Поворотная оправка для сваркитрением двух неподвижно установ-ленных труб
ОП ИСААКИЕ йЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1) 8)04Ц
Союз Советсхих
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 24.03.79 (21) 2736655/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.з
В 23 К 20/12
Государственный комитет (53) Ъ ДК 621.79.1.014 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения P. Н. Болдырев и В. П. Воинов (71) Заявители Челябинский политехнический институт им. Лен мола и Конструкторско-технологический институт и механизации автомобилестроения (54) ПОВОРОТНАЯ ОПРАВКА ДЛЯ СВАРКИ ТР
ДВУХ НЕПОДВИЖНО УСТАНОВЛЕННЫХ ТР
Изобретение относится к сварке металлов трением.
Известно устройство для сварки трением тонкостенных труб, обеспечивающее получение минимального эксцентриситета торцов соединения в процессе сварки (1). Это устройство, например, состоит из двух про. бок, устанавливаемых в свариваемые трубы и соединенные друг с другом валом.
Недостатком такого устройства является 1о неточность его базовых размеров и несимметричность отклонений по базам относительно сварного стыка. Размеры баз не могут быть точными ввиду колебания допуска на диаметр трубы, что приводит 15 к установке пробки с зазором или с натягом, препятствующим ее последующему извлечению. Вторая пробка характеризуется этими же недостатками, а кроме того, имеет место изменение базовых размеров 20 за счет зазоров в подшипнике. Нежесткость шаблона в целом не обеспечивает минимального эксцснтриситета изделия.
Кроме того, в значительной степени точность шаблона снижается за счет того,что 25 одна из труб вращается при сварке.
Известна также поворотная оправкадля сварки трением двух неподвижно установленных труб, содержащая две пары роликов, расположенных на ее диаметрально 30 противоположны: сторонах и взаимодействующих при вращении оправки с поверхностями сваривасмых труо (2).
Недостатком известного устройства является трудность совмещения свариваемых
I Целью изобретения является улучшение качества сварки путем повышения соосностн сваривасмых труб, имеющих отклонения ilo диаметру. 11оставленная цель достигается тем, что оправка выполнена нз двух частей, соединенных между собой механическим дифференциалом с возможностью поворота их одна относительно другой на угол 90, а ролики попарно смонтированы в каждой пз частей оправки с возможностью радиа li liolo перемещения. Максимальное расстояние между контактнымп повсрхностямн роликов каждой нз частей оправки превышает внутренний диаметр сварива мой Tpубы II3 величину, равную 1/4 толщ1шы сс степки, а оссвос расстояние между роликами двух частей оправки нс i icIIcc вели нины полной осадки тр б прн сварке. 9д 0 3 3 :)5 135 На фиг. 1,а изображен общий вид устройства, расположенного в трубе перед началом сварки и в процессе нагрева; на фиг. 1,б — то же, в период проковки, две части оправки совмещены; на фиг. 2 — схема соединения поворотных элементов рабочих роликов через механический дифференциал с двигателем; на фиг. З,а — схема деформаций внутренних диаметров труб в процессе нагрева при сварке; на фиг. 3,б — схема деформаций внутренних диаметров труб в процессе проковки прп сварке. Тонкостенная труоа 1 не имеет осевых смещений и закреплена в зажимах сварочной машины. Труба 2 закреплена в зажимах привода осевого сжатия (не показан), усилие которого обозначено стрелкой Р. Толщина стенки труб 1 и 2 обозначена 6. Рабочие ролики 3 находятся в контакте с внутренней поверхностью трубы 1 и Iloворотным элементом одной из частей 4 оправки с помощью упоров 5. Ролики 3 размещены в направляющих одной из частей 4-Отправки. Ролики 6, расположенные направляющих другой части 7 оправки, находятся в контакте с внутренней поверхностью трубы 2 и частью 7 оправки с помощью упоров 8. Части 4 и 7 оправки спомощью соответственно валов 9 и 10 соединены с дифференциалом. На валах 9 и 10 закреплены совершенно одинаковые солнечные шестерни 11 и 12 планетарного дифференциала. Шестерни 11 и 12 находятся в зацеплении с одинаковыми сателлитами 13 и 14, которые в свою очередь входят в зацепление с коронными зубчатыми колесами 15 и 16. Сателлить, 13 и 14 размещены свободно на подшипниках водила 17. Двигатель 18 подсоединяется к валу шестерни 11. На фиг. 3 штрихпунктирная линия 19 соответствует очертаниям (окружность) внутреннего диаметра недеформируемы" труб, а максимальное смещение внутренних диаметров труб при деформации обозначено 1/4 б. Поворотная оправка работает следующим образом. Перед