Способ односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано для получения сваркой разнотолщинных деталей с соотношением толщин 1:10 и более, например, стальных листов и профилей. Индуктор в виде плоской катушки индуктивности размещают со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения. Нагревают до температуры плавления более тонкую деталь на всю толщину и контактирующий с ней слой более толстой детали на глубину, равную толщине более тонкой детали. Одновременно со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения оказывают сдавливающее воздействие вибрацией. Устройство содержит корпус в виде колпака, в нижней части которого размещена плоская катушка индуктивности. По оси катушки установлен шток, сообщенный с источником вибрации, размещенным под сводом корпуса, обеспечивающий воздействие на свариваемые детали. С нижней торцевой стороны катушки индуктивности установлена кольцевая прокладка, из теплоизоляционного материала. Изобретения обеспечивают повышение технологичности, уменьшение расхода энергии на нагрев и повышение производительности процесса сварки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области односторонней точечной сварки и может быть использовано для неразъемного соединения разнотолщинных деталей с соотношением толщин 1:10 и более, например, для сварки металлических листов и профилей из стали при возведении зданий с использованием мелаллокаркаса.

Известен СПОСОБ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПЛОСКОЙ ДЕТАЛИ ИЗ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ СТЕРЖНЕМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ (патент на изобретение РФ №2362660, МПК В23К 11/10, В23К 11/10, В23К 101/00, В23К 11/14, 2009 г.) в котором в плоской детали выполняют прорези с образованием перемычек между ними. Количество прорезей на одну меньше, чем сварных точек, количество которых определяют из условия Fpaзp<nFточки, где n - количество сварных точек, Fразр - усилие, действующее на сварное соединение, Fточки - минимальное усилие разрушения на срез сварной точки, исходя из толщины и металла свариваемой плоской детали. Прорези выполняют продолговатыми в направлении, перпендикулярном оси установки стержня, шириной 2÷10 мм и длиной, определяемой из условия L≥t3, мм, где t3 - минимальный шаг между сварными точками с учетом шунтирования сварочного тока в предыдущую точку. Устанавливают плоскую деталь на нижний электрод, выполненный с контактной поверхностью, равной ширине перемычки b1, которую определяют из условия: b1=[dя+(1÷5)], мм, где dя - диаметр литого ядра сварной точки. Устанавливают на плоскую деталь стержень и осуществляют сварку.

Недостатком указанного способа является необходимость выполнение прорезей в плоской детали с образованием перемычек, к которым и производится сварка плоской детали с металлическим стержнем. Использование прорезей, с одной стороны ограничивают шунтирующие токи и повышают энергетические и качественные характеристики сварки, с другой стороны не позволяют использовать способ при недопустимости нарушения целостности плоской детали. Кроме того, для создания сварного соединения используются два электрода - нижний и верхний, что затруднительно использовать при большой площади металлического листа. В случае сварки листового материала с массивной металлической конструкцией из-за наличия больших площадей их соприкосновения повышается отрицательное воздействие шунтирующих токов, значительно снижающих энергетические показатели процесса сварки.

Известен СПОСОБ ИНДУКЦИОННО-СТЫКОВОЙ СВАРКИ ПРОФИЛЕЙ РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИИ (патент на изобретение РФ №2558802, МПК В23К 13/01, В23К 20/00, В23К 31/02, 2015 г.), принятый за прототип, заключающийся в нагреве свариваемых поверхностей, их сдавливании с заданным усилием, нагрев на требуемую глубину осуществляют с помощью стыкового индуктора, выполненного в виде плоской катушки индуктивности, форма которого соответствует профилю свариваемых поверхностей, который располагают в зоне между свариваемыми поверхностями, нагревают на требуемую глубину только поверхности изделий, участвующие в создании сварного соединения, удаляют индуктор из зоны сварки перед сдавливанием свариваемых поверхностей. Предварительно для требуемой глубины нагрева определяют частоту тока источника питания стыкового индуктора, а для требуемой температуры нагрева определяют время подачи тока от источника питания на стыковой индуктор.

