Индуктор для высокочастотной сварки

(19) 5)5 В 23 К 13/01 БРЕТЕ РСКОМУ С ЛЬСТ К ТОТНО тн оси,тся стности к ой сваркикромкам изделий. содержитрами по нитопро- токопро,2 ил. м мер внутреннег ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВеДОмстВО сссРГОСПАТЕНТ СССР)(5) Авторское свидетельство СССР В,1017456, кл, В 23 К 13/01, 1981,В.Н.Иванов, И.В,Лунин, В.Л.Кульжинскй. Высокочастотная сварка металлов, Л Машиностроение, 1979, с,6, 1 иг,1 г. Изобретение относится к сварочной и элбктротермической технике и может испо ьзоваться для высокочастотной сварки пл влением по отбортованным кромкам то колистовых металлических изделий, имеющих замкнутый контур сварки.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет обеспечения устойчивости ванны расплавленного металла.Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для высокочастотной сварки металлических изделий по отбортованным кройкам с замкнутым контуром, содержащей токопровод, выполненный с ребрами по контуру свариваемых кромок и магнитопроод, наружное и внутреннее ребра токопро 1 вода выполнены различной высоты, которые определяются следующими соотношения ми:. Ь (2,5-5) 49 "(1.5-3) 4(54) ИНДУКТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАС СВАРКИ(57) Использование: изобретение к сварочному производству, в ча оборудованию для вцсокочастотн плавлением по отбортованным тонколистовых металлических Сущность изобретения: индуктор токопровод, выполненный с реб контуру свариваемых кромок, и ма вод. Наружное и внутреннее ребра вода выполнены различной высот азмер внешнего ребра индукт 9 - Раз о ребра индуктора, мм;Л - глубина горячего проникновениятока в металл,Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что ребра токопро-вода в индукторе выполнены разнойвысоты: наружное 2,5 - 5 глубины проникновения тока в металл, внутреннее 1,5 - 3 глу-бины проникновения тока в металл,Расплав, образующийся в процессесварки, находится под воздействием силыповерхностного натяжения, силы тяжести исилы, возникающей вследствие электромагнитного взаимодействия с индуктором, Выбор формы индуктора обуславливает такоеэлектромагнитное взаимодействие токопровода индуктора с расплавом, при котором действие всех сил на расплав создает .условия для образования и удержания наоплавляемой поверхности кромок устойчивой ванны расплава. Такое распределениеэлектромагнитных сил, воздействующих нарасплав, удается получить за счет выбораформы сечения токопровода индуктора, прикоторой в результате проявления, как кольцевого эффекта, так и эффекта близостипроисходит частичное вытеснение тока индуктора от внутреннего ребра к наружномуребру токопровода,На фиг.1 изобракен предлагаемый индуктор в разрезе; на фиг,2 - график зависимости отношений высот ребер от радиусакривизны кромок.Индуктор содержит токопровод 1, имеющий наружное 2 и внутреннее 3 ребра,выполненные по контуру свариваемых отбортованных кромок 4, 5 и магнитопровод6, Наружное 2 и внутреннее 3 ребра выполнены различной высоты, которые выбира ются в зависимости от глубиныпроникновения тока в металл в следующих. соотношениях; наружное ребро и =(2,5 - 5)Авнутреннее 9 =(1,5 - 3) А Данные значениявысот ребер выбрань 1 экспериментально иобеспечивают устойчивость ванны расплавленного металла вдоль кромок. Отношениевысот ребер определяется из графика в зависимости от радиуса кривизны кромок(см.