Способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений

др нпа гесдни.а ОП ИИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 766783 Ф.(51) М Кл з В 23 К 9/6 Государственный комитет Опубликовано 30.09.80. Бюллетень36Дата опубликования описания 05.10.80(53) УДК 621.791, . 754 (088.8) по делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ДВУХДУГОВОЛ СВАРКИ УГ,ЛОВЫХ ШВОВ ТАВРОВЫХ СОЕДИНЕНИИ1Изобретение относится к сварке тавровых соединений и может быть использовано во всех отраслях промышленности.Известен способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, при котором швы сваривают одновременно с двух сторон стенки, при этом стенку прижимают к полке тавра роликом, перемешающимся одновременно с электродами 1.Недостатком этого способа является то, что для изготовления тавров используется литой металл, в котором при сварке образуются дефекты, например, трещины и др., что снижает качество, в частности, прочность сварного соединения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, при котором выставляют электроды с двух сторон симметрично относительно стенки тавра. Прижимной ролик устанавливают на свободную кромку стенки в зоне сварки с возможностью перемещения одновременно с электродами.При сварке плавят металл одновременно с двух сторон стенки, прижимая стенку роликом. При этом стенку нагревают до температуры 700 - 800 С любым нагревательным элементом, например, с помогцью кварцевых ламп, установленных перед сварочными горелками и после них, перемещаемых вместе с ними. При этом нагревают стенку по всей ее длине по разные стороны от зоны между прижимом и сваркой. Данная температура выше температуры, при которой металл теряет способность сопротивляться пластическому деформированию.Одновременно часть стенки между зо нами прижима и сварки, охлаждают до температуры 20 - 100 С, например, с помощью медных пластинок, охлаждаемых водой и расположенных в этой зоне. Эта температура ниже температуры восстановления упругих свойств металла. В процессе сварки охлажденный участок стенки передает давление от ролика кристаллизуюшемуся металлу шва и околошовной зоне, деформируя их и погружая линию сплавления в направленный металл шва 2 .Недостатком этого способа является то,что нагревают и охлаждают участки, имеющие значительную площадь, а участки деформирования занимают малую плошадь, фактически приближающуюся к линии, охватывающей охлажденную часть металла Для осуществления процесса нагрева и охлаждения необходимы мощные нагреватели и охладители, создающие градиент температуры в стенке соединения. Кроме того, необходимо значительное усилие ролика на стенку, чтобы по линии наименьшего сопротивления деформировать ее, перемещая охлажденную часть в сторону шва. Цель изобретения - снижение энергетических затрат и усилия, прикладываемого к стенке соединения.Цель достигается тем, что стенку нагревают на участке, средняя линия которогорасположена по дуге радиусом равным высоте стенки тавра и с центром, расположенным на свариваемой кромке стенки в точке,противолежащей точке приложения силыприжима. Т. е. нагрев производится по линии распространения равных радиальныхнапряжений от прикладываемого усилия кстенке тавра. Для этого целесообразнее изменить схему нагрева, заменив в ней нагревплощади на нагрев линейного участка.Такой нагрев может быть осуществленпутем применения концентрированного источника нагрева в локальной зоне.Известно, что максимальные пластические деформации в металлах происходят полиниям радиальных напряжений, которыедля данного конкретного случая (давленияролика в точке на стенку) располагаютсяпо кривым, близким к концентрическим окруж-З 0ностям, имеющим центр в точке, лежащейна линии действия силы.Следовательно, наиболее экономическивыгодным будет нагрев стенки вдоль указанных линий,Максимальный эффект достигается, ес- ЭЗли нагревательный элемент имеет форму половины окружности, диаметр которой расположен по стыку соединения.Способ поясняется чертежом, которыйсодержит полку 1 тавра, стенку 2 тавра, нагреватель (индуктор) 3, прижимной ролик 4.Для осуществления предлагаемого способа производилась сварка таврового соединения из титана. Предварительно прихватывают стенку 2 к полке, устанавливаютприхваченные детали, на устройстве длясварки и закрепляют их. Сварку осуществляют-по участкам. Длина участков равна двумвысотам стенки (1=2 Ь стенки). Сварку длинных тавровых соединений можно осуществлять как одновременно на всех участках 50по длине, так и путем последовательногоперемещения зоны сварки по длине участка равной 2 Ь стенки.Закрепив детали, выставляют электродыс двух сторон симметрично относительноЛстенки тавра на одном конце соединения.На каждом свариваемом участке вдоль стенки располагают нагревательные элементы 3в виде индуктора ТВЧ, выполненного по форме дуги окружности с радиусом средней линии равным высоте стенки, центр которого устанавливают на свариваемом стае, Такая форма и расположение нагревательного элемента определяет зону непосредственного нагрева на стенке тавра. С помОщью этого концентрированного источника нагрева в течение 3 - 4 с нагревают указанный узкий дуговой участок выше температуры потери способности сопротивления пластическому деформированию на 20 - 50 С, При этом непосредственно примыкающий к этому нагреву дуговому участку остальной металл стенки остается практически холодным, так как время нагрева малое, а теплопроводность титана низкая.Перемещение электродов, т. е. сварку, осуществляют при наличии усилия прижима 4, прикладываемого к стенке тавра перпендикулярно полке в центре свариваемого участка (или нагреваемого участка) в точке противолежащей центру дугового участка нагрева. Величина усилия прижима определяется необходимостью деформирования металла в зоне сварки.Так как нагрев производится по линии распространения максимальных касательных напряжений, то сопротивляемость нагретого металла прикладываемому усилию незначительна.Например, при сварке титана необходимое усилие равно 120 в 20 кГс, в то время как по известному способу усилие прижима, необходимое для деформирования металла, равно 250 кГс.Пример. Производят сварку таврового соединения из титанового сплава ВТ. Толщина стенки и полки 20 мм. Высота стенки 50 мм. Ширина полки 100 мм. Ток на каждой горелке 80 - 100 А. Скорость сварки 15 м/ч, напряжение на дуге 10 - 12 в. Нагревательный элемент выполняли по радиусу 50 мм, Площадь, охватываемая нагревом 7950 мм. Величина усилия прижима стенки к полке 500 кг. Температура нагрева 750 в 8 С. Величина осадка 1,0 - 1,5 мм, Качество сварки удовлетворительное.Использование способа позволяет снизить энергетические затраты почти в 10 раз за счет резкого сокращения времени нагрева участков стенки до требуемой температуры, при которой металл теряет способность сопротивления пластическому деформированию, уменьшить прикладываемое усилие к стенке тавра почти в 2 раза и упростить осуществление способа за счет исключения охладительных устройств,формула изобретенияСпособ двухдуговой сварки угловых швов тавровых соединений, одновременно двумя встречнонаправленными дугами, при котором стенку прижимают к полке тавра766783 Составитель А. ГавриловТехред К.Шуфрич Корректор А. Гриценко Тираж 1160 Подписное Редактор Н. КовальчукЗаказ 6946/3 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4и нагревают ее выше температуры потери сопротивления пластическому деформированию, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и усилия прижима стенки к полке тавра, стенку тавра нагревают на участке, средняя линиякоторого расположена по дуге, радиусом равным высоте стенки тавра и с центром, расположенным на свариваемой кромке ьстенки в точке, противолежащей точке приложения силы прижима.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочник по сварке. Под. ред. Винокурова В. А. М., Машиностроение, 1970,т. 111 с. 237.2. Авторское свидетельство СССРМо 626905, кл. В 23 К 9/16, 1976.