Устройство для подбора режима приварки ленты

(н)5 В 23 К 11/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Башкирский сельскохозяйственный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДБОРА РЕЖИМА ПРИВАРКИ ЛЕНТЫ(57) Изобретение касается сварки давлением, в частности восстановления изношенных деталей механизированнойнаплавкой с использованием электродугового нагрева привариваемой стальнойленты, и может быть использовано притермомеханической обработке и снятииусиления шва путем прокатки шва ролиЖ 1685653 А 1 ком вслед эа сварочной дугой, Цель изобретения - повышение качества наплавки эа счет точности подбора оптимального теплового воздействия источника на ленту при постоянном усилии ее поджатия, Устройство для подбора режима приварки ленты содержит экецентрично установленный сварочный ролик 1 с риской 2 на рабочей поверхности в плоскости его симметрии, На торцах ролика выполнены симметрично друг другу два кулачка 11. Ролик закреплен на свободном конце дополнительноо станка 14, установленного между подпружиненной державкой 6 и цилиндрическим стаканом 10. В отверстиях 15 дополнительного стакана 14 жестко закреплены штифты 16. Второй конец каждого штифта размещен в пазу 17 цилиндрического стакана. Пазы выполнены длиной не менее двух эксцентриситетов ролика. 5 ил.10 15 20 25 30 35 образом фиг, 4),Изобретение относится к сварке давлением, в частности к восстановлению изношенных деталей механизированной наплавкой с использованием электродугового нагрева привариваемой стальной лентььЦелью изобретения является повышение точности подбора оптимального теплового воздействия источника нагрева на ленту при постоянном усилии ее поджатия,На фиг, 1 показано устройство для подбора режима приварки ленты, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг, 1; на фиг, 3 - то же, в статическом рабочем положении; на фиг, 4 - схема построения профиля торцовых кулачков; на фиг, 5 - схема расчета расстояния между источником нагрева и лентой.Устройство состоит из ролика 1 с эксцентриситетом а и отсчетной риской 2 на цилиндрической рабочей поверхности 3 в плоскости его симметрии на минимальном радиусе, посаженного на ось 4 и связанного с плоской контактной поверхностью 5 державки б, имеющей канавку 7, и поджимаемой пробкой 8 тарированной пружины 9, расположенной внутри цилиндра цилиндрического стакана 10. Роликимеет два соосно расположенных кулачка 11 па его торцам 12, профиль 13 которых скользяще контактирует с подпружиненной державкой б и обеспечивает постоянство усилия прижима ролика 1, ось 4 последнего закреплена в подвижно размещенном между державкой б и цилиндром 10 дополнительном стакане 14 с отверстиями 15 под фиксаторы 16, для которых в цилиндре 10 выполнены пазы 17, каждый длиной не менее двух эксцентриситетов а ролика 1.К поверхности 18 образца 19 с центром 0 и радиусом й роликомрадиусом г в зоне 20 деформации поджата лента 21 первона. чальной толщиной по, на расстоянии АВ от которой располагается с постоянной угловой координатой ао (фиг. 5) источник нагрева - электрическая дуга А, горящая между плавящейся электродной проволокой 22 и поверхностью 18 образца 19, На поверхности приваренного слоя толщиной йимеется отсчетная метка 23, оставленная риской 2 ролика 1. Геометрический центр О ролика 1 находится на дуге йй окружности радиусом Й + п 1+ г с центром О,Устройство для подбора режима приварки ленты работает следующим образом, Устройство закрепляют на суппорте наплавочного станка, регулировочной пробкой 8 устанавливают необходимое сжатие тарированной пружины 9 при таком положении ролика 1, когда его максимальный радиус направлен по оси цилиндрического стакана 10 к державке 6. Затем устройство подводят до контакта отсчетной риски 2 и ролика 1 с приложенной к поверхности образца 19 лентой 21 и дают ему в том же направлении осевое перемещение до момента отрыва фиксаторов 16 от опорных поверхностей пазов 17, При этом лента 21 