Способ высокочастотной сварки

(191 (11 А 3(50 В 23 К 13 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с с й др. Высокочас в. Л фМас. 42-43,.тельство СССР 13/00, 1972 а(21) 3316341/25-27(71) Всесоюзный научно-исследователкий, проектно-конструкторский итехнологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина(54) (57) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ, заключающийся в предварительном нагреве свариваемых хромо подведении к ним сварочного тока с помощью контактных наконечников и сдавливании, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью уменьшения износа контактных наконечников и повышения производительности процесса сварки предварительный наг рев производят в интервале температур от 200 аС до температуры обр зования РеО.Изобретение относится к областивысокочастотной сварки и можетбыть использовано при изготовлении стальных прямошовных и спиральношовных труб, а также замкнутыхи незамкнутых профилей. 5Известен способ, сварки прямошовных и спиральношовных труб, прикотором ток нысокой частоты подводят к Я -образньм .кромкам свариваемого изделия с помощью скользящих контактов. Сварочный ток отисточника энергии высокой частотыпередается через систему неподвижных и подвижных токоподводов к контактньм наконечникам. Проходя через контактные наконечники, которые.скользят по поверхности трубной заготовки, большая часть тока протекает по кромкам М -образной щели,замыкаясь через точку схождениякромок. Небольшая часть тока замы".кается по наружной поверхности тру"бы 1).Недостаток контактного устройства, содержащего скользящие токопередающие контакты - быстрый износконтактных наконечников, которыйвызывает остановки стана для замены контактов, снижает производительность процесса сварки. Этотнедостаток, 1 присущий всем материалам, применяемым для изготовленияконтактов (меди, вольфраму, брон"зам и др,), вызывается .тем, чтоконтактные наконечники, передающие ток к снаринаемым кромкам ра- ; З 5ботают в очень напряженных условиях.Наконечник опирается на поверхностьизделия одним или несколькимиконтактными пятнами, площадь которых определяется усйлием поджа- Щтия. Плотность тока в контакт-.ном пятне достигает 3,0 кА/мм,что при нестабильности приложенного давления, присущего процессу сварки, вызывает развитие микродуг, ,цприводящих к выгоранию материалаконтактов. Увеличение усилия при"жатия контактов к поверхности,трубной заготовки (до 150-200 кГс)увеличивает Площадь контактных пятен и снижает нестабильность дав .леиия, но одновременно при этомприводит к увеличению трения между скользящими поверхностями и, слвдовательно, резко увеличает долюабразивного износа контактов, степень которого также зависит и отсостояния поверхности трущихся тел.В связи с тем, что стальные трубытолщиной более 4 мм изготавливаются, как правило, иэ горячекатанно-, 60го штрипса, поверхность которожопокрыта окалиной и окисньвщ пленками высокой твердости, доля абразивюго износа достигает большой величины. При сварочном токе 2000-2500 А 65 износ материала крнтактов достигает3 мм на один киломеар сваренногошваНаиболее близким к изобретенню,по технической сущности и достигаемому эФфекту является способвысокочастотной сварки, заключающийся н предварительном нагревеснариваемых кромок, подведении кним сварочного тека с помощьюконтактных наконечников и сдавливании (2)Однако, при известном способене указывается и не ограничиваетсяабсолютная величина температурыподогрева, При пропускании же черезтрущиеся детали электрического то"ка, причем как в случае высокочастотной сварки - большой нели"чины эффект повышения износостойкости контактов может быть достигнуттолько при образовании на поверх-ности свариваемого изделия окисной пленки совершенно определенноговида, а следовательно, и при определенном диапазоне температурыпредварительного подогрева.При температуре подогрева меньшей или большей этого диапазона, износостойкостьне увеличивается,а уменьшается.Повьааенный износ наконечников сни"жает производительность процессасварки, в связи с необходимостьюпериодической замены контактныхнаконечников,Цель изобретения - снижение из.носа контактных наконечников и по-.вышение производительности .процесса высокочастотной сварки труби профилей.Поставленная цель достигаетсятем, что.согласно способу высокочастотной сварки, заключающемусян предварительном нагреве свариваемык кромок подведении к ним сварочного тока с помощью контактныхнаконечников и сдавливании, вредна-рительный нагрев производят в интер"ваие температур от 200 фС до температуры образования РеО.Поверхность кромок сваризаемогоиэделия соприкасающаяся с контактными наконечниками, обычно покрытаслоем окислов, состоящих из гематита (РЕ,20) и магнетита (6 0.)Пленка обладает повьааенйой плотносютью сцепления с металлическойподложкой (поверхностью заготовки)и высокой .