Способ сварки длинномерных трубчатых изделий в контролируемой атмосфере и устройство для его осуществления

(5)5 В 23 К 9/16 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ СВАРКИ ДЛИННОМЕРНЫХТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ В КОНТРОЛИРУЕЫ 2 1380092 А 1 МОЙ АТМОСФЕРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых иэделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энергетическом машиностроении. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения эа счет улучшения его1380092 25 30 35 40 защиты при сварке изделий из высокоактивных материалов, а также повышение производительности, Для этого свариваемое изделие перед зажимом его в цанге и вакуумированием камеры обдувают потоком защитного газа через дополнительное сопло 28, рд:положенное между цангой 7 и упором 8, Защитный газ подают со скоростью 100 - 125 м/с в течение 2-5 с. Диаметр потока б равен 4-6 брозд, где бизд диаметр изделия в мм. Устройство для сварки длин- номерных изделий автоматизирует процесс выведения горелки с электродом на Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых изделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой области народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энерге гическом лашиностроении,Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет улучшения его защиты в процессе сварки и точности фиксации кольцевого стыка изделия и горелки с электродом относительно друг друга, д также повышение производительности процесса зд счет автоматизации наведения горелки с электродом на стык.На фиг. 1 приведены диаграммы изменения давления защитного газа в рабочей камере, расхода аргона и порядок операций; на фиг, 2 - кинематическая схема устройства; "д фиг, 3 - схема взаимодействия горелки, упора и дополнительного сопла; на фиг, 4- схема устройства с каналами А, Б, В для дополнительнои продувки иэделия защитным газом и ввода и выхода защитного газа из камеры,Способ герметизации осуществляют следующим образом,Перед вакуумированием камеры осуществляют подачу защитного газа коаксиально оси изделий и зажимной цанге, при этом диаметр потока б равен 4-6 бизд, где бизд - диаметр изделия в мм, скорость потока 100 - 125 м/с, время 2 - 5 с. Операцию зажима цанги выполняют в вакууме, При этом было экспериментально установлено, что если в процессе сварки любой из трех параметров особых условий подачи защитного газа (диаметр струи (4 бизд, скорость потока 100 м/с, время обдува 2 с) установить ниже нижнего предела, то на иэделии появляется окисная пленка в виде цветов побежалости сварид, с мый стык с помощью двух скалок 12 и 15, размещенных в камере параллельно друг другу и оси цанги 7. Скалка 12 установлена с возможностью поворота и связана с кулачком 33 перемещения упора вдоль оси цанги 7. Скалка 12 связана с горелкой 19 и через поводок 13 - с упором 8, который закреплен на скалке 15 с возможностью продольного перемещения. Скалка 15 жестко связана с соплом 28 и взаимодействует с кулачком 34 распределительного вала 5. Горелка 19 снабжена электромагнигным фиксатором 27, 2 с,п, ф-лы, 4 ип. 1 тдбл до синеватого оттенка, особенно нд изделии под цангой, Изменение параметров в сторону увеличения приволит толька к неоправданному увеличению расхода аргонд. Способ герметизации длинномерных трубчатых иэделий 1 в контролируемой атмосфере осуществляот с полощью устройства (см. фиг. 2), состоящего иэ рабочей камеры 2, в которую через герметизирующие уплотнения 3 и 4 входят часть распределительного вала 5 и часть шпинделя 6 с цднгой 7 для фиксации и зажигала иэделия 1.