Устройство для формирования обратной стороны сварного шва

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (111 4(51) В 23 К 37/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пермский политехническийинститут и Проектно-конструкторскоеи технологическое бюро химическогомашиностроения(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 184373, кл. В 23 К 37/06, 06.07.64.2. Справочник по сварке,Под ред.Е.В.СоколоваТ. 1. М., 1967,с 247.3. Авторское свидетельство СССРИф 585947, кл. В 23 К 37/06, 29.03.76(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ СВАРНОГО ШВА, содержащее формирующую подкладку, оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью формирования шва при сварке ферромагнитных материалов, магнитная система выполнена в виде набора кольцевых потоянных магнитов, размещенных между магнитопроводящими дисками с выступающей эа пределы магнитов периферийной поверхностью и объединенных между собой общей осью.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что магнитопроводящие диски выполнены в виде правильных многогранников.Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано для 6 ормирования обратной стороны сварного шва при односторонней сварке швов в нижнем положении. 5Известно устройство для формирования обратной стороны шва при однопроходной автоматической сварке плоских полотнищ, в котором каретка с формирующим ползуном снабжена само стоятельным приводом перемещения. Этот привод имеет электрическую связь спри-, водом сварного автомата, обеспечивающую синхронное перемещение ползуна и автомата 1.13 15Однако данное устройство достаточно сложно конструктивно, так как электрическая связь предполагает наличие регулятора, обеспечивающего синхронное перемещение ползуна ц автомата, имеет неудобство в эксплуатации из-за наличия коммуникаций, связывающих автомат и ползун. Минимальная длина коммуникационного кабе.- ля должна быть больше удвоенной длины 25 свариваемого стыка. Известно также устройство дляформирования обратной сторонышва при сварке плоских полотнищ,содержащее каретку с формирующим30ползуном, механически связанную сосварочным автоматом с помощью ножа.Сварочный автомат располагается насвариваемых элементах, а ползун собратной стороны шва удерживаетсяножом, расположенным в.зазоре свариваемых элементов 21,Однако при работе с данным устройством усложняется процесс сборкисвариваемых элементов и увеличивается его трудоемкость из-за необходимости соблюдать обязательный зазорс жестким допуском по ширине, крометого, при эксплуатации данного устройства требуется постановка специальных прихваток в виде привариваемых пластин, которые в процессесварки оператор должен успеть удалить перед движущимся ножом.Наиболее близким к изобретению , 50по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для формированияобратной стороны сварного шва, содержащее формирующую подкладку, 55оснащенную магнитной системой дляее прижима и перемещения. При этоммагнитная система выполнена в виДе двух постоянных магнитов, один иэ которых расположен на корпусе сварочного автомата, а второй - на формирующем ползуне 3 .1.Однако данное устройство применимо только при сварке неферромагнитных материалов (цветные металлы и сплавы, нержавеющие стали) ограниченной толщины. С увеличением толщины металла увеличивается расстояние между магнитами,.падает величина магнитных потоков, магнитная связь ослабевает и формирующий ползун может сместиться относительно автомата, что приводит к нарушению формирования шва. При сварке ферромагнитных материалов (их объем сварки значительно превышает объем неферромагнитных материалов) это устройство не используется, так как магнитные потоки двух магнитов замыкаются на свариваемые элементы и отсутствует магнитная связь между магнитами. Кроме тогоУ данное устройство предназначено только для автоматической сварки и не может быть использовано при ручной и полуавтоматической сварке, так как при применении данного устройства автомат служит не только для производства сварки, но используется в качестве носителя верхнего магнита.1 Цель изобретения - формирование шва при сварке ферромагнитных материалов.Цель изобретения достигается тем, что в устройстве для формирования обратной стороны сварного шва, содержащем формирующую подкладку, оснащенную магнитной системой для ее прижима и перемещения, магнитная система выполнена в виде набора кольцевых постоянных магнитов, размещенных между магнитопроводящими дисками с выступающей за пределы магнитов периферийной поверхностью и объединенных между собой общей осью.Магнитопроводящие диски могут быть выполнены в виде правильных многогранников.