Индуктор для высокочастотной сварки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ Сева Сфевтскнк Сецналнстнческнк Реснублнк(51)М. Кл. 8 23 К 13/00 ГосударствеиныИ комитет СССР по делам изобретениИ и открытиИ(54) ИНДУКТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ 2 Изобретение относится к области индукционного нагрева и может быть использовано в трубной промышленности при производстве труб диаметром выше 150 мм.Известен индуктор для высокочастотной сварки труб 1). Индуктор состоит иэ катушки, намотанной в один или несколько витков, и магнитопровода. 10 Магнитопровод располагается внутри трубной заготовки, а катушка либо охватывает трубную заготовку, либо располагается непосредственно на магнитопроводеВ отдельных случаях ка тушка может быть выполнена разъемной.При сварке с использованием таких индукторов ток, индуктированный в теле трубной заготовки, течет по ее 20 периметру и, дойдя до щели, течет вдоль кромок, замыкаясь через точку их схождения в , точку сваркиПотери от тока, текущего по периметру трубной заготовки, являются непроиэводи тельными, и при сварке труб диаметром 150 мм и более достигают 50 от полной мощности, подведенной к трубной .заготовке, что значительно снижает скорость сварки. Наиболее близким к изобретению является индуктор, представляющий собой катушку с токопроводящей обмоткой, располагаемую либо внутри трубной заготовки,либо ее охватывающую. и выполнеиную в виде полого цилиндрического тела )2.В, этом индукторе катушка выполнена в виде усеченного цилиндра, самая короткая образующая которого обращена к свариваемым кромкам и равна 10-60 их толщины.Недостатком такого индуктора является большая величина мощности потерь в теле трубы по сравнению с мощностью в кромках. Кроме того, широкий диапазон выбора длины короткой образующей индуктора (от В до 6 с ) и отсутствие рекомендаций в выборе длины, противоположной кромкам образующей, приводит к увеличению доли тока в кромках, замыкающегося помимо точки сварки, Эти недостатки ведут к снижению скорости сварки.Целью изобретения является повышение скорости путем снижения потерь мощности в теле трубной заготовки,Цель достигается тем, что катушка индуктора выполнена в виде .двух полуцилиндров, один иэ которыхформула изобретения усеченный, с углом наклона секущейплоскости к оси индуктора 35-65 иодлиной самой короткой образующей,обращенной в процессе сварки к свариваемым кромкам, равной 0,5-1,5 диаметра свариваемой трубы, а образую-.щая другого полуцилиндра равна большей образующей усеченного полуцилиндра,На фиг. 1 показан индуктор длявысокочастотной сварки, охватывающийсвариваемую трубу; на Фиг, 2 - труба с внутренним индуктором, поперечный разрез.Катушка индуктора состоит из двухчастей. Одна часть представляет собойполуцилиндр 1, состоящий иэ одногоили нескольких витков 2, оканчивающихся контактной планкой 3. Другаячасть катушки представляет собой усеченный полуцилиндр 4, основание 5 которого обращено к точке сварки 6,короткая его образующая 7 расположена напротив свариваемых кромок 8,а другое основание 9 наклонено к осио10 индуктора под углом о: 35-65Длина О образующей 7 усеченного полуцилиндра выбирается в пределах 0,51,5 диаметра трубы, причем большемузначению диаметра сооответствуетменьшая величина коэффициента. ДлинаЬ образующей 11 полуцилиндра 1 привыбранном угле о больше. длины О образующей 7 в 1,5-2,5 раза. При этихсоотношениях обеспечивается минимальное значение потерь в теле трубнойзаготовки по отношению к мощности,выделяющейся в кромках. Значениевеличины потерь в теле трубной заготовки зависит от сопротивления путипротекания тока, замыкающегося попериметру трубной заготовки и от величины тока в кромках, не замыкающегося через точку сварки. Известно,.