Способ изготовления особотонкостенных труб малого диаметра

(19) ( 1) СПУБЛИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Й ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРАН ЕИ 0(21) 4803031/27.: : .:-;: . -: менения. Цель изобретения - расширение (22) 28.03;90 .:,;.;:: диапазона свариваемыхтруб и повышение(46) 15.08.92, Бал,ч.3 О . . С. ,:"-качества путем формирования сварного шва (71) Уфймское агрегатное объединеййеэаподлицососновнымматериалом.ПришиТидравлика" -.: .:, .;.,;:.,. рине сварного шва 0,004 - 0,006 м сварку (72) В.Н;Дрозденко и В.П.Тулупов, : .: производят микроплаэменной дугой с диа- (56) Авторское свидетельство СССР .: метром столба дуги 0,001 м, расходом плаз- М 270155, кл, В 21 С 37/08, 1964, -: мообразующего газа 0,00001 - 0,000017 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОС 00- мз/с и скоростью сварки 0,055- 0,069 м/с, ТОНКОСТЕННЫХТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТ-. при этом сварочный ток определяют из со- РА . -: - . отношения 3 =(40000 -74000), д, где 40000 (57) Изобретение относится к сварке, в час- . - 74000 - коэффициент,"учитывающий услотности к способам сварки особотонкостен- . вияформированиясварногошваэаподлицо ных (капиллярных) труб малого диаметра,сосновнымматериалом, А/м; д - толщина предназначенных преимущественно для из- свариваемого матерйала",й. илЗ табл, готовления медицинских игл разовогО при-как следствие, к некачественному формироИзобретениеотносится к сварке, в частности-к способу дуговой сварки особотонкостенных (капилляров) труб малого диаметра от 4 мм и йиже; с толщиной стенки: 0,1 - 0,2 мм, предпочтительно для изготов- ления медицинских игл разового прййййения. При этом основным требованием к сварному шву является его формиров 4 ййе заподлицо с основным материалом при применении высоких скоростей сварки(200 м/ч и более).Известен способ сварки прямошовйых осОЬотонкостенных труб малого диаметра от 5 до 20 мм с толщиной стенки 0,5 - 1,5 мм.Недостатком известного способа является необходимость использования подкладкй,. формирующей обратную сторону сварного шва, что создает значительную сйлу тренияв паре подкладка - труба и приводит при скоростях сварки 8 - 20 м/мин к потере устойчивости свариваемого стыка и;. ванию сварного шва по геометрии,Йэвестен также способ производствасварных труб малого диаметра, включающий операции формовки ленты в трубнуюзаготовку, сварки, обжатия в профилирующих роликах и последующего волочения.Формовка ленты в трубную заготовку, сварка, обжатие в профилирующих роликах ипоследующее- волочение производятся наодном и том же деформируемом стержне,который извлекают из готовойтрубы растяжением,Наиболее блйзким по технической сущности к предлагаемому является способ регулирования процесса дуговой сварки, вкотором в качестве регулируемого параметра берут ширину сварнбго шва, величинакоторого не должна превышатьсвоего критического значенияВаВкр,которое определяют по формуле Вкр - 2,7 ак,где В - ширина шва, м;Вкр - критическая ширина шва, м;ак - КаПИЛЛЯРНВЯ ПОСтОЯННаЯ СВаРИВаЕ- мого металла, м,Физический смысл этого способа регу. лированйя заключается в том, что в процессе сварки"измеряют и контролируют параметры, определяющие качество горизонтального шва - его ширину и количество наплавленного металла. При отклонении этих параметров От заданных проВодят корректировку режимов сварки, Однако применение извесного способа не обеспечивает качество сварного шва и его формирование запбдлицо с основным материалом, особенно при сварке особотонкостенных капиллярных труб, поскольку не учитьвается влияние тока дуги как самого существенного параметра. Определяющего давление дуГи на поверхность сварочной ванны, а изменение геометрии сварного шва регулируется скоростью подачи присадочной проволоки,Цель изобретения - расширение диапазона свариваемых труб и повышение качества сварного шва путем формирования сварного шва заподлицо с Основным материалом,Указанная цель достигается тем, что сварку производят микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 и, расходом плазмообзоазующего газа 0,00001 0,000017 м /с, со скоростью 0,055 - 0,069 м/с и токе, определяемом из соотношенияК д.,Физический смысл нижнего предела тока дуги в том, что при выбранных значениях параметров, существенно Влияющих на процесс проплавления, Величина тока дуги устанавливается такай. чтобы при сварке поучилось проплавленное на всю тол.