Технологический инструмент сварочной клети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) ъЖ 9 А 5) 5 В 7 08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Жуковский Б.Д. Производство трубэлектросваркой методом сопротивления. -М.: Металлургия, 1953, с, 251.(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТСВАРОЧНОЙ КЛЕТИ(57) Изобретение относится к производствуэлектросварных труб методом высокочастотной сварки и может быть использованопри производстве прямошовных труб малыхи средних диаметров с регламентированнойвеличиной и стабильной формой внутреннего грата. Цель изобретения - повышение Изобретение относится к производству электросварных труб методом высокочастотной сварки и может быть использовано при производстве прямошовных труб малых и средних диаметров с регламентированной величиной и стабильной формой внутреннего грата.Известен технологический инструмент сварочной клети, содержащий валки сварочной клети, два вертикальных и один гори. зонтальный валки, образующие сварочный калибр. Ручьи сварочных валков образуют калибр практически круглой формы. Профиль ручья каждого валка имеет форму дуги окружности. Охват трубы верхним горизонкачества сварных труб путем стабилизации величины обжатия трубы-заготовки и уменьшения вероятности образования выплесков, Технологический инструмент содержит один верхний горизонтальный и два нижних вертикальных валка, образующих сварочный калибр. Причем горизонтальный валок смещен против движения трубы относительно вертикальных. Суммарная угловая мера дуг ручьев валков (а), образующих сварочный калибр, выполнена больше максимально допустимой (амакс) на величину, не превышающую Ьа и определяемую из соотношения Ла = =2 (агсзи зи а 0+(Вр - йр 2/г) - а 0), где а 0 = л /2 - аь, аь - половина угловой меры дуги ручья верхнего валка сварочного калибра; Вр - радиус реборды верхнего валка;- взаимное смещение осей горизонтального и вертикальных валков по оси сварки; гк - радиус ручья вертикального валка. 3 ил. тальным валком можетизменяться от 180 до 600. Поскольку между ребордами валков всегда есть зазоры, суммарная угловая мера дуг, образующих калибр, во всех случаях меньше 360 (2 л), Даже если зазоры равны нулю, эта величина не превышает 3600.Максимальный охват трубы валками, близкий к 3600, реализуется только в единственном сечении, проходящем через оси валков перпендикулярно оси трубы. Угол охвата трубы валками во всех остальных сечениях меньше максимального, Следовательно, в сечении, в котором осуществляется максимальное обжатие кромок трубы-заготовки, охват заготовки валкамиЛа = 2 агсзп(зи а+ 30 игде ао = -- . аь, аь - половина угловой2меры дуги ручья верхнего валка сварочногокалибра;йр - радиус реборды верхнего горизонтального валка;и - радиус ручья вертикального валка;1 - взаимное смещение осей горизонтального и вертикального валков по осисварки. 40Сущность изобретения состоит в следующем,Угловая мера дуг ручьев валков, образующих калибр закрытого типа (втерминологии трубоэлектросварочного 45производства), в частности сварочныйкалибр, не может превышать в угловых единицах 360 или 2 й рад (при условии отсутствия вогнутых участков). Термин "угловаямера дуги" отражает величину(длину) дугив градусах или радианах. Практически этавеличина всегда меньше 3600, посколькумежду валками, образующими калибр,всегда есть зазоры, Максимально допустимая суммарная угловая мера дуг ( айзакс),образующих калибр, определяется достигнутым уровнем качества изготовлениятехнологического инструмента. В настоящее время зазоры между валками меньше максимально возможного, что приводит к нестабильности формы заготовки (например, выпучиванию) при изменении условий обжатия, При этом не обеспечиваются стабильность осадки кромок и стабильность качества сварного соединения.В известных двухвалковых калибрах охват, в принципе, не может превышать 3600, так как угловая мера дуги ручья валка не может быть больше 1800.Целью изобретения является повышение качества сварных труб путем стабилизации величины обжатия в калибре и уменьшения вероятности образования выплесков.Поставленная цель достигается тем, что в технологическом инструменте сварочной клети, содержащем один верхний горизонтальный и два нижних вертикальных валка, образующих сварочных калибр, горизонтальный валок смещен в напралении входной стороны клети относительно вертиклаьных и суммарная угловая мера дуг ручьев валков (а), образующих сварочный калибр, выполнена больше максимально допустимой (амас) на величину, не превышающую Ьа, определяемую из соотношения 5 10 15 20 25(1), так как два вертикальных валка.