В камере 2 соосно цднге 7 расположен подпружиненный упор 8 с датчиком 9, Упор 8 через рычаг 10, жестко закрепленный нд нем, и втулку 11 связан са скалкой 12 через шпонку (на фиг, не показана), Скалка 12 размещена в камере 2 параллельно оси цанги 7 шпинделя 6 и заделана в стенке этой камеры с возможностью поворота вокруг своей оси. На втулке 11 противоположно рычагу 1 О жестко закреплен поводок 13 с возможностью взаимодействия с вилкой 14 скалки 15. Скалка 15 закреплена в стенке камеры 2 параллельно скалке 12 с возможностью продольного перемещения на величину хода пружины 16. На скалке 15 противоположно вилке 14 жестко закреплен кронштейн 17, через который пропущен винт 18 регулировки положения горелки 19 с электродом 20(см. фиг, 3, 4), закрепленной на каретке 21 поперек свариваемого стыка(вдоль изделия 1). Для фиксации положения горелки 19 относительно сваривдемого стыка на каретке 21 выполнен узел ее фиксации, состоящий из закрепленных нд подпружиненном пружиной 22 подводке каретки 21 кронштейнов 23, через которые пропущен регулируемый резьбовой стержень 24. заделанный в стенке камеры 2, с пружиной 25 возврата, втулки 26, контактирующей с электромагнитом 27 и закрепленной на стержне 24 с воэможностью продольногоперемещения, Между цангой 7 и упором 8соосно им расположенодополнительное сопло 28. На дополнительном сопле 28 выполнен вырез 29 (см, фиг, 4), форма которогоидентична форме формирующего щитка 30,насаженного на горелку 19, Дополнительное сопло 28 через рычаг 31 жестко связаносо скалкой 12, на которой расположена пружина 32, заделанная в стенке камеры 2 иконтактирующая свободным концом с рычагом 31, свободный конец которого заделан на эксцентричном кулачке 33(см, фиг, 2,3) распределительного вала 5, на котором впределах камеры имеются два других кулачка 34 и 35 (кулачок 34 продольного перемещения упора 8 и кулачок 35 зажима цанги 7),- С кулачком 34 контактирует ролик 36, жестко связанный со скалкой 15, а с кулачком 35- ролик 37 фигурного двуплечего рычага 381закрепленного в стенке камеры 2, свободный конец которого связан с механизмомзажима цанги 7.За пределами рабочей камеры 2 на распределительном валу 5 расположены зубчатая передача 39, связывающаяраспределительный вал 5 с приводом 40,который электрически связан с датчиками41, 42, 43, и кулачок 44 механизма герметизации уплотнения 45. Кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 связан с втулкой 47уплотнения 45,йпиндель 6 за пределами рабочей камеры 2 связан с приводом 48 его вращения.В шпинделе 6, несущем цангу 7, выполнено отверстие 49, сообщающееся с ней(см.фиг. 4), Отверстие 49 через клапан и каналА связано с откачной системой (на фиг. непоказано), С противоположнОго торца дополнительного сопла 28 выполнено другоеотверстие, связывающее это сопло черезканал В с системой подачи защитного газа.Кроме того, камера 2 через канал Б сообщается с вакуумной системой (на фиг, не показана),За приводом 48 вращения шпинделя 6расположен механизм 50 загрузки и выгрузки иэделия 1 из камеры 2, включающий прижимные ролики 51, 52, оси которыхперпендикулярны продольной оси шпинделя 6, и через соответствующие рычаги 53, 54связаны с кулачком 55, закреплснным навалу привода 56. Наличие иэделия 1 в механизме 50 фиксируется датчиком 57,Устройство работает следующим образом,Перед началом работы устройства приоткрытой камере 2 и отведенном дополнительном сопле 28 выставляют электрод 20горелки 19 относительно упора 8 на величину, равную расстоянию от свободного торца концевой детали до стыка ее с руб аой заготовкой 1. Затем камеру 2 закрывают и приводят устройство в исходное положение, при которой уплотнение 45 раскрыто, 5 цанга 7 разжата, упор 8 находится в крайнем правом положении, горелка 19 на выставленном от упора 8 расстоянии, сопло 28 в отведенном состоянии, ролики 51 и 52 разведены, Устройство подготовлено к при емке изделия 1 (см, фиг. 2 и 4).