Способ сварки профилей типа "ребро-поверхность"



Способ сварки профилей типа ребро-поверхность
Способ сварки профилей типа ребро-поверхность
Способ сварки профилей типа ребро-поверхность

 

B23K101/08 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2540255:

Общество с ограниченной ответственностью "Бушевецкий завод" (RU)

Изобретение относится к способу сварки профилей типа «ребро-поверхность» и может быть использовано при изготовлении теплообменной аппаратуры. Перед началом сварки в точке схождения ребра с поверхностью начало ребра фиксируют на поверхности. Затем продлевают область фиксации ребра от точки схождения в направлении подачи ребра на поверхность и формируют на поверхности между ними временный участок. В пределах этого участка позиционируют положение ребра на поверхности относительно точки схождения ребра с поверхностью и после завершения позиционирования производят сварку ребра и поверхности с одновременным их продвижением относительно этой точки схождения. После завершения их сварки временный участок ликвидируют или путем заваривания на нем ребра, завершая тем самым сварку профилей типа «ребро-поверхность», или его удаляют. Изобретение позволяет повысить точность изготовления профилей типа «ребро-поверхность» путем упрощения и повышения точности процесса позиционирования ребра относительно поверхности. 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к технологии изготовления сварных изделий, имеющих протяженную поверхность с приваренными ребрами, в частности к технологии изготовления оребренных труб и других изделий, и может найти применение при изготовлении преимущественно теплообменных аппаратов.

Известны разные виды сварки, используемые для сваривания соответствующих элементов с образованием изделия типа «ребро-поверхность». Каждый из известных способов включает совмещение ребра с поверхностью и осуществление их сварки в точке схождения с одновременным их совместным перемещением относительно упомянутой точки. При этом позиционирование ребра относительно протяженной поверхности осуществляется до точки их схождения и после начала сварки в ней. Это вызывает трудности в процессе сварки из-за сложности выдерживать относительно этой точки соответствующее направление подачи ребра на протяженную поверхность (см. Шамов А.Н., Лукин И.В., Иванов В.Н. Высокочастотная сварка металлов. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1977, с.178-182).

Недостатком этого известного технического решения является низкая точность изготовления оребренных изделий, например, типа оребренных труб и, соответственно, оребренных пластин, а, следовательно, и теплообменников, собираемых из них. Причина заключается в сбоях позиционирования ребра как при подаче его на поверхность в точку их схождения, так и в процессе сварки типа «ребро-поверхность», так как позиционирование ребра производится относительно одной точки - точки, выбранной для схождения начала ребра с поверхностью при его подаче к ней.

Известные способы спирального оребрения труб (в сущности, они позволяют сваривать профили типа «ребро-поверхность») предусматривают подачу подготовленной трубы в установку для ее оребрения, закрепление на трубе начала подаваемой для формирования ребер металлической ленты, например точечной сваркой, и последующее выполнение основных операций одновременно: вращения и соответствующей осевой подачи оребряемой трубы; тангенциальной подачи образующей ребра металлической ленты с созданием требуемого ее натяжения, ориентированного обратно направлению подачи; подачу тока высокой частоты (ТВЧ), соответственно, на образующую ребра ленту и оребряемую трубу в непосредственной близости от зоны их сварки (от точки схождения ленты с трубой) для требуемого разогрева и соединения сваркой давлением кромки ленты и поверхности входящей в контакт с нею трубы, для чего создают необходимое усилие прижатия (осадки) ленты к трубе, обычно направленное в область сварки в поперечном относительно подачи ленты направлении (см. патент 1296341, МПК B23K 13/00; 31/08, B21C 37/26, опубл. 15.03,1987).

Установки для реализации известных способов спирального оребрения труб могут существенно отличаться конструкцией узлов для выполнения указанных основных операций или взаимным расположением этих узлов для обеспечения заданных параметров реализуемого ими способа оребрения.