составляют 1 - 2 мм. Следовательно, амакс = =360 - и, где Ь - зазор; и - количество 0гк зазоров; гк - радиус калибра в зоне зазора,Для уменьшения каплевидности грата верхний валок смещают относительно нижнего в направлении входной стороны клети, чтобы обеспечить гарантированную искусственную перемычку тока между кромками до точки их схождения. Максимальный угол охвата трубы одним валком, т.е. максимальная дуга ручья одного валка не может превысить 180. Однако для калибра, образованного тремя валками - верхним горизонтальным и нижними вертикальными - суммарный угол охвата (суммарную дугу) можно в зависимости от величины смещения оси верхнего валка довести до 360 и даже превысить эту величину.Дополнительная дуга ( Ла) или угловая мера дуги, на которую можно увеличить суммарную дугу, определяется по формуле, которая получена из следующих соображений, При смещении оси верхнего валка относительно нижнего на величину зазор между валками в верхней части калибра в сечении, проходящем через ось нижних валков увельр 2 Шц, на величину, равную Л= Я р - В р - 1. На такую же величину, следовательно, без изменения номинального зазора можно увеличить высоту вертикального валка,Величину 1 выбирают в зависимости от расстояния между точкой схождения кромок и плоскостью, проходящей через оси нижних валков. Эта величина называется "длиной очага сварки" с 1= се+ Л, Величина Л равна 1 - 5 мм в зависимости от стабильности положения точки схождения кромок. При расчете Ла принимают минимальное значение 1, на которое может быть смещен верхний валок. Величину, на которую увеличится угловая мера дуги, в этом случае определяют следующим образом,Предположим, угол охвата (величина дуги) верхнего валка равен 2 аъ(2 аь180). Тогда без учета зазоров, поскольку рассчитывается добавка,У Л Ьа = 2( а 0 - . ао ); ао = -- аь:Н, ао=агсз 1 п, Н=Н+ДИ;гкН = г з 1 п а и, следовательно,Й ЯВ таком калибре заготовка-труба навсей длине очага осадки кромок находитсяв максимальном контакте с инструментом,Выпучивание металла в зазоры, искажениеформы заготовки (непредусмотренная овализация) минимальны и, следовательно,фактическая и расчетная величины обжатияпрактически одинаковы,Величина гк при всех условиях остаетсянеизменной, так же как и Вон. В формулу (1) 10для расчета величины Ла представляют исходные (т,е, полученные для калибров с неувеличенными дугами) значения Вр и аь.Эти величины могут быть различными, ноони имеют вполне определенное значение, 15После того, как определена величина Ьа,определяют новые значения аь и ан==ао+ . Если исходное значение аь= 180Ло2(вместе с зазорами), увеличивают только ан 20(дуги ручьев нижних валков). Если аь180 о,увеличивать можно дуги как всех трех валков, так и только верхнего или только нижних, что решают в каждом конкретномслучае, Затем определяют новые значения 25Вр тех валков, у которых изменяли длинудуги ручья; расчет выполняют по формулеВр = Вдн+ гк(1 - сов а), (2)где Вдн - радиус валка по дну калибра;гк - радиус дуги ручья (радиус калибра); 30Вр - новое значение радиуса реборды;а - новое значение угловой меры дугиручья данного валка.При использовании данного технологического инструмента величина осадки кромок стабилизируется, поскольку влияние нанее таких факторов, как механические свойства материала, степень нагрева шва, форма профиля существенно уменьшается, адействие разницы периметров заготовки и 40калибра, обусловленное биением валков,колебаниями ширины и толщины полосы,компенсируется на участках, отстоящих отшва на 90 о, поскольку обжатие заготовкиосуществляется верхним валком с горизонтальной осью.На фиг, 1 приведена схема сварочногокалибра, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, вид пооси трубы; на фиг, 3 - то же, вид сверху,Технологический инструмент работает 50следующим образом,Заготовка формуется в валках формовочных клетей, подается в валки шовнаправляющей клети, где зазор заготовки .