фиг,2). Процесс сварки осуществляется следующим образом. Над кромками 4, 5 детали имеющей радиус кривизны Я устанавливается токопровод 1 таким образом, чтобы имелся зазор между дном токопровода индуктора и поверхностью свариваемых кромок. В индуктор подают импульс. высокочастотного тока, который разогревает кромки до оплавления и образования ваннь 1 жидкого металла. Во время импульса происходит равномерный нагрев свариваемых кромок, как нарукных так и внутренних на значительном удалении от места образования расплава, так как за счет разной высоты ребер происходит частичное вытеснение плотности тока, как от верхней границы свариваемых кромок в глубь, так и от внутренней кромки к наружной, Нагрев кромок на значительном удалении от верхнего торца создает тепловой подпор. Тепло в меньшей степени отводится от верхнего торца вглубь кромок, вследствие чего сокращается время нагрева и увеличивается глубина проплавления, При расплавлении кромок металл не слетает с них, а удерживается электромагнитным полем индуктора, После окончания подачи импульса, жидкий металл застывает, образуя сварной шов.го соединения обеспечивается только в том случае, когда соотношение размеров ребер выбрано из примеров 2, 3, 4. Это соответствует значениям ребер и =(2,5 - 5)Ьи 9 =(1,5 -- 3) А Кроме того экспериментально установлено влияние кольцевого эффекта.Для построения графика зависимости -.от радиуса кривизны И были подготовлены цилиндрические заготовки диаметрами; 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 120, 150 мм, Для каждого размера заготовки подбирались высоты внешнего внутреннего ребра токо- провода индуктора. Размер воздушного зазора между свариваемыми кромками 35 .выбирался минимальный и составлял 1 - 2. мм. Установлено, что толщина кромок и марка сталей не влияют на соотношение ЗаЬвисимостьот В показана на фиг,2. Знаяирадиус свариваемых изделий по данному графику определяется соотношение высот/ребер токопровода , а значения 9 и и 4550 55 выбираются из зависимостей представленных в формуле.Таким образом выполнение индуктора с ребрами токопровода различной высоты обеспечивает устойчивость ванны расплавленного металла, на кромках, тем самым повышает качество сварки отбортованных кромок замкнутых контуров, Кроме того применение предлагаемой формы токопровода индуктора, при которой индуктирующий токопровод охватывает свариваемые кромки, способствует уменьшению влияния зазора между свариваемыми кромками и нижней поверхностью токопровода на энерговыделение в кромках. П р и м е р. Проводили сварку секцийрадиаторов силовых трансформаторов. Детали секций опрессовывали на прессе, На свариваемые кромки, очищенные от грядки, .5масла, наносили размолотый флюс размером 100 - 300 мк марки АН 348 А. Сверху над кромками устанавливали индуктор, так чтобы они входили в паз. В качестве источников питания использовали генераторы с часто той тока 66, 440 и 880 кГц. Нагрев свариваемых деталей производили в импульсном режиме; 4 импульса с длительностью 300 мс и пауза составляла 200 мс, Было сварено ЗО партий по 4 детали.15 Результаты экспериментов приведеныв таблице. Здесь при заданных значениях и значения соответствуют установленной зависимости - от В,9Ь20 Из таблицы видно, что качество сварно 1803288ф ор м ул а изобретения Индуктор для высокочастотной сварки металлических изделий по отбортованным кромкам с замкнутым контуром, содержащий токопровод, выполненный с ребрами, и магнитопровод, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет обеспечения устойчивости ванны расплавленного металла, наружнбе и внутреннее ребра токопровода выполнены различной высоты, причем отношвние высот определяют в зависимости от радиуса кривизны индуктора по формуле й = ао + а ф) + аг (ф ) + аз ( о) + ад Р) +Ь й Л йЬ)5где й - радиус кривизны индуктора, мм;и - размер внешнего ребра индуктора,мм;д - размер внутреннего ребра индукто 10 рэ,мм;ао = 1,1593 мм; а 1 = 3,3653 мм; а 2 .=- 0,6684 мм; аз = 0,0730 мм; а 4 = - 0,004 мм;а 5 = 00001 мм.1803288 Фие.2,Составитель В,Иванайскийдактор Т.Мельникова Техред М,Моргентал Корректор Н.Кешеля оерытиям при ГКНТ СССР к оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гага 01 6 Тираж ПИ Государствейного комитета по изо 113035, Мрсква, Ж, Р