Одним из недостатков известных способов оребрения труб является трудность в обеспечении точности изготовления оребренных изделий, например, типа оребренных труб или пластинчатых теплообменников, так как сложно точно позиционировать ребро для сварки на поверхности как при его подаче к этой поверхности до начала сварки, так и в процессе сварки профилей типа «ребро-поверхность», поскольку ребро позиционируют относительно одной точки - точки схождения начала ребра на поверхности при его выводе на поверхность в выбранную точку их сходимости. Поэтому применяют сложную систему роликовой подачи ребра к поверхности и его позиционирования в точке схождения ребра с поверхностью либо используют соответствующие пластинчатые подвижные скользящие по ребру (ленте) зажимы, которые и в процессе сварки ребра на поверхности могут сбиваться с позиционированной траектории подачи ребра из-за ошибочного позиционирования ребра перед сваркой.

Известен способ высокочастотной сварки профилей типа поверхность-ребро, по которому ребро и поверхность сводят с образованием V-образной щели с вершиной в точке схождения. Осуществляют предварительный нагрев ребра и поверхности путем пропускания тока высокой частоты. Токоподводы устанавливают на определенном расстоянии от точки схождения вдоль оси сварки. Зону предварительного нагрева располагают между токоподводом к поверхности и точкой схождения. Сдавливают ребро и поверхность в точке схождения. Токоподвод к ребру располагают на расстоянии от точки схождения в зависимости от толщины ребра. Длину элемента для нагрева поверхности определяют в зависимости от указанного расстояния и скорости сварки. Причем свариваемые заготовки (ребро и поверхность) сводят с образованием упомянутого профиля щели за счет изгиба полки - средства выправления (позиционирования) ребра относительно поверхности по соответствующему радиусу, и после начала сварки, которую ведут в непрерывном режиме, выдерживают соответствующее направление подачи ребра на протяженную поверхность (см. патент №2105647, МПК B23K 13/01; B23K 101:08, опубл. 27.02. 1998).

Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число общих существенных признаков, совпадающих с заявляемым изобретением, и является наиболее поздней разработкой по данной тематике.

Недостатком этого известного технического решения является трудность в обеспечении точности изготовления оребренных изделий, например, типа оребренных труб или оребренных пластин, используемых потом для сборки теплообменных аппаратов, так как сложно точно позиционировать подаваемое для сварки на поверхность ребро как при его подаче к ней до начала сварки, так и в процессе сварки профилей типа «ребро-поверхность», поскольку ребро позиционируют относительно одной точки - точки схождения начала ребра на поверхности при его выводе на поверхность в выбранную точку их сходимости. Это обусловлено сложностью позиционирования ребра относительно одной точки - точки схождения начала ребра на поверхности при подаче ребра к ней, что особенно сложно реализовать из-за необходимости задать, а потом выдерживать ребро и поверхность с образованием V-образной щели с вершиной в точке их схождения. При этом необходимо применять сложную систему типа роликовой подачи ребра к поверхности и ее позиционирования в точке схождения ребра с поверхностью. Кроме того, при такой сложности позиционирования ребра относительно поверхности трудно обеспечивать соответствующую точность расположения ребра на поверхности после их сварки.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известных способов сварки профилей типа «ребро-поверхность» с достижением следующего технического результата, а именно повышения точности изготовления профилей типа «ребро-поверхность» путем упрощения и повышения точности процесса позиционирования ребра относительно поверхности.

Поставленная задача решена следующим образом. В известном способе сварки профилей типа «ребро-поверхность», включающем совмещение ребра с поверхностью и осуществление их сварки в точке схождения с одновременным обеспечением их совместного перемещения относительно упомянутой точки, согласно настоящему изобретению перед началом сварки в точке схождения ребра с поверхностью начало ребра фиксируют на поверхности, затем продлевают область фиксации ребра от точки схождения в направлении подачи ребра на поверхность и формируют на поверхности между ними временный участок, в пределах которого позиционируют положение ребра на этой поверхности относительно точки схождения ребра с поверхностью и после завершения позиционирования производят сварку ребра и поверхности с одновременным их продвижением относительно этой точки схождения, а после завершения их сварки временный участок ликвидируют или путем заваривания на нем ребра на поверхности, завершая тем самым сварку профилей типа «ребро-поверхность», или удаляют.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достигнуть следующий технический результат, а именно повысить точность изготовления профилей типа «ребро-поверхность» за счет упрощения и повышения точности позиционирования ребра на поверхности в процессе их сварки друг с другом. Это обусловлено образованием временного участка на поверхности после точки схождения ребра с поверхностью, в пределах которого позиционируют ребро относительно точки схождения его с поверхностью и предварительно зафиксированным началом ребра на поверхности на упомянутом участке, т, е. позиционирование ребра ведут по двум точкам на поверхности до начала их сварки, а после точного позиционирования осуществляют сварку. По завершению сварки временный участок ликвидируют. Это может быть за счет сварки на нем участка ребра и поверхности или удаления всего участка.