Недостаток указанного способа заключается в том, что плоский индуктор располагают между свариваемыми поверхностями, и он нагревает на требуемую глубину поверхности изделий, участвующие в создании сварного соединения, которое получается после сдавливания их с заданным усилием. Однако, при большой площади металлического листа и сложной формы металлической конструкции, к которой надо приварить лист, затруднительно координировать скрытое листом положение индуктора и место установки сдавливающего устройства. Кроме того, размещение индуктора между свариваемыми поверхностями при больших площадях листов и размерах металлических конструкций требует значительного времени на установку имеющего определенную толщину индуктора между предварительно сваренными в предыдущей соседней точке листовым покрытием и металлической конструкцией, что снижает производительность процесса сварки при многих точках ее выполнения. В то же время извлечение индуктора из зоны нагрева свариваемых поверхностей ведет к появлению интервала, во время которого они охлаждаются, что может снижать качество сварного соединения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание нового способа односторонней индукционной точечной сварки, повышение технологичности, уменьшение расхода энергии на нагрев и повышение производительности процесса сварки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание устройства для односторонней индукционной точечной сварки, повышение технологичности, уменьшение расхода энергии на нагрев и повышение производительности процесса сварки.

Технический результат достигается тем, что в способе односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей, включающем нагрев свариваемых поверхностей индуктором, выполненным в виде плоской катушка индуктивности, и их сдавливание с заданным усилием, предварительно совмещают свариваемые детали, индуктор, размещают со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения, нагревают до температуры плавления более тонкую деталь на всю толщину, и через толщу более тонкой детали нагревают контактирующий с ней приповерхностный слой более толстой детали на глубину, равную толщине более тонкой детали, одновременно со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения оказывают сдавливающее воздействие вибрацией.

Технический результат достигается тем, что устройство для односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей содержит корпус в виде колпака, с размещенным в нижней части индуктором, выполненным в виде плоской катушка индуктивности, в которой по оси установлен шток, сообщенный с источником вибрации размешенным под сводом корпуса, с нижней торцевой стороны катушки индуктивности установлена кольцевая прокладка, из теплоизоляционного материала.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство для односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей содержит корпус 1 в виде колпака. В нижней части корпуса 1 размещен индуктор 2, выполненный в виде плоской катушка индуктивности. В катушке индуктора по ее оси установлен шток 3. Шток 3 сообщен с источником вибрации 4 размешенным под сводом корпуса 1. С нижней торцевой стороны катушки индуктивности установлена кольцевая прокладка 5, из теплоизоляционного материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Величина частоты тока индуктора для нагрева до температуры плавления всю толщину более тонкой детали и равную ей глубину приповерхностного слоя более толстой детали определяется выражением:

где fИ - частота тока индуктора;

ΔЛ - толщина более тонкой детали;

μ - относительная магнитная проницаемость материала деталей;

μ0 - 4π10-7 Гн/м - магнитная проницаемость воздуха;

γ - проводимость материала деталей.

Например, при необходимости приварить металлический лист толщиной Δл=0,001 м к профилю из стали при относительной эквивалентной магнитной проницаемости стали μ=100 и ее проводимости γ=0,625*107 частота тока индуктора должна быть 101 Гц.

Предварительно определяют частоту тока индуктора в зависимости от толщины более тонкой детали, например металлического листа, по формуле (1). Совмещают свариваемые детали разной толщины, например, размещают металлический лист 6 (т.е. более тонкую деталь) на каркасе из стального профиля 7 (более толстая деталь) в соответствии с их требуемым взаимным расположением. Устройство для односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей размещают со стороны металлического листа 6 (более тонкой детали), таким образом, чтобы индуктор 2 находился в точке необходимого сварного соединения. В индуктор 2, выполненный в виде катушки индуктивности с внутренним диаметром, равным диаметру необходимого сварного соединения, подают ток от источника питания. В точке необходимого сварного соединения нагревают до температуры плавления металлический лист 6 (более тонкую деталь) на всю толщину, и через толщу металлического листа 6 нагревают контактирующий с ним приповерхностный слой стального профиля 7 (более толстой детали) на глубину, равную толщине металлического листа 6 (более тонкой детали). Одновременно включают источник вибрации 4, оказывающий через шток 3, установленный на оси катушки индуктора 2, сдавливающее воздействие вибрацией со стороны металлического листа 6 (более тонкой детали) в точке необходимого сварного соединения. В результате получают неразъемное сварное соединение 8 металлического листа 6 и стального профиля 7. Затем устройство для односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей перемещают для создания следующего неразъемного сварного соединения.

1. Способ односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей, включающий нагрев свариваемых поверхностей индуктором, выполненным в виде плоской катушки индуктивности, и сдавливание деталей с заданным усилием, отличающийся тем, что совмещают свариваемые детали, индуктор размещают со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения, нагревают до температуры плавления более тонкую деталь на всю толщину, и через толщу более тонкой детали нагревают контактирующий с ней слой более толстой детали на глубину, равную толщине более тонкой детали, при этом одновременно со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения оказывают сдавливающее воздействие вибрацией.

