Способ высокочастотной сварки

ОБРЕТЕНИ ИСА у сащательс Н АВТОР У Бюл. В 45пав, Р.А. 1 р ов исследоварукторский тут токовВологдина В окоча Маши Л.,5-96 рото(54) (57) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙСВАРКИ, включающий подведение высокочастотной энергии к кромкамизделия упруго прижатыми к ним вращающимися контактными электродами,перемещение изделия относительноэлектродов, нагрев кромах и их обжатие, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения производительности процесса эа счет увеличения срока службы контактных электродов, на ободе каждого контактного электрода выполняют сегментный усилие и ижатия дополнительноеусилие упругого р электродов;длина контактной площадки, м;радиус дискового электрод да, м, высота среза нии контактн безразмерный зависящий о электрод-ме износа конт при образоваой площадки,м) коэфФициент, силы трения алл и форьы ктной площадки(71) Всесоюзный научнотельский проектно-конст и технологический инсти высокой частоты им. В.П (53) 621.791,77(088.8) (56) 1. амов А.Н. и др тотная сварка металлов ностроение", 1977, с. 92. Там же, с; 97-98 срез высо шины свар зования к процессе носительн дывают до печивающе направлен мещению и ние допол упругого деляется ой равной 0,1-3,0 толваемых кромок для обрантактной площадки, в еремещения иэделия отэлектродов к ним прикла олнительное усилие, обес поворот электродов в и, противоположном леределия, при этом отношеительного усилия к усили рижатия электродов опре- акИзобретение относится к высокочастотной сварке изделий и можетбыть использовано для производствапрямошовных и спиральношовных трубзамкнутых и незамкнутых профилей,продольного и спирального оребре-ния труб.Известен способ высокочастотнойснарки, заключающийся в том, чтоснариваемые изделия подают к местусварки под острым углом друг к другу, с помошью скользящих. контактовнагревают токами высокой частоты иосаживают 11 .Недостатком известного способаявляется низкая производительностьпроцесса сварки, связанная с необходимостью замены скользящих контактных наконечников вследствиеих износа.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаембму результату является способвысокочастотной сварки, включающийподведение высокочастотной энергиик кромкам свариваемах иэделий, упруго прижатыми к ним вращающимисяконтактными электродами, перемещениеизделия относительно электродов,нагрев кромок и их обжатие 2 .Недостатками известноГо способаявляются низкая надежность сварки,связанная со сложностью конструкции врашаюшегося трансформатора,и низкая производительность, вызванная износом контактного электродаи необходимостью его замены илипереточки.Цель изобретения - повышениепроизводительности процесса сварки за счет увеличения срока службыконтактных электродов.Указанная цель достигаетсятем, что согласно, способу высокочастотнбй сварки, нключаюшему подведение высокочастотной энергиик кромкам изделия, упруго прижатыми к ним вращающимися контактными электродами, перемешение изделия относительно электродов, нагрев кромок и их обжатие, на ободе каждого контактного электрода выполняют сегментный срез высотой рав" ной 0,1-3,0 толщины снариваемых кромок для образования контактной плошадки, в процессе перемещения изделия относительно электродов к ним прикладывают дополнительное усилие, обеспечивающее поворот электродов н направлении, противоположном перемещению изделия, при этом отношение дополнительного усилия к усилию упругого прижатия электродов определяется как плР К-й"вл 10 Реализацию способа сварки производят устройством, представляющим собой кондуктор, включающий дисковые контактные электроды, соединенные токоподводами с источником питания, на ободах которых выполнен 20 сегментный срез, высота й которого Рол Р К-И 25 30 35 40 45 50 55 60 дополнительное усилие;усилие упругого прнжатияэлектродов;длина контактной плошадки, м 1высота среза при образовании контактной плошадки,м;радиус дискового электрода, М;безразмерный коэффициент,занисяший от.трения электрод-металл и формы износаконтактной плошадки дискового электрода. равна 0,1-3 толщины кромок свариваемых иэделий, а ось электродов расположена на расстоянии Н от свариваелых поверхностей.На Фиг. 1 представлено сварочное устройство, реализующее предлагаемый способ, вид впереди; на фиг. 2 то же,вид сбоку.Подведение высокочастотной энергии к свариваемым иэделиям 1 осушествляется вращающимися контактными электродами 2, Электроды 2 установлены на подвижных токоподводах. 