микротйердостью свыше ЙУ700. В этом случай пленка играетроль абразивного материала,.и износскользящего по ней контактного наконечника велик.По мере подогрева трубной заготовки пленка окислов (гематита и магнетита) утолщается,становится всеболее рыхлой,ее твердость снижаетсяи оиа начинает работать как смазка,1030129 Веэ подогрева поверхности П.араме три С подогревом поверхности Ток через контакты, А 3000 1500 3000 1500 Расход, материалаконтактовмм/км 0,18 0,12 0,2 б 0,18 снижая силы трения, возникающие при скольжении контактов по поверхности изделия. При дальнейшем увеличении температуры нагрева в пленке происходят качественные иэменениявместо магнетита и гематита интенсивно начинает образовываться вюстит (ГОО ), обладакщий низкой -. прочностью к твердостью, В результате этого пленка окислов начинает легко сдираться к налипает на рабо чую поверхность. контактов, иовышая сопротивление его скольжению по поверхности заготовки, и износ контактов вновь резко возрастает.Таким образом, оказывается, что с позиции минимального износа наилучшим интервалом температур подогрева поверхности трубной заготов ки перед сваркой является. температурный интервал от 200 С до температуры появления на поверхности иэделия пленки ГЕО . Прк этом, чем больше углерода в стали, чем более сталь легирована, тем ближе к верх" . ней границе этого интервала должна быть температура предварительного подогрева. В каждом отдельном случае наиболее оптимальная температура соответствует началу образования вюстита ( ГСО ). Окисная пленка, образуемая в укаэанном интервале температур, не препятствует передаче тока через контактный наконечник, так как она легко разрушается при прохождении под контактом,На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид. Контактные наконечники 1 установя лены на кромках трубной заготовки 2 к подсоединены к источнику тока высокой частоты (не показан). К коитактньи наконечникам 1 подключена, индукционная система, сОстоящая иэ охватывакщего трубную заготовку 2 индуктора 3 и дополнительного". индуктора 4, размещенного над кромками с противоположной точки сварка 5 стороны контактов 1. Индуктирую" щие проводники кндуктора 4 размеще ,ны вдоль кромок свариваемого изделия,Ток д коитакТньми наконечниками, 1 подводится к кромкам и, йротекаяпо ним, замыкается в точке. сварки5, Ток )а , индуктированный в телетрубной заготовки 2 охватывающиминдуктором 3, в кромках складывается с током 1. Этот ток вызываетнагрев кромок до сварочной температуры. Тбк ( , индуктированныйв кромках индуктором 4, протекает 10 вдоль хромик и производит их пред"варительный нагрев, Величина тока( .,протекающего по поверхностикромок трубы 2, и интенсивностьразогрева поверхности кромок регули 15 руются числом витков индуктора 4,шириной и длиной провода, зазором. Для нагрева поверхности кромок ;р шириной 8-10 мм (в соответствии столщиной контактов) до температурыв диапаэойе 200-500 С необходимопропустить по индукткрукщему проводу ток, составляющий 15-20от р 5 суммарного тока кондуктора.П р и м е р . На лабораторном.макете, предназначеном, для испытания контактных систем, проводятопробованке предлагаемого способаснижения расхода материала контакткых наконечников. Макет представляет собой вращающийся стальной пол.лый барабан диаметром 530 мч,шириной200 мм.к толщиной стенки 8 мм.На барабане по касательной к его поверхЗ 5:ности устанавливаются на расстояниибб мм испытуемые контакты,к которымподводится ток высокой частоты.Токпроходит от одного контакта;к другому,.по поверхности вращающегося барабана.40 Мощность, выделяющаяся в барабане,снимается водяньи спреерным охлаждениемПредварительный подогрев поверхности барабана перед контактами.осуществляется петлевым индуктором 45 на частбте 440 кГц. Нагрев осуществляется до 350 С. Измерения температуры проодятся фотоэлектрическим пирометром. Скорость вращениябарабана составляеф 1 об/с;5 О Результаты измерений расхода материала контактов в течение 2 ч работыприведены в таблице.1030129 Составитель Э.ВетроваРедактор О.Бугир Техред И.Гайду Еорректор С.Черни ш ае еВ Евш е м 5 Заказ 5063/5 Тираж 1106 , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, .Ж, Раущская наб д. 4/5а шжееаФ ЩЩЩФилиал ППП Патентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из таблицы,. Удельный линейный износ (в миллиметрах на километр пройденной поверхности) контактных наконечников снизился в случае предварительного подогрева поверхности перед контактами 5 на 25 - 30 .Использование предлагаемого способа высокочастотной сварки и .Устррйства для его реализации позволитповысить износостойкость контактных.наконечников и. тем самым уменьщитьрасход дефицитных цветных металлов,сплавов (вольфрама и др);1 повыситьнадежность работы контактных систем; сократить простои сварочныхагрегатов, связанные с регулировкойи заменой контактов.