2. Устройство для односторонней индукционной точечной сварки разнотолщинных деталей, содержащее индуктор, выполненный в виде плоской катушки индуктивности, отличающееся тем, что оно снабжено корпусом в виде колпака и источником вибрации, установленным под сводом корпуса, при этом плоская катушка индуктивности размещена в нижней части корпуса, а по ее оси установлен шток, сообщенный с источником вибрации, с возможностью его воздействия на деталь в точке сварного соединения, причем с нижней торцевой стороны катушки индуктивности установлена кольцевая прокладка из теплоизоляционного материала.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано для ультразвуковой сварки одножильных и многожильных проводов, преимущественно автомобильных и авиационных, как покрытых, так и не покрытых изоляцией, между собой и с другими деталями.

Устройство может быть использовано для изготовления цилиндрических трубок из пластика или металлопластика для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения.

Изобретение может быть использовано для приварки металлических выводов при производстве силовых полупроводниковых приборов. На V-образный электрод подают импульс тока с приложением начального давления и подачей ультразвуковых колебаний вдоль оси привариваемого вывода.

Изобретение может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок и переходных элементов преимущественно из разнородных металлов для электротехники, электрометаллургии, машиностроения и судостроения.

Изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе автоматической сварки. .

Изобретение относится к области технологии сварки. .

Изобретение относится к устройству для ультразвуковой сварки такого типа, объяснение которого дается в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к способу и устройству вибрационной сварки и может быть использовано при сварке изделий из пластмасс. .

Изобретение относится к устройствам для сварки. .

Изобретение относится к устройствам для ультразвуковой сварки. .

Изобретение может быть использовано при упрочнении режущих рабочих органов машин для измельчения соломы и зеленой массы растений. На тыльную часть лезвия предварительно наносят путем электроискрового легирования спеченный вольфрамо-кобальтовый сплав и затем упрочняющую шихту.

Изобретение может быть использовано для индукционной наплавки твердых сплавов типа высоколегированных хромистых белых чугунов, а также для нанесения легированных бором износостойких покрытий.

Изобретение может быть использовано для упрочнения индукционной наплавкой твердых сплавов деталей, рабочих органов машин и инструмента при их изготовлении или ремонте.

Изобретение может быть использовано для сварки продольных швов фасонных труб. На сварочную установку, в частности для высокочастотной сварки продольного шва, подают трубу со стыковым швом, сформованную на формовочном стане из металлической полосы непосредственно в линии или полученную давлением по меньшей мере из одного листа металла.

Изобретение может быть использовано для индукционной наплавки при упрочнении деталей машин и механизмов, подвергаемых интенсивному изнашиванию, в частности средств сельскохозяйственного и дорожно-строительного назначения.

Изобретение может быть использовано для изготовления оребренных панелей. Технологическая установка содержит сварочное устройство для приварки ленты к поверхности листовой заготовки, закрепленной на кондукторе-барабане.

Способ индукционного упрочнения почвообрабатывающего рабочего органа предназначен для использования в сельхозмашиностроении, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано для упрочнения деталей машин индукционной наплавкой твердых сплавов путем создания износостойких покрытий. Шихта содержит мас.%: плавленый флюс на основе борсодержащих компонентов 8-10, состав самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 13-17, твердый сплав - остальное.

Изобретение может быть использовано для упрочнения рабочих органов машин, эксплуатируемых в условиях интенсивного изнашивания. На упрочняемой поверхности детали формируют подслой и наносят на него наплавочную шихту, содержащую высоколегированный хромистый чугун.

Изобретение может быть использовано при нанесении упрочняющего покрытия в сельхозмашиностроении, горнодобывающей промышленности, дорожном строительстве. На детали размещают наплавочную шихту, которую расплавляют высокочастотным полем.

Изобретение может быть использовано для получения сваркой разнотолщинных деталей с соотношением толщин 1:10 и более, например, стальных листов и профилей. Индуктор в виде плоской катушки индуктивности размещают со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения. Нагревают до температуры плавления более тонкую деталь на всю толщину и контактирующий с ней слой более толстой детали на глубину, равную толщине более тонкой детали. Одновременно со стороны более тонкой детали в точке необходимого сварного соединения оказывают сдавливающее воздействие вибрацией. Устройство содержит корпус в виде колпака, в нижней части которого размещена плоская катушка индуктивности. По оси катушки установлен шток, сообщенный с источником вибрации, размещенным под сводом корпуса, обеспечивающий воздействие на свариваемые детали. С нижней торцевой стороны катушки индуктивности установлена кольцевая прокладка, из теплоизоляционного материала. Изобретения обеспечивают повышение технологичности, уменьшение расхода энергии на нагрев и повышение производительности процесса сварки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх