Устройство для формирования обратной стороны продольных швов

 

Использование: при односторонней автоматической сварке под флюсом стыковых швов деталей, преимущественно из тонколистового материала. Сущность изобретения: в продольном пазу корпуса устройства размещены слой резины, металлический трос для поджима формирующих элементов , которые выполнены в виде двух подвижных медных цилиндрических стержней. Медные стержни выступают над поверхностью корпуса. Радиус Rc медного стержня равен 6-10 мм, а радиус металлического троса вычисляют по формуле Rc (Rc + RT) К, где К - эмпирический коэффициент равный 0,33-0,71. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 37/06, 9/035

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГС1СПАТЕНТ СССР) С)ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

А ° \

» (21 4890208/08 (22 13,12.90 (46 15,03.93. Бюл. N 10 (71 Мариупольский металлургический институт (72) Ю.В. Белоусов, Е,И. Корягин, Г.А. Пыжо, А.А, Сафронов, А,П. Плотников, А.Н, Штепа и А.Я. Коротя (73 Мариупольский металлургический инс° ти:, т (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1,423339, кл. В 23 К 37/06, 1988.

:, :Авторское свидетельство СССР

N 1625644, кл. В 23 К 37/06, 1991, (54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

061РАТНОЙ СТОРОНЫ ПРОДОЛЬНЫХ

Ш OB Изобретение относится к сварочной . тех нике и может быть использовано при одно торонней автоматической сварке под фл сом стыковых швов, преимущественно то колистового металла.

; Целью изобретения является повышени качества формирования корневой части шв,, На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции предлагаемого уст ойства.

:, Опорным элементом конструкции явля. етс корпус 1, в котором в прямоугольной вы мке на слой технической резины 2. защи енной тонким теплоизоляционным слоем медная лента или слой асбеста), уложен гиб ий силовой элемент в виде металлическо о троса 3 с радиусом RT, поверх которого рас оложены симметрично с ним два медны формирующих элемента 4 в виде стер„„5U „1802776 АЗ (57) Использование: и ри односторонней автоматической сварке под флюсом стыковых швов деталей, преимущественно из тонколистового материала. Сущность изобретения; в продольном пазу корпуса устройства размещены слой резины, металлический трос для поджима формирующих элементов, которые выполнены в виде двух подвижных медных цилиндрических стержней. Медные стержни выступают над поверхностью корпуса. Радиус Rc медного стержня равен 6 — 10 мм, а радиус металлического троса вычисляют по формуле Rc (Rc + Rr) = К, где К вЂ” эмпирический коэффициент равный 0,33 — 0,71. 2 ил. жней круглого сечения с радиусом Rc. Сварочный флюс 5 засыпается в формирующую канавку, образованную вдоль линии контакта медных элементов (стержней). Горизонтальные поверхности корпуса служат в качестве опоры для размещения сваривае1 мых листов, причем медные элементы (стержни) выступают над этими поверхностями на величину Н < йс = Ест.

Основные конструктивные размеры предлагаемого устройства и соотношения

его элементов определяются из условия контакта медных формирующих элементов в виде стержней 4 (см. фиг. 1) с внутренней поверхностью свариваемых изделий (полотнищ) 6 (т. А1 и т. А2), со стенками корпуса 1 (т. В1 и т. В2), а также между собой (т, Р) и с

-гибким силовым элементом 3 в виде металлического троса (т. М1 и т. Мг) и контакта

1802776

20

Rm = 0,414 Rc, 25

0,707 = 0,71

55 силового элемента 3 с упругой подкладкой

2 (.Н).

Формирующее устройство предназначено для, автоматической односторонней сварки листовых конструкций малой толщины Suey. = дмет. = 2,0...8.0 мм. Для предлагаемого устройства ширина формиоуюшей канавки составит в к.ф. =(2,6Ямет . „.3,Отымет

min mi (2,6 ° 2,0...3,0 8,0) - 5,2...24 мм, С учетом особенностей конструкции предлагаемого устройства и размеров формирующей канавки ширина прямоугольной выемки составит В = 10,4...48 мм.

Конструктивно можно выделить и рассмотреть три варианта взаимодействия формирующих элементов (стержней) и гибкого силового элемента (металлического троса):1. Радиусы формирующих стержней равны между собой и равны радиусу си loBQ го металлического троса, т,е. Rc = R,, причем этот вариант взаимодействия представлен на фиг. 1, 2.Радиусы формирующих стержней равны между собой, но радиус стержня меньше радиуса металлического троса, т.е.

Rc < йт. 3, Радиусы формирующих стержней равны между собой, но радиус стержня больше радиуса металлического троса, т.е.

Rc > Вт. Определим граничные значения радиусов формирующих медных стержней и металлического троса. Для заявляемого устройства минимальный размер радиуса медных стержней подбирается эксперимен. тально с учетом технологических требований и конструктивных особенностей сварного соединения. Максимальный же размер радиуса медных стержней подбирается из условия гибкости и возможности компенсировать изменение размеров в процессе сварки, Экспериментальное опробование медных формирующих стержней круглого сечения позволило установить граничные значения: Rc = 6 мм и Ac = 10 мм. При сварке иэделий толщиной более SMex, > 8 мм применение медных стержней сплошного сечения снижает эффект "приспосабливаемости" к нижней поверхности и поэтому для укаэанных толщин использование заявляемого устройства нецелесообразно.