дину сварйваемого изделия при минимально допустимой ширине сварочной ванны (с учетом возможного смещения стыка свариваемого изделия);Критерий К 1 = 40000 определяюбчщий нижнюю границу коэффициента К, получен после отработки большого количества экспериментов по сварке особотонкостенных (капиллярных) труб (часть из них представлена в табл.1). Численное значение критерия К 1; 40000 учитывает влияние близко расположенных деталей сварочной оснастки. .Физический смысл верхнего предела для тока дуги в том, что давление дуги при выбранном токе дуги не только не превышает давления сил поверхностного натяженияматериала сварочной ванны, но и не вызывает прогиба поверхности сварочной ван 5 ны.Численное значение критерия К 2: 74000включает в себя результат перерасчета радиуса прогиба сварочной ванны на ширинусварочной ванны и, кроме того; учитывает10 размерности физических величин, определяющих верхний предел токадуги,Верхний предел для тока дуги полученпосле обработки результатов большого количества экспери ентов по сварке особо 15 тонкостенных (капиллярйых) труб (часть изних представлена в табл,2),Критерий К 2 = 7400 О, - - получен сГ;учетам зависимости20 Рд= К 1где Рд - сила давления дуги, Н;К - коэффициент,НА 2- ток дуги, А.с учетом допустимой деформации поВерхности сварочной ван н ы +10;4 от толщины свариваемой трубы (см. чертеж),Нэ чертеже поз,1 обозначено поперечное сечение сварочной ванны, поз.2 - осиновной материал свариваемой трубы,Применим теорему Пифагора для треугольника А ОС:2Р =- +(й.1 д )-,2 . В 2где Й - допустимый радиус прогиба поверхности сварочной ванны,м;В - ширина сварного шва, м;д - толщина свариваемого материала,40Отсюда находим связь между допустимым радиусом прогиба и шириной сварочной ванньь Пренебрегая величиной 0,01 д, получимОвдТогда давление сил поверхностного натяжения определится из соотношенияо 0,8 а д50 Я 2где о- коэффициент поверхностного натяжения свариваемого материала, Нlм;д - толщина свариваемого материала,м,55 В - ширина сварного шва, м.Численное значение критерия К 2 учитывает следующие факторы: 1) расход плазмаобразующего газа (чем выше расходплазмаобразующего газа, тем ближе к ниж1755706 Режимы сварки даны йри диаметрестолба дуги 0,001 м.Использование предлагаемого способапроизводства особотонкастенных (капиллярных) труб малого диаметра по сравнению с существующими дает рядпреимущес 1.8.0 1, Обеспечивает формированйе сварного шва заподлицо с основным материалом иповышает качество сварных труб до уровняцельнотянутых,2, Упрощает трубосварочное оборудо 5 вание, что обеспечивает непрерывностьпроцесса зв счет исключения звклиниваятруб в фильерном узле.3. По среаненйО с цвльнбтйкутммФ трубээм внзлюгичйого ди 49 ВФтфв себестоимость0 изготовления симаейе более чеею в 4 реза,4, Повыюавтев промзводФелъйость изготовления звготйнж 4 ла ам ва ечвг исключению миогокмтйюм 6 ФмцищйВ 1 зФжйтйи нздорнах, термообработкм и траелеиия,55. Исключветев аврохеввтееть внутренней поверхности, что обеспечивает чистотуВнутмиммх пбябсИФ,Формула изобретенияС т пных труб малбго дзжметрв, вклзбчззОЯРФЙформовку леитм втрубиув звгвевау и сверку ее крома, 6 т л и ч в в М ю Ф с я твм, что,с ивльа повыаеим качества путвм Формирования ее смржие ювв айрииМ 6.004 -5 0,006 м звтэдлице с осиовиым материалом;сварку кромок осущестмяат микроплвзменной дугой с дйвмвтром столба дуги 0,001м, расходам плвзмообрвзующего гвза. 0,00001 - 0,006017 м/с, со скоростью 0,0550 - 0,069 м/с и токе 1, юрвделяемом из соотношения1-Кфд,А,где К = 40000-74000 - коэФфициент, учитывающий условия формирования сварного5 шва заподлицо с основным материалом,А/м;д - толщина свариваемого материала,4нему пределу следует брать значение коэфФициент); 2) скорость сварки (чем выше скорость сварки, тем ближе к верхнему пределуследует брать значение коэФфициента). 