В результате проще и точнее удается позиционировать ребро на поверхности и в дальнейшем проще удерживать эту траекторию позиционирования при подаче ребра на поверхность в процессе их сварки.

Проведенный заявителем патентно-информационный поиск показал, что заявленная совокупность существенных признаков не обнаружена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.

Предлагаемый способ сварки профилей типа «ребро-поверхность» для специалиста средней квалификации логически не следует из известного уровня техники, так как традиционно, из практики, всегда сварку начинали с начала ребра (см., например, патент 1296341, МПК B23K 13/00; 31/08, B21C 37/26, опубл. 15.03,1987, или патенты США 1.909.704, май 16 1933), совмещенного с поверхностью в точке их схождения и продолжали выравнивание положения ребра относительно этого совмещения. Но в этом случае трудно сразу точно позиционировать ребро относительно точки схождения, если его начало не занимает точного положения на поверхности. Начало ребра всегда колеблется и отклоняется от выбранной точки схождения его с поверхностью. Поэтому применяют сложные дополнительные устройства предварительного позиционирования ребра в пространстве и уже с их помощью стараются точно установить начало ребра на поверхности и зафиксировать его. В нашем случае получаются две точки для позиционирования ребра на поверхности. Причем начало ребра фиксируется, например, точечной сваркой, в точке схождения его с поверхностью и потом продвигается от точки схождения в направлении подачи ребра на поверхность с формированием временного участка на поверхности, в пределах которого по точке фиксации начала ребра на поверхности и точки схождения их позиционируют положение ребра для его подачи на сварку с поверхностью. Таким образом, достигается повышение точности изготовления профилей типа «ребро-поверхность», а, следовательно, и собираемых из них теплообменников.

При этом размеры и длина временного участка, скорость его образования могут быть зависимыми от скорости нагрева точки фиксации начала ребра на поверхности и началом сварки в точке схождения ребра с поверхностью. Однако сам принцип предложенного предварительного позиционирования ребра на предварительно образуемом временном участке поверхности и с последующем выдерживанием этого положения ребра при его сварке с поверхностью позволяет обеспечивать высокую точность изготовления упомянутого профиля.

Практическая применимость заявляемого способа сварки профилей типа «ребро-поверхность» поясняется нижеследующим описанием и чертежами.

Фиг.1 - схема способа сварки профиля типа «ребро-поверхность» (начальный момент совмещения ребра с поверхностью), где:

1 - ребро,

2 - поверхность,

3 - точка сварки (точка схождения ребра с поверхностью)

4 - начало ребра.

Фиг.2, 3 - схема способа сварки профиля типа «ребро-поверхность» (образование временного участка), где:

5 - временный участок.

Способ сварки профиля типа «ребро-поверхность» включает совмещение ребра 1 с поверхностью 2 и осуществление их сварки в точке 3 сварки (точка схождения ребра 1 с поверхностью 2) с одновременным обеспечением их совместного перемещения со скоростью υ относительно упомянутой точки 3. Перед началом сварки в точке 3 схождения ребра 1 с поверхностью 2 начало 4 ребра 1 фиксируют на этой части поверхности 2, например, путем точечной сварки, образуя неподвижное соединение начала 4 ребра 1 с поверхностью 2, устраняя при этом технологические колебания ребра 1 в пределах угла φ. В сущности, создается область фиксации начала 4 ребра 1 на поверхности 2. (Фиг.1). После этого продлевают область фиксации ребра 1 от начальной точки 3 схождения в направлении подачи ребра 1 на поверхность 2 и формируют на поверхности 2 между ними временный участок 5, длиной, например, 10-15 см (Фиг.2 и 3). В пределах этого временного участка 5 позиционируют положение ребра 1 на поверхности 2 относительно точки схождения 3, которая потом становится точкой 3 начала сварки ребра 1 с поверхностью 2. После завершения позиционирования на упомянутом участке 5 производят сварку ребра 1 и поверхности 2 (благодаря наличию точки 3 их схождения) с одновременным их продвижением относительно этой точки 3 схождения (Фиг.2). После завершения их сварки временный участок 5 ликвидируют или путем заваривания на нем ребра 1 на поверхности 2 (Фиг.3), завершая тем самым сварку профилей типа «ребро-поверхность», или удаляют. Удаление может быть, например, механическим, т.е. отрезают этот участок (процесс широко известный и пояснения не требует).

