полую штангу 1, оправку 2, имеющую канал 3 для подачи инертного газа. В оправке 2 размещена сопловая насадка 4, в которой расположен прокатный ролик 5, имеющий возможность перемещаться в радиальном направлении в канале сопловой насадки 4, размещенной на корпусе 6. В корпусе б размещены на осях 7 опорные ролики 8, оси 7 выполнены эксцентричными, Зона расположения опорных роликов отделена от зоны сварки защитной шайбой 9. Другой конец штанги 1 крепится к станине 10 клети формовочного стана посредством винта 11 и регулировочной гайки

12 через пневмоцилиндр 13 с поршнем 14.

Рабочая полость цилиндра сообщается с источником инертного газа и через отверстие

15 с каналом 3 оправки 2.

Поршень 14 расположен между двумя предварительно сжатыми пружинами 16 и

17, ограничивающими перемещение поршня 14, штанги 1 и оправки 2 в осевом направлении. Для фиксации требуемой установки осей роликов 8 предусмотрен винт 18. Для слежения за положением шва на корпусе

6 установлен направляющий элемент 19.

Между роликом 5 и стенками сопловой насадки 4 выполнен зазор 20, увеличиваю5

40 щийся в направлении к наружной поверхности оправки, а выходная часть оправки снабжена защитной шайбой 21.

Устройство работает следующим образом.

Перед работой стана опорные ролики 8 устанавливаются поворотом эксцентричной оси 7, на нужный размер и фиксируются винтом 18. Оправка устанавливается регулировочной гайкой 12 относительно сварочных валков (не показаны) и ориентируется направляющим элементом 19 относительно сварного шва, После этого в известном порядке -включают трубоэлектросварочный стан. При этом в рабочей полости пневмоцилиндра 13 и канале 3 оправки устанавливается давление, определяемое соотношением объемов инертного газа, поступающего от источника и вытекающего через зазор 20 между стенами канала сопловой насадки и прокатным роликом. Поршень 14 пневмоцилиндра и связанная с ним оправка занимают положение, определяемое равновесием сил, действующих со стороны пружин 16 и

17, и давлением газа рабочей полости цилиндра.

Кромки трубной заготовки оплавляются и свариваются в среде инертного газа с вытеснением металла наружу и внутрь грубы, Внутренний грат вытесняется роликом 5, который прижимается к грату за счет давления инертного газа, подаваемого в сспловую насадку 4 через полую штангу 1.

Прокатный ролик прижимается к грату и при движении трубы за счет сил трения, возникающих в основном в точках контакта роликов

7 с основным металлом трубы, не расплавленным при сварке (точки m и и на фиг. 5), что приводит к вращению прокатного ролика 5 и перекатыванию его по сварному шву (грату) без скольжения, тем самым предотвращается образование эадиров на внутренней поверхности трубы и прокатный ролик предохраняется от локальных износов. Этим обеспечивается повышение качества труб и повышение надежности процесса раскатки грата и самого устройства раскатки. Этой же цели служит направление оси сопловой насадки с прокатным роликом навстречу движения трубы под углом а, обеспечивающим выполнение условия предотвращения самоторможения ролика. Кроме того, все усилие деформации грата, действующее на прокатный ролик, уравновешивается силой давления инертного газа, действующего на прокатный ролик, чем обеспечивается возможность работы прокатного ролика беэ специальных (известных) опорных элементов (подшипников качения или скольжения), требующих применения смазок, эагрязняю1646637

10 щих сварной шов. Этим обеспечивается исключение загрязнения сварного шва.

При изменении внутреннего диаметра трубы вследствие колебания ширины штрипса и толщины стенки трубы или высоты грата прокатный ролик перемещается вдоль оси сопловой насадки беэ заклинивания и работоспособность устройства не нарушается.

При уменьшении диаметра трубы вследствие увеличения толщины стенки (при неизменном режиме сварки) снижается длина сварочной ванны и возрастает сопротивление деформации металла сварочного шва и грата, прокатный ролик смещается в сопловой насадке к оси оправки и при этом уменьшается зазор 20 между прокатным роликом и боковыми стенками сопловой насадки, увеличивается давление в канале 3 и связанной с ним полостью пневмоцилиндра, что приводит к перемещению оправки навстречу движению трубы (на фиг, 1 вправо), т.е. ближе к сварной головке и сварочной ванне.

При увеличении диаметра происходит автоматическая перенастройка положения оправки в обратной последовательности.

Этим достигается стабилизация условий раскатки грата и надежность процесса, Расположение прокатного ролика в сопловой насадке позволяет раскатывать внутренний грат в электросварных трубах из химически активных металлов и сплавов, свариваемых в среде инертного газа. Предлагаемая конструкция роликового устройства гюэволяет использовать его также в трубах малого диаметра, так как не требуется опорных устройств для прокатного ролика, а опорные ролики размещены вне эоны сварки с защитной атмосферой.

Формула изобретения

1. Роликовое устройство для деформирования внутреннего грата в электросвар15

40 ных трубах, содержащее полую штангу. оправку и размещенные в оправке по одну сторону от оси штанги прокатный ролик, а по другую сторону от штанги опорные ролики, отличае зеся тем, что,сцелью повышения качества труб, оно снабжено автоматическим устройством для регулирования положения оправки. оправка снабжена сопловой насадкой, прокатный ролик размещен в сопловой насадке оправки, опорные ролики установлены перед оправкой и снабжены эксцентриковым механизмом регулирования положения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что сопловая насадка установлена к оси оправки под углом 45 > а > 90 — p, гдето — угол трения, p = arcing f; f — привеl I.l денный коэффициент трения между прокатным роликом и боковой стенкой сопловой насадки.

З.Устройствопоп. 1,отл ича ю щееся тем, что прокатный ролик выполнен из керамического материала, 4. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щеес я тем, что устройство для автоматического регулирования положения оправки выполнено в виде пневмоцилиндра, содержащего корпус и подпружиненный поршень, жестко соединенный с оправкой, в корпусе пневмоцилиндра выполнено отверстие для подачи инертного газа, в оправке выполнен внутренний канал, соединяющий рабочую полость пневмоцилиндра и сопловую насадку, зазор между стенками сопловой насадки и прокатным роликом выполнен с увеличением в направлении от оси оправки к ее наружной поверхности, а между опорными роликами и оправкой установлена защитная шайба.

1646637

A-А (Eapua m) 4-А

Vua. 3 д-И иг. 5

Составитель А.Сушкин

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Н.Тупица

Заказ 1364 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101