Выбор значений радиуса металлического троса производится с учетом работоспособности заявляемого устройства и экспериментально было установлено, что минимальное значение радиуса металлического троса должно составлять RT, = 0,414 R,, Дальнейшее уменьшение радиуса металлического троса, т.е. R,,,< 0,414 R,,,делает конструкцию неработоспособной, и медные элементы (фор чирующие стержни) "заклинивают", Максимальное же значение радиуса металлического троса не должно превышать значению радиуса формирующего стержня, более чем в два раза, т,е.

RT. < 2Rc, В противном случае это вызовет переоборудование конструкции корпуса, а также значительное увеличение тянущего усилия Егор, Невыполнение указанных условий может привести к "разваливанию" в сторону формирующих медных элементов, и соответственно — просыпанию флюса и нарушению условий формирования корня шва. Приведенное выше соотношение 2R, >

R, " выполняется при углеа=19 30. Т.о. при изготовлении формирующего устройства

Rc соотношение + должно находиться c.+ Rm в следующих пределах; г"ах а 2RB

Rc Rc тогда — 3 — 0,333 ст RT

Вт + 0,414йт 1,414 Рт

Экспериментально установлено, что граничные значения радиуса силового элемента (металлического троса) находятся в интервале Rò,mcn = 2,4 мм, à R,m " = 12 мм, т.е. 2,4 < RT, 12,0 (мм). Применение силового элемента круглого сечения (металлического троса) при RT > 12,0 мм вызывает значительное увеличение тянущего усилия (горизонтального), а значение R>. "=2,4,мм соответствует ранее указанному соотношению: Кт. = 0,414 Rc.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. После укладывания свариваемых полотнищ на опорную поверхность стенда и создания прижимных усилий к свариваемым листам эластичные формирующие теплоотводящие медные стержни погружаются, причем несмотря на кривизну листа и неточность сборки достигается надежный контакт по всей линии вдоль свариваемых кромок, соответствующий точкам Al и Az, а слой флюса уплотняется в нужной степени на всем протяжении шва. Первоначальное уплотнение флюса происходит на вогнутых с верхней стороны участках из-за действия горизонтального усилия Flop. на силовой элемент, которое затем передается медным стержням. После того, как будет достигнуто предельное уплотнение флюса на участках с верхней стороны, оно (уплотнение) перераспределяется

1802776 на остальные участки формирующей канавки. Т.о. гибкие медные стержни иприспосабл ива ются" к нижней поверхности саариваемых листов. Причем, в заявляемой конструкции устройства поджатие медных элементов осуществляется раздельно к кажд и из кромок, но вместе с тем они создают равномерное поджатие флюса по всей длине нижней поверхности свариваемых листов на всем протяжении шва. Описанные условия работы заявляемого устройства подтверждаютс) изучением схемы действия сил. Так на фиг. 1 представлена расчетная схема сил, действующих со стороны гибкого металлического троса на формирующие медные стержни при отсутствии смещения сваривае ых кромок по высоте. Для случая, когда

Rq, = RT., и расположение нижней поверхности листов в одной плоскости (см. фиг. 1) усилие поджатия Рлодж, со стороны силового элемента на медные формирующие стержни через точки контакта М1 и Mz раскладывается на два вектора: Гп1 и F z, которые в свою очередь можно предста в ть, как действие горизонтальной Fnpдж. и у вертикальной Fppp>g. составляющих. Горизс нтальные составляющие воспринимаютс к стенками корпуса, а вертикальные с ставляющие создают необходимое уплотн ние слоя флюса и предотвращение вытек ние жидкого металла и флюса сварочной вэ нны в зазоры. Кроме того,при сборке листов под сварку части встречается местное сь)ещение свариваемых кромок по высоте зф счет кривизны листа. Устранение такого дефекта сборки заявляемым устройством производится самопроизвольно путем перераспределения усилий, действующих на формирующие медные элементы. В этом с фчае в том месте, где одна кромка превышает уровень другой, под действием силы

Рф (Рл1) медный стержень смещается вверх, тонки контакта с металлическим тросом (сизо ым злементомт также смещаются и а резуаатате углы ai =ат. На фиг. 2 представлена расчетная схема действия сил, действующих со стороны гибкого силового элемента на формирующие медные стержни при смещении свариваемых кро5 мок по высоте на величину Ap.. Уменьшение углааг (или Q> ) в свою очередь влечет за собой возрастание вертикальной составляющей. Вместе с перемещением сварочной ванны вдоль оси шва изменяется и

10 тепловое поле изделия, которое обуславливает изменение линейных размеров формирующих элементов вследствие температурного расширения. Пластичность и гибкость предлагаемого устройства позво15 ляет надежно компенсировать эти изменения, происходящие в момент сварки.

Формула изобретения

Устройство для формирования обратной стороны продольных швов, содержащее

20 корпус с продольным пазом прямоугольного сечения, в котором размещены два подвижных медных цилиндрических стержня одинакового диаметра, образующие между собой формирующую канавку, о т л и ч а ю25 щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества формирования шва путем раздельного поджимэ медных стержней к деталям, устройство снабжено механизмом поджима, выполненным в виде уложенного на дно

30 прямоугольного паза слоя резины и размещенного между ним и медными стержнями с воэможностью натяжения металлического троса, при этом медные стержни выполнены выступающими над поверхностью корпуса, 35 а радиус металлического троса R> вычисляют по формуле

R с

=К, Rc+ RT

40 где Rc — радиус медного стержня, равный

6 — 10 мм;

К вЂ” электрический коэффициент, рав45 ный 0,33 — 0,71, 1802776

Фиг.I сайф

Фиг". 2

Составитель Е. Корягин

Техред М,Моргентал . Корректор Н.Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 857 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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