сваркой оправка, состоящая пз частей 4 и 7, развернуты. . на угол 90 с роликами 3 и 6, вводится внутрь свариваемых труб 1 и 2 так, что левая торцовая поверхность ролика 6 лежит в одной плоскости с торцами труб. К трубе 2 прикладывают осевое усилие, а валы 9 и 10приводят во вращение через дифференциал от двигателя 18. Так как зубчатые колеса 15 и 16 неподвижны, а все колеса дифференциала попарно одинаковы, то шестерни 11 и 12 вращаются с одинаковой скоростью, не допуская относительного поворота валов 9 и 10. В рабочих роликах 3 и 6 возникают центробе кные силы инерции, способные создать деформацию трубы в радиальном направлении более, чем 1/8 толщины ее стенки. Однако ограничители упоров установлены так, что расстояние между опорными поверхностями роликов не может быть больше, чем 1/4 толщины стенки трубы, поэтому H радиальном направлении труба деформируется ровно на 1/8 толщины ее стенки (общая деформация по диаметру равна 1/4 толщины стенки трубы). 1ак как части 4 и 7 оправки развернуты на угол 90", то на такои же угол развернуты оси деформаций труб 1 и 2. Оси деформаций таким образом перемещаются со скоростью вращения валов 9 и 10, в то время как сами трубы 1. и 2 неподвижны. В этом случае 13 окрестности любой фиксированной точки трубы имеет место смещеНИЕ ИХ СТЕНОК ОтНОСИте.ьн10 друГ друГа ПО радиусу на величину порядка !/4 6. Такое смещение происходит с удвоенной частотои lio отношенгпо к час1оте вращения валов 9, 10. В рез3 льтате такого перемещения lîðöîâ труб l и 2, сжатых осевым усилием, 13 стыке осуществляется сварка трением. Валы 9 и l0 нс требу1от специальной опоры в зоне стыка, поскольку эту функцию осущсствляет рабочее усилие роликов 3 H 6. 11ослс окончания процесса нагрева неподвижное зубчатое колесо l5 разворачива16 на угол 90 /Л;, 1де Ь; равно отношению чисел зубцов колеса 15 и шестерни il {или 16 и 12). Прн этом валы 9 и 10, продо;икая вращаться, разворачиваются Ila у1ол 90, обеспечивая угол 0 между частями 4 и 7. В рсзулыaте 06е вращающиеся оси деформации труб совпадают и относительное смещение на их торцах прекращается, обе трубы деформируются одинаково. Ролики 3 и 6, находящиеся друг против друга в непосредственной б.шзости к стыку, с однон стороны обеспечивают идеальную центровку труб, а с другой стороны осуществляют своеооразное проковочное воздспствие стыка путем спнхро1 ной частотной деформации сами.; труб. 1!осле остановки вра1цс13пя валов 9 и О центробежная сила роликов 3 и 6 исчезает и упруго деформированное сварное соедин Hile труб возвращается к форме Окружности. 11ри этом ролики 3 и li j I aï IHHaþiñÿ в пазы частеи 4 и 7 оправки и вся оправка легко извлекается из сваренных труо. Возможен H013erp) ктивпь1й 13apHaH ollilсанного устройства поворотной оправки, когда рабочие ролики, деформирующие трубу, размещены снаружи. Таким образом, в резулыате использования предлагаемого устройства можно эффективно сваривать тонкостенные нсвраill,aI0ùHeñÿ трубы с повышеннои точностью центровки и улучшенным за счет деформаiIHoHHoIi IipО1.Овки качестiiом ciiарнОГО соединения. 810411 4 I 7 7 Р Формула изобретения Поворотная оправка для сварки трением двух неподвижно установленных труб, содержащая две пары роликов, расположенных на ее диаметрально противоположных сторонах и взаимодействующих при вращении оправки с поверхностями свариваемых труб, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества сварки путем повышения соосности свариваемых труб, имеющих отклонения по диаметру, оправка выполнена из двух частей, соединенных между собой механическим дифференциалом с возможностью поворота их одна относительно другой на угол 90, а ролики попарно смонтированы в каждой из частей оправки с возможностью радиального перемещения. 2. Оправка по п. 1, отличающаяся тем, что максимальное расстояние между контактными поверхностями роликов каждой из частей оправки превышает внутрен5 ний диаметр свариваемой трубы на величину, равную 1/4 толщины ее стенки, а осевое расстояние между роликами двух частей оправки не менее величины полной осадки труб при сварке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 15 1. Вилль В. И. Сварка металлов трением. Л., Машиностроение, 1970, с. 85 — 86, р. 38. 2. Авторское свидетельство СССР № 625871, кл. В 23 К 19/02, 26.12.76. Редактор И. Гохфельд Составитель В. Влодавская Текред И. Пенчко Корректор Л. Слепая Заказ 509/9 Изд. № 241 Тираж 1148 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретсний и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2