На фиг, 1 схематично показано устройство и изображена эпюра магнитных сил при отсутствии сварочной дуги; на фиг, 2 - то же, в процессе сварки; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1При отсутствии источника нагрева (сварочной дуги) магнитолроводность1136919 В экспериментах использовались ручная дуговая сварка и автоматическая сварка под слоем флюса на автомате АЧС-2. Полотнище и дисковые магнитопроводы диаме тром 75-1 25 мм из го товлялись из Ст. 3. Использовались оксидно-бариевые постоянные магнитыс наружным диаметром 72 мм, внутренним - 32 мм, толщиной 15 мм, атакже набор плоских магнитов размером40 х 15 х 5 мм. При выбранном диаметре магнитов уменьшение диаметра магнитопровода приводит к снижению усилияотрыва и шунтированию магнитногопотока на полотнище, минуя диск магнитопровода. Увеличение диаметра магнитопровода приводит к удалению ползуна от зоны контакта диска сполотнищем и появляется опасностьпротекания жидкого металла сварочной ванны в зазор между диском и ползу-, ном . Испытывались два варианта магнитных систем - с двумя дисками и, одним магнитом между ними, а также система из трех дисков с двумя магнитами между ними, причем средний диск по толщине вдвое толще боковых для создания постоянства магнитного сопротивления в магнитопроводах. Эксперименты показали, что наилучшим вариантом является система с тремя дисками, так как точка Кюри у стали велика, и фронт распространения тепла в полотнище при этой температуре перед дугой уже, чем общая ширина системы с двумя дисками. При трех дисках рабочим является средний При испытании кольцевой магнит ной системы установлено, что она перемещается не монотонно, а отдельными толчками с шагом 5-10 мм, после чего система останавливается, а затем совершается новый шаг. Это 50 связано с тем, что несмотря на монотонное движение дуги со скоростью сварки, до тех пор, пока крутящий момент не превысит момент сопротивления движению системы, она остается неподвижной и только при превышении крутящего момента над моментом сопротивления система сдвисвариваемого полотнища 1 в любой точке одинакова и формирующая подкладка 2 прижимается к свариваемым кромкам с помощью магнитной системы, состоящей из постоянных кольцевых магнитов 3, разделенных дисковыми магнитопроводами 4, причем магниты и дисковые магнитопроводы объединены в единую систему с помощью оси 5. На оси свободно посажены тяга 6, свя О занная с прокладкой 2 и коромысло 7, на одном конце которого укреплен направляющий ролик 8, а другой конец через пружину 9 и теплоизоляционную прокладку 10 связан с формирующей 15 подкладкой 2 и поджимает ее к полотнищу.Будучи примагниченной к обратной стороне полотнища по оси стыка, магнитная система совместно с формирую О щей подкладкой при отсутствии источника нагрева остается неподвижной, так как эпюра магнитных сил симметрична относительно контакта этой системы с полотнищем. В процессе д сварки по мере приближения сварочной ванны к месту его контакта металл полотнища нагревается с высоким градиентом температуры. По одну сторону от контакта металл практически холодный, а по другую - нагревается выше точки Кюри, Эпюра магнитных сил становится асимметричной, результирующая магнитная сила Р этой эпюры смещается в сторону холодного металла, т.ев направлении сварки, а центр тяжести и сила тяжести Я остаются прежними имежду этими силами возникает плечо Е, появляется крутящий момент, под действием ко 40 торого кольцевая система поворачивается, придавая поступательное движение ползуну со средней скоростью, равной скорости сварки. гается, но в этот момент эпюра станосится симметричной и система останавливается. Шаговое движение магнитной системы не отражается на формировании шва, так как средняя скорость ее движения синхронна со скоростью сварки. Длина ползуна вомного раз превышает шаг движениясистемы, сварочная ванна в процессесварки находится все время под ползуном, и жидкий металл не выливается. При испытании установлено,что выполнение дисковых магнитопроводов 4 не в виде окружности, ав виде вписанных многогранников сгранями длиной 3-5 мм увеличиваетсилу Г и шаг движения системы становится равным длине грани. Прибольшей длине грани в момент переходаребра магнитная систама может оторваться от полотнища.1136919 г.З диск, у которого максимальный магнитный поток, боковые диски являются холостыми, т.е. в них не создается крутящий момент, и они служат для создания максимального потока в сред нем диске. В системе с тремя дисками диски облегчены: стенка 2-3 мм, а обод у , среднего Зх 10 мм, а у боковых ободы 2 х 5 мм, Максимальное усилие отрыва системы от полотнища - 27 кгс. Выли проведены эксперименты со .стальньии дисками с направленным попериметру обода слоем никеля НП толщиной 2-3 мм. В этом случае при 15сварке расстояние между осью диска исварочной дугой увеличивается, так как точка Кюри уфникеля ниже, чему стали. Этот опыт свидетельствуето том, что применение сверхмощныхмагнитов из редкоземельных элементовв сочетании с магнитопроводнымидисками иэ материалов, обладающихнизкой точкой Кюри, будет наиболееоптимальным для данного устройства,Очевидно, данное устройство будетособенно эффективно при сварке воткрытом космосе, так как градиентытемператур максимальны, отсутствуетсила тяжести, но на жидкий металлдействуют еще и аэрогидродннамические силы от горения дуги и реактивное усилие пружины, прижимающейползун. ВНИИПН , Заказ 10375/9Тираж 1086Поддисмое нлиал ППП "Пазеитф Ужгоррд, ул. Проектная4