В сущности, для реализации заявленного способа может быть применена следующая схема.

После сварки ребра 1 и поверхности 2 с образованием временного участка 5 его ликвидируют, в том числе и путем заваривания на нем ребра 1 на поверхности 2, когда продление (см. стрелку фиг.1, 2, 3)) области фиксации начала 4 ребра 1 на поверхности 2 от точки 3 схождения упомянутого ребра с указанной поверхностью ведут на расстояние L, определяемое скоростью распространения теплового потока при одновременном совместном перемещение ребра 1 и поверхности 2. Скорость задают с одновременной фиксацией в точке 3 схождения начала 4 ребра 1 на поверхности 2 и началом нагрева ребра 1 и поверхности 2 в зонах их прилегания (на чертеже не показано, но это следует из условий применения сварки токами высокой частоты) к упомянутой точке 3, а сварку остальной части ребра 1 на остальной соответствующей поверхности 2 начинают вести с упомянутым их совместным движением со скоростью, превышающей скорость формирования временного участка 5, и с момента достижения критической температуры нагрева в точке 3 фиксации начала 4 ребра 1 на поверхности, при которой под давлением P прижимают ребро 1 к поверхности 2.

Пример. На неподвижной трубе диаметром 32 мм толщиной 5 мм из стали 20 крепили начало ребра (ленты) шириной 12 мм, толщиной 1,0 мм из стали 08 кп, контактной точечной сваркой (см. например, Фиг.3). Потом произвели осевое перемещение трубы вместе с ребрами и образовали временный участок 5, в пределах которого позиционировали ребра по поверхности 2 трубы, чему способствовали контактные ролики, расположенные над зоной сварки и через которые, после подачи токов высокой частоты (0,44 МГц (напряжение порядка 8,0-8,2 кВ; ток - 11,5.-12 A) и нагрева в результате зоны сварки, осуществляли прижим роликами ребер к месту (точка 3) схождения, придавая усилие осадки на ленту, направленное перпендикулярно ее перемещению Рос=40 кгс. В результате получили оребренную трубу. Временный же участок 5 был ликвидирован путем обрезания трубы (на чертеже не показано).

Способ сварки профилей типа «ребро-поверхность», включающий совмещение ребра с поверхностью и их сварку в точке схождения с одновременным обеспечением их совместного перемещения относительно упомянутой точки, отличающийся тем, что перед началом сварки ребро фиксируют в точке схождения ребра с поверхностью, затем осуществляют фиксацию ребра от точки схождения в направлении подачи ребра на поверхность с формированием на поверхности между ними временного участка, в пределах которого позиционируют положение ребра относительно точки схождения ребра, после завершения позиционирования производят сварку ребра и поверхности с одновременным их продвижением относительно точки схождения, а после завершения сварки упомянутых профилей временный участок ликвидируют путем заваривания на нем ребра или его удаления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу индукционной наплавки внутренних цилиндрических поверхностей и может быть использовано в машиностроении. Изобретение позволяет оптимизировать процесс наплавки и повысить качество наплавленного слоя.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки и повышения триботехнических характеристик наплавленной поверхности изделий.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости наружных цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки и повышения триботехнических характеристик наплавленной поверхности.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин, в частности, стрельчатых лап пропашных культиваторов. Производят нагрев индуктором шихты твердого сплава, размещенной на тыльной части кромки заготовки рабочего органа, до температуры ее плавления с одновременным нагревом упомянутой заготовки.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки внутренних цилиндрических поверхностей.

Изобретение может быть использовано для получения трубы методом электрического сопротивления. Перемещаемую металлическую полосу сгибают формующими роликами до получения цилиндрической формы так, что оба ее конца в направлении ширины металлической полосы обращены друг к другу.