5В известном. техническом решений нетсравнения сил поверхностного натяжения-ссилами давления дуги и нет вывода условий,обеспечивающих отсутствие прогиба сварочной ванны под действием сил давлениядуги с учетом ширины сварного шваСущественное отличие предлагаемогоспособа производства особотонкостейных(капиллярных) труб малого диаметра ззключается в том, что нижний предел токадугндолжен гарантировать проплавление Смриваемого изделия на всю толщину, а верхнийпредел тока дуги устанавливают из условиюобеспечения ширины сварного шва, формирующегося заподлицо с основным мвтериалом,При этом нижний и верхний йреМелмтока дуги и все значения тока дуги, леМщиемежду ними, гарантируют формировэнйе 2сварного шва заподлицо с основным материалом,Предлагаемый способ сварки особетон-.костенных (капиллярных) труб малого диа-"метра реализуется следующим образом, ЗОЛенту из стали 12 Х 18 Н 10 Т устанавливают в кассету трубосварочного стана, заправляют в проводку ввода и далее подйбт впрофилирующие пары роликов. Профилирующие ролики постепенно от пары кпаре 3сворачивают ленту в трубную заготовку необходимой Формы. Окончательную сверткуленты в трубу осуществляют в Фильерномузле, который одновременно является микрокамерой и обеспечивает эффективную защиту сварного шва от окисления,В качестве плазмообраэующегб газаприменяют инертный гаэ- аргон, в качествезащитного - смесь газов аргон+водородили аргон. Для защиты корня шва во внутреннюю полость свариваемой трубы подают защитный газ аргон.Режимы сварки представлены в табл.1- 3.Таблица 1авв ававвемм вавававамамаеееееемагеееее меамеееемюммюав1 Расход защитногоРасход газа длягаза, мз/с защиты кооня .шва,1 м /сммюмюммюююмимавимаеемиО,ОО 001-О,ООО 1 З 0,0001 З 0,00017О,00001-0,0001 З О,ОООЗ-О,000 У Толцина Сва роцныйстенки ток, Атрубы, ммююаеаюаеюаО,ОаОЬ б О,ООО 2 О 8-й Скорость сварким/с Диаметртрубые иаввеюмюмюемав евЕ ав аева0,002О,ОО 4 О,ОБ-О,069 0,055-0,069 феюмюммаеююаеюмаемююаеюмммюмиамеемааваи ПоорМение табл..,Н ,ю Пюмееммюмееаююммм ма ююммм вмааавввШирина ава, и КоэФФициентусловий формвания шва К Расход плазмообразуе его газа, мз/сДи айва 994труба а 90.юмммм ваваеюмамаааО,ОО 2 О, ОООЙ "Ъ,400170,0029 О,ОООВ-О,000 Усаа е е М ю м е м а ав ю а ю м ю ее ю ю ав ю ав аа ев ю е маа мюмюеавгмююе и м е м мюю -0,00060,0006 ИООО-й 000 М 000-Ж 0 а 0,00 0,00 ю е м м ю ае и ми ь ев г егы иг г бли анное КоаФФциеусловий Фоированв41,А г гььььг ь гг ггыОоресте расйвйсварен, паавнеоб- сваррвет, н/с ревроцвго иоге неС, нт/с . терала. б тр тру- свареннопй бн, и тек А2 Критерий Чие . ввненекрн ь г е ьь ь г гьг гг ь эзззз,зз40900 Непрева рНорма 5,5 .5,55,5а,в 5882 6,6692 9,862 В бориа Напровар Норма Норма Непровар Норнв 46686 б40006 5,54,998924,0 Ю 24,05982 вр 0060 Норма Норма г гьь тр столба дугравен 9001 иь г ь рине а и и е. Диане абдича 3гг ьь г 0 Ьрииа ь ь КозФФциент условий Фор- нироеаннк еонетрнр ее рСвар"ЪМОкт.к, В:,Фи ток, А сварен еит ио 2 " ч и/с веркнесного натН/И Тщенвсев Рравного нате"Риалади Критерий Численоезнанение критерий п 7 п тр вва,Н ьыг гв.ььгь 66666,677 ЗЭЭЗ,ЗЗ80000 0,0551,327 0055 1,327 0,055 1327 0069 13270,069 1,327 0,069 1,327 0,055 1,327 0,055 1,327 0,055 1,327 о,об 9 1,327 0,069 О 327 0,069 1,327 0,002 9 542 0,0606 О, 0006 О 60 П 5 0,06615 000015 Норнв 0,00 НормаПровсвине 3 0,064 0 602 2 0 0,000 0,006150,00050,00015О,ооог6,6002О,ооог 73333,337 ЗЗЗЭ,ЗЗ8 оооо65000 Норка 0,002 6,002 0,004 0,00040,0004 11 12 Рнаовисанне 6 0,0006 О,ОО 06 0,0006 Норма орка 8 оооа910 О 004 70000 75000 65000 70000 ОровисаниеНорма О,ОО 00 11 0004 1 г о,ооа 0,0 0,6002 НоркаПровсаине о,аооа 0002 75000 П р н и е ч а н н е. Оианетр столба дуги Р 0,001 и. 3 0662 . 7 а 0,662 55.,0 лоог . б 6 0 962 71755706 рректор Н.Бучок Редак Маковс Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 2900 Ти ВНИИПИ Государственног 113035Составитель А.СушкинТехред М. Моргентал ж Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Москва, Ж, Раувская наб 4/5