3 закрепленных на неподвижных электродах 4. С помощью подвижных токоподводов 3 дисковые электроды 2 упруго поджаты к свариваемым изделиям 1 усилием Р. Подвижные токоподводы 3 соединены с контактными электродами 2 токопроводяшими шарнирами 5, установленными на оси врашения 6 контактных электродов 2 На ободах 7 контактных электродов 2 сформирована контактная площадка 8 за счет того, что, на ободах 7 выполнен сегментный срез, высота й которого выбирается н пределах 0,1-3 толшин кромок свариваемых изделий, а форма его ч поверхности повторяет Форму понерхности свариваемого изделия. Ось вращения контактных электродов 2 расположена на расстоянии Н = К -П от поверхности свариваемых изделий 1, где Й - радиус электродов 2. К контактным электродам 2 дополнительно приложено усилие Р, обеспечиваюшее понорот электродов в направлении, противоположном перемешению н процессе сварки сваринаемых изделий. Величина усилия Р относится к величине Р упругого поджатия контактных электродов 2 к сваринаемым изделиям 1 какгде 4 - длина контактной площадПУки, м;К - коэффициент, зависящийот силы тренияэлектрод-металл, и определяет форму износа контактного электрода под действием усилий Р и Р К = 0,5- 2,0. При значениях К, близких к меньшему пределу, форма износа контактного электрода такова, что кривая, ограничивающая дисковый контактный электрод, стремится к центру диска. Так при Р = 300 кг и К = 0,5 вычисленная величина Р 1 = 72 кг. При; этом износ электрода наступает при его повороте на 180-200 , т.е. линия, ограничивающая контактную площадку, приближается к центру электрода при его повороте на, угол 180 200 оПри значениях К, близких к верхнему пределу, форма износа контактной площадки такова, что кривая, ограничивающая дисковый контактный электрод, стремится на поверхность, т.е. контактная площадка превращается в точку на ободе электрода при его повороте на 180-2000. Вели.чина Р 4 при К = 2 равна 290 кг.Оптимальным является износ электрода по кривой, близкой к окружности. Это происходит при среднихзначениях К. Так в приведенном примере К = 1,25 износ происходит пОкривой, близкой к окружности, параллельной ободу электрода.Ток высокой частоты дисковымиконтактными электродами 2 подводят к свариваемым иэделиям 1. На ободах 7 электродов 2 сформирована контактная площадка 8. Электроды 2 прижаты к свариваемым изделиям 1 усилием Р, обеспечивающим слежение электродов за колебаниями поверхности свариваемых изделий. К электродам 2 в направлении, противоположном перемещению свариваемых иэделий 1, приложено дополнительное усилие Р 1, приводящее к тому, что давление на частьконтактной площадки 8, обращенную к набегающему концу свариваемого изделия, больше, чем на ее часть, обращенную к сбегающему концу свари ваемого изделия, Поэтому и износ набегающей части контактной площадки 8 больше, чем части, обращенной к сбегающему концу свариваемого изделия. В результате дисковый электрод 2 по мере изнашивания набегающей части контактной площадки 8 поворачивается с последовательным формированием новых контактных площадок по всей поверхности обода 7 электрода 2. Поворот контактных электродов 2 в направлении, противоположном перемещению свариваемчх изделий 1, осуществляется моментом М 1, прилолеченным к ободу контактного электрода 2, вызванным усилием Р . Величина этого момента равна произведению усилия Р 1 на плечо, длина 5 которого Н = Ц -1Повороту контактного электрода под действием момента М препятствует момент М, равный сумме моментов, вызванных усилием Р поджатия электродов 2 ксвариваемому изделию 1 и силой трения электрода 2 с поверхностью сва. риваемого изделия 1.Плечо этих сил - длина контактной площадки 4 я . Величина моментаМ 1 превьыает величину момента М.15 МъМ 1.Величина усилия Р 4 вычисляетсяиз этого неравенства.Однако для приближенного его вычисления можно воспользоваться при веденным равенством (1), имея в виду, что введенный в него коэффициентК учитывает как различные величиныкоэффициентов трения пары контактнойэлектрод - свариваемое изделие, так 25 и неравенство моментов М и М 1. Уточнение величины усилия Р 1 производитсяэкспериментально по форме износаконтактного электрода. Длина контактной площадки 1.П выбирается из учетадопустимой велйчины тока, которыйможно пропустить через контактнуюплощадку без ее позреждения.Величина тока пропорциональна толщине стенки свариваемого изделия. З 5 ПОэтОму выбОр Длины плОщаДки производится с учетом толщины изделия.Опробование предлагаемого способа высокочастотной сварки. проведенона макете кондуктора при подведениитока к трубе Д 2197 мм,Диаметр элек урода 150 мм, на его ободе выполнена сегментная площадка с высотойсегмента= 2 мм.Ьатериал дискового электродахромистая бронза.45 Усилие поджатия электрода составляет величину порядка Р = 300 кг,усилие поворота электрода Р 1,= 180 кг.Перемещение контакта электродов относительно трубы производитсясо скоростью 20 м/мин, частота тока440 кГц. За 2 ч работы происходитповорот дискового электрода на угол18 ф. Износ. электрода происходит покривой, приблизительно параллельнойободу электрода.Предлагаемый способ высокочастотной сварки позволяет повысить производительность процесса сварки за счетувеличения срока службы контактныхнаконечников, повысить качество свар ного соединения.Увеличение срока службы контактных электродов достигается за счетболее полного использования всейконтактной поверхности электродов, 65 1 роизводимого перемещением по105 В 741 илиал ППП фПатентф .Ужгород,ул Проект ней контактной плоцадки, сФормироВанной на ободах электродов. После совершения полного оборота контакт- його электрода возможны. последующие его обороты без дополнительной переточки электрода. Способ можно сприменять при сварке на установках для высокочастотной контактной сварки прямошовных и спяральношовных труб, спирального и продольного оребрения труб, свар ки проФилей. НИИПИ Заказ 9665/1 ираж 1106 Подписно