ориентируется строго по оси трубы. Затем 55заготовка с зазором между кромками проходит через индуктор, который током высокой частоты разогревает ее кромки. Затемзаготовка деформируется валками сварочной клети, При этом вначале заготовка контактирует с верхним грризонтальным валком 1, Деформирование осуществляетсятаким образом, что точка встречи кромокрасполагается вблизи сечения, проходящего через ось верхнего валка, который смещен против хода трубы относительнонижних валков 2. В точке встречи кромокобеспечивается охват заготовки-трубы верхним валком 1 на величину, близкую величине дуги ручья верхнего валка (обычно около170 ). Нижние валки 2 в точке встречи кромок охватывают заготовку на величину,меньшую, чем величина (угловая мера) дугих ручьев, поскольку их ось смещена относительно точки встречи, но за счет того, чтоугловая мера дуг ручьев нижних валков увеличена, они также обеспечивают охват трубы-заготовки на угол около 170 (меньше180 за счет номинальных зазоров). По мересмещения сечения трубы к выходному сечению калибра охват ее (трубы) верхним валком уменьшается, а нижним увеличивается,что и обеспечивает стабильность зазоров и,как следствие, стабильность формы заготовки и стабильность осадки ее кромок,П р и м е р . Использование предлагаемого технологического инструмента дляпроизводства труб размером 70 х 2,0 мм.Сварочный калибр образован тремявалками, радиус ручьев которых равен 35,5мм, Угловая мера дуги верхнего валка с горизонтальной осью без учета зазоров равна180 о. Нижние валки с вертикальными осямиустановлены симметрично относительновертикальной оси, Радиус верхнего валка пореборде равен 110 мм. Смещение оси верхнего валка относительно осей нижних равно30 мм.Тогда по формуле (1) определяют величину, на которую можно увеличить угловуюмеру ручья нижних валков, Ьа= 13,5 о.Следовательно, суммарная угловая мера дуг ручьев без учета зазоров равна373,5, а с учетом зазоров при условии, чтозазоров три и их величина 2,0 мм, суммарная угловая мера дуг 363,8,В обычном калибре суммарная длинадуг равнялась бы 350,3 о,Точка схождения кромок (начало очагасварки) отстоит от оси нижних валков на24 - 29 мм. При радиусе реборды нижнеговалка 150 мм длина контактного очага деформирования равна 30-35 мм.В сечении, от которого начинается очагсварки, т,е. на расстоянии 29 мм от оси нижних валков, суммарная угловая мера ручьеввалков равна с учетом принятых зазоровкола 343, В каждом последующем сечениипо мере приближения к плоскости, проходящей через оси нижних валков, эта величина уменьшается за счет уменьшения длины дуги ручья верхнего вала и увеличивается за счет длины дуг ручьев нижних валков. В плоскости осей нижних валков суммарная угловая мера ручьев валков дуг равна 333 О.Таким образом, на протяжении всего очага сварки контакт заготовки с технологическим инструментом осуществляется практически по всему периметру, что позволяет обеспечить заданное формоизменение заготовки, главным образом, заданную величину осадки. Смещение верхнего валка относительно нижних против движения трубы обеспечивает стабильность искусственной перемычки тока и уменьшение вероятности образования выплесков.Предлагаемое техническое решение за счет охвата заготовки по всему периметру на всей длине очага осадки позволяет получать трубы с внутренним гратом не более 0,3 мм и за счет смещения верхнего валка, без выплесков.Во всех других известных схемах технологического инструмента суммарная величина дуг ручьев В первой точке контакта не превышает 300 О, что приводит к нестабильности величины осадки и в целом формоизменения заготовки. Высота грата при этом не может быть стабильной величины и менее 0,5 мм, Формула изобретения Технологический инструмент сварочной клети, содержащий один верхний горизонтальный и два нижних вертикальных 5 валка, образующих сварочный калибр, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества труб путем стабилизации величины обжатия в калибре и уменьшения вероятности образования выплесков, гори зонтальный валок смещен в направлениивходной стороны клети относительно вертикальных и суммарная угловая мера дуг ручьев валков (а ), образующих сварочный калибр, выполнена больше максимально до пустимой (амакс) на величину, не превышающую Ла, определяемую из соотношения 2 2 Ьа= 2 агсзп(зп ао+20) аогк- Лгде ао = -- аь, аь - половина угловой ме 2ры ручья дуги верхнего валка сварочногокалибра;25 Вр - радиус реборды верхнего валка;- взаимное смещение осей горизонтального и вертикальных валков по осисварки;гк - радиус ручья вертикального валка.1731339 3 5 ставитель Н. Полевовхред М.Моргентал Редактор И.Шмакова орректор С,Шевку Заказ 1534 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101