Изделие 1 из приемного лотка посгупает в механизм 50 загрузки изделий 1 до срабатывания датчика 57 наличия изделия 1. Ролики 51 и 52 опускают на изделие 1, 15 Включают привод 56 подачи изделия 1, которое подают до остановки его упором 8, Сигнал. От датчика 9 поступает на остановку привода 56 подачи иэделия 1 и на привод 40 поворота распределительного вала 5, При 20 повороте распределительного вала 5 кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 поджимает втулку 47 к уплотнению 45, сжимает его, герметиэируя иэделие 1, после чего датчик 41 выдает команду на развод роликов 51 и 25 52 механизма 50 загрузки и выгрузки изделия 1 и на отведение упора 8 от изделия 1, При дальнейшем повороте распределительного вала 5 кулачок 34 через ролик 36 перемещает скалку 15, отводит упор 8 и горелку 30 19 с электродом 20. В это время изделие 1под действием упругих сил уплотнения 45, направленных в сторону упора 8, некоторое время контактируя с последним, следует за упором 8, Кулачок 34 задает синхронное пе ремещение упору 8 и горелке 19, а одновременное с ними перемещение изделия 1 обеспечивает сохран; ость ранее выставленного расстояния между горелкой 19 и стыком изделия 1, В момент снятия упругих 40 сил уплотнения 45 изделие 1 останавливается, а упор 8 под действием кулачка 34 перемещается дальше, Контакт между упором 8 и датчиком 9 размыкается, и сигнал посгупает нэ электромагнит 27, сердечник кого рого замыкается с втулкой 26 и фиксируетгорелку 19 точно против стыка изделия 1.Одновременно с фиксацией горелки 19кулачок 34 останавливает упор 8, При дальнейшем повороте распределительного вала 50 5 под воздействием эксцентрикового кулачка 33 рычаг 31 поднимает дополнительное сопло 28 до тех пор, пока оно займет место упора 8, т,е. ось сопла 28 должна совпасть с осью изделия 1 (см. фиг. 4), Срабатывает 55 датчик 42 и останавливает привод 40 распределительного вала 5, Включают дополнительную подачу защитного газа через канал В (см. фиг. 2), коаксиально продольной оси изделия 1, в направлении, противоположном загрузке изделия 1, обеспечивая)астре:Ги и сварки повторяется, причем гол)(л):у 1 (а сгык настраиваот один раз вс )Л (1 Р)(Ы,"Г)ц-)ог, качества сваренного изделияс УЕС(1 Л(Ют ВИЗУаЛЬ 1(ЫМ ОСМОТРОМ ПО На(,Ч( О ЦВЕГОВ Г(ОбЕга)1(1 СтИ На СВарНОМ СОЕ 0 л т)с сии )1 в месте за;кима цанги,) .; М Р, ИСПЬ(аИЯ ПРОВОДИЛИСЬ На(1:у ).г)(гролю качества по наличиюЪ )1, Л 1;Г(ЛЛО иВа И ЗОНЫ тЕРМИЧЕСКО;1) гси;, РЕЗуЛ(,татЬ ИСПЫ(аНИй ПрИВЕдЕ; 11 т.г 11,5: 1: г Образок) 115)с 1 г(г(1 л,е способ иС, ., Г ,Ссэс)ОГ(5 С). УЛ, (Ц тт), КаЧЕСтВО.:; г Г; Ссгс 11(",И)1 1 ут)1 И )т г)уЧШЕНИя За;:;г;Л)1 ОГ) Ст).1:а И(сЕС а;5 Л:,гИМа ЦаНГОЙс )с;1; ППОЦЕГСоеаРКИ, а (аКжЕ ПОВЫс)г)с.) Вос)ИГЕЛЬНГ)С ГЬ ПрпцеСа За СЧЕТ;1,1, - ;г;с;)Гг Г сг)-;г) 1 "с с, г ,:г г;1) 11)сГ,О"1 с,"сс 1 т 1, . - с 1 Г 5 ) гГ)ИГ;)с-; 1 г.:1 - :;:;:) .и; сос 1 е)а(цее камеру и с)азлещен:1 г В 111 В( 11 НдЕЛЬ С ЦЭНОЙ дяя ггИКСс 1 ЦИИ,ЛГ)т 1,1, И СИСЗЕМу рЫ (аГОВ С раСПрвдЕЛИГт) Г; сЬЫт 1 Г);ЛОМ, КОтарЫИ СаяааН С ГОрЕЛКОй,вакуумную систему и механизм загрузки и ВЬГРУЗКИ ИЗДЕЛ(й, О т Л И ч а Ю Щ Е Е С Я тЕМ, тО. С ЦЕЛ )О ПОВЫШЕНИЯ КаЧЕСтеа СВаРКИ путем улучщения защит( Изделия и произ гтсс,(1 итГльОсти гроц сса пуем автамстиза:ИИ ВЬВОДЕ(ИЯ ЭЛЕКГРОДОВ На СВаР(ВаЕМЫй СгЫК, О 1 О Снабжопо ДОПОЛНИтЕЛЬГЫМ СО- и гг м, располо,конным между цаной и упг)- ром соосно цанг, фгтрмирующим щи(ком, 5-, )асахкенным на горелку, двумя скагками,1380092 10 10 перемещения и связана через жестко закрепленный кронштейн с узлом регулировки положения горелки, а через ролик - с кулачком перемещения упора вдоль оси цанги, а другая скалка установлена с воэ можностью поворота вокруг своей оси,жестко связана через кронштейн с дополнительным соплом и посредством рычага - с упором, который, в свою очередь, через поводок связан с первой скалкой, причем вторая скалка кинемэтически связана с дополнительным кулачком, горелка снабжена электромагнитным фиксатором, в дополнительном сопле выполнен вырез ответно и идентично формирующему, щитку, а цанга через клапан связана с вакуумной системой,1380092 огтавитель Г.Тютченковаехред М,Моргентал Корректор Э,Лончако ктор Т,Зубков аказ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 551 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5