Изобретение относится к производству сварных труб методом электросопротивления. Перемещаемую металлическую полосу сгибают посредством валков до получения цилиндрической формы с обращенными друг к другу концами металлической полосы в направлении ее ширины и соединяют посредством сварочной установки.

Изобретение относится к машиностроению, к области восстановления и упрочнения поверхностей деталей и машин. Способ включает нанесение на горизонтально установленную наплавляемую поверхность изделия слоя наплавляемого материала.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости наружных цилиндрических поверхностей изделий. .

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретения могут быть использованы при пайке титановых соединений, в частности, в автомобильной, авиационной промышленности, приборостроении. Припой для пайки титана и его сплавов выполнен в виде сплава на основе алюминия, содержащего, вес.%: Cu 6,0-9,0; Ti≤1,0; Ni 1,0-2,0; Al - остальное.
Изобретение относится к способу диффузионной сварке сплава на основе никелида титана с титаном или его сплавом. Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности при получении термомеханических устройств, имплантируемых конструкций, например, применяемых в медицине и т.д.

Изобретение относится к способу индукционной наплавки внутренних цилиндрических поверхностей и может быть использовано в машиностроении. Изобретение позволяет оптимизировать процесс наплавки и повысить качество наплавленного слоя.
Изобретение может быть использовано при изготовлении пайкой биметаллических труб из сталей и сплавов. Охватывающий элемент изготавливают с внутренним диаметром, который меньше наружного диаметра охватываемого элемента вместе с нанесенным на его поверхность припоем, но при этом больше наружного диаметра охватываемого элемента без припоя.

Изобретение может быть использовано при изготовлении слоистых структур сложного профиля сваркой взрывом, например тонкостенных цилиндрических и эллиптических оболочек из биметаллов.
Изобретение может быть использовано при изготовлении слоистых тонкостенных титановых конструкций из листового материала, в частности, выпускных окон энергетических установок для вывода пучка электронов.

Способ электронно-лучевой сварки разнородных металлов или сплавов предназначен для изготовления сварных конструкций больших толщин. Способ включает направление электронного пучка на свариваемый стык с лицевой его стороны.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости внутренних цилиндрических поверхностей изделий. Изобретением решается задача оптимизации процесса наплавки и повышения триботехнических характеристик наплавленной поверхности изделий.

Способ и машина для контактной точечной сварки с фигурным ходом верхнего электрода могут быть использованы для сварки сеток, каркасов и других изделий из проволоки, арматуры, стержней, труб, полос металла и различного длинномерного металлопроката.

Группа изобретений может быть использована при осуществлении твердой пайки алюминиевых деталей, например теплообменников. Используемый при пайке алюминия флюс содержит основной флюс, используемый для твердой пайки, который включает K2AlF5 или прекурсор, образующий K2AlF5, во время пайки, и Li-соль в количестве, соответствующем значению от 80% до 120% количества, которое стехиометрически необходимо для превращения всего K2AlF5 в K2LiAlF6 во время пайки.

Изобретение относится к роликовому стенду для совмещения обечайки с обечайкой и обечайки с днищем. Отдельная секция приводной редукторной роликоопоры состоит из рамы, пары приводных роликовых опор, кинематически связанных с помощью механических передач с редуктором и электродвигателем, пары холостых роликовых опор, имеющих свободное вращение. Одна или несколько секций приводных роликоопор состоят из рамы, пары приводных роликовых опор, связанных муфтами с парами приводных роликовых опор секции приводной редукторной роликоопоры, пары холостых роликовых опор. Секции приводных роликоопор смонтированы рамами впритык к секции приводной редукторной роликоопоры и друг к другу и образуют объединенную секцию с соосной непрерывной приводной роликовой опорой и соосной непрерывной холостой роликовой опорой. Роликоопоры в парах установлены на разных высотах, ближние к продольной оси стенда установлены ниже дальних с расчетом касания типичных обечаек четырех роликоопор одновременно. Число секций приводных роликоопор подобрано исходя из того, чтобы роликовый стенд позволял устанавливать на него калиброванные обечайки, выставлять их и выполнять сборку по кольцевому стыку. Секции передвижной роликоопоры установлены на рельсовом пути с возможностью перемещения по нему вдоль оси симметрии роликового стенда. Стенд позволяет собирать из обечаек цилиндрические корпусы различной длины. 4 ил.
Наверх