что при индукционном подводе ток, индуктированный в теле трубной заготовки, протекает по ее поверхности, обращенной к индуктору и, достигнув кромок, разветвляется на две части - вдоль кромок, замыкаясь через точку сварки, и по поверхности трубы, расположенной со стороны, обратной индуктору. При этом часть тока в кромках течет в сторону, противоположную точке сварки замыкаясь по телу трубной заготовки, Как показали исследования, проведенные на моделях трубной заготовки, наиболее оптимальные соотношения между величиной мощности, выделяемой в кромках, и величиной потерь в теле трубной заготовки достигаются при длине катушки цилиндрического индуктора, выбранной в пределах 0,5-1,5 от диаметра трубной заготовки. При этом уменьшение длины катушки приводит к возрастанию потерь в теле тру бной заготовки, увеличение длины - уменьшает как потери в теле заготовки, так и мощность в кромках. С этойточки зрения целесообразно сохранитьоптимальной длину б катушки индуктора, обращенную к кромкам, и увеличитьее длину на остальных участках, Приэтом наилучшие показатели дает расширение катушки от оптимальной длиныС на участке, обращенном к кромкам,до величины, равной (1,5-2,5)О наоси индуктора. Угол наклона основанияусеченного полуцилиндра катушки к осииндуктора составляет при этом 35-65оДальнейшее расширение катушки у противоположной кромкам поверхности трубыне приводит к существенному снижению потерь в теле трубной заготовки, 15 а вызывает трудности с размещениемего на трубоэлектросварочных станах,где расстояние между последней Формовочной клетью и сварочным угломобычно ограничено по условиям усщ тойчивости кромок при сварке.По сравнению с известным индуктором 21 предлагаемый индуктор, имеяодинаковые длины крайних образующих,позволяет повысить скорость сваркина 3-. 5 путем сокращения потерь втеле трубной заготовки.Ток, индуктированный в теле трубной заготовки 12 внутренним ( фиг.2)или охватывающим (фиг.1) индуктором иусиленный магнитопроводом 13, течетпо поверхности, обращенной к индуктору, и, дойдя до кромок 8, разветвляется на две части, Одна из них(рабочий ток) течет по кромкам 8,меняя свое направление на противопоЗ 5 ложное в точке сварки 6, а другая замыкается по поверхности трубной заготовки, противоположной индуктору.Ток,текущий по кромкам 8, вызываетих нагрев, интенсивность которого помере приближения к точке сварки бувеличивается, достигая в ней своего максимального значения, Выполнение индуктора разъемным облегчает егоэксплуатацию эа счет обеспечениябыстрой замены всего, либо одной из 45 частей индуктора Выбор оптимальных соотношений размеров индуктора проверен на моделяхтруб. Опытный образец индуктора изготовлен и будет внедрен на трубоэлектросварочном агрегате 203-530Выксунского металлургического за/вода. Ожидаемый экономический эффектсоставит 1000 тыс,рублей в год за 55счет увеличения выпуска труб. Индуктор для высокочастотной свар 60 ки, например продольных швов труб,представляющий собой катушку с токопроводящей обмоткой, выполненную ввиде полого цилиндрического тела,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,65 с целью увеличения скорости сваркид, 4/5 1303 нлнал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 путем снижения потерь мощности в телетрубной заготовки, катушка индуктора выполнена в виде двух полуцилиндров, один из которых усеченный с углом наклона секущей плоскости к осииндуктора 35-65 о и длиной самой короткой образующей, обращьнпой в процессе сварки к свариваемым кромкам,равной 0,5-1,5 диаметра свариваемойтрубы, а длина образующей второго полуцилиндра равна большей образующей усеченного полуцилиндра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бамов А.Н., Лунин И,В., Иванов В,Н. Высокочастотная сварка металлов. Л., "Машиностроение", 1977,с.44, 116-120.2. Авторское свидетельство СССРМ 442642, кл. В 23 К 13/00, 1971.