поджимается к поверхности образца 19 с необходимым усилием, создаваемым тарированной пружиной 9, В процессе приварки ленты 21 эксцентриковый ролик 1 получает вращение от образца 19, перемещает через ось 4 дополнительный стакан 14, удерживаемый от проворота фиксаторами 16, скользящими в пазах 17 цилиндра 10 и канавках 7 державки 6, на величину, равную двойному эксцентриситету а ролика 1 при перекатывании его на 180 О, Благодаря тому, что при вращении ролика 1 его геометрический центр О движется по дуге МК, обеспечивается плавное смещение зоны деформации 20 в процессе приварки и, соответственно, плавное изменение расстояния АВ от точки В поверхности привариваемой ленты 21 до электрической дуги А, и. таким образом, достигают плавное изменение степени нагрева ленты 21, от которой зависит при постоянных значениях других параметров режима прочность сцепления ее с основой. Плоская форма контактной поверхности 5 державки б в сочетании са специальным профилем 13 торцовых кулачков 11 ролика 1 позволяет обеспечивать постоянство усилия прижима ленты 21,При вращении ролика 1 его центр 02 движется по прямой, соединяющей центры 0 и 02 вращения образца 19 и ролика 1, Расстояние АВ, соответствующее положениям центров О и 02, изменяется (увеличивается) до величины А В при занятии ими положений 01 и 02 (фиг, 2, пунктирные линии). За один оборот ролика 1 расстояние АВ от электрической дуги А до поверхности В ленты 21 изменяется от минимального значения до максимального, при этом промежуточные значения этого расстояния повторяются дважды,Риска 2 ролика 1 в виде лунки оставляет в процессе приварки ленты 21 на ее поверхности отсчетную метку 23 в форме выступа, используемую в дальнейшем для определения расстояния до места расположения участка качественного сцепления ленты с образцом, Постоянство усилия поджатия эксцентриковым роликом 1 ленты 21 в процессе ее приварки на образец 19 обеспечивают кулачки 11, специальный профиль 13 которых строится следующимВычерчивают находящиеся во взаимном контакте образец 19 с привареннымслоем толщиной Ь 1 и эксцентриковый ролик1 в положении, когда отсчетная риска 2 наего рабочей поверхности находится в точке 5контакта (зоне 20 деформации ), При этомположении эксцентриситет а ролика 1 располагается на прямой, соединяющей центры 0 и 02 вращения ролика 1 и образца 19,На этой прямой на произвольном, но несколько меньшем, чем радиус г ролика 1,расстоянии наносят точку М, соответствую-.щую постоянному положению контакта толкателя 6 с профилем 13 торцовых кулачков11, Затем вычерчивают дугу ММ окружности 15радиусом В+ Ь + г, по которой перемещается геометрический центр О ролика 1 приего вращении,Учитывая это перемещение, а также перемещение центра 02 вращения ролика 1 20по прямой ОМ на величину 2 а при его повороте на 180, строят достаточное дляполучения точного профиля кулачков количество (6-8) треугольников, одна сторона которых равна эксцентриситету а, две другие 25- расстояниям от точки М контакта толкателя 6 с профилем 13 кулачков 11 до соответствующих положений геометрическогоцентра О ролика 1 и центра 02 его вращения, При этом одна из вершин (точка М) 30треугольников всегда общая и является точкой контакта толкателя с кулачком, а дведругие соответствуют положениям геометрического центра 01 ролика 1 и центра 02его вращения. 35Для определения точек профиля 13 торцовых кулачков 11 каждый из этих треугольников поворачивают по часовой стрелкетак, что вершина, соответствующая положению геометрического центра 01 ролика 401, не отрываясь, скользит по дуге Мй, авершина, соответствующая положениюцентра 02 вращения ролика 6, также не отрываясь, - по прямой ОМ до совмещенияего стороны длиной а с осью симметрии ОМ 45эксцентрикового ролика 1 в исходном егоположении,На фиг. 4 показаны треугольникии Ус общей вершиной М, положения этих жетреугольникови У после их поворота и 50найденные таким образом точки 2 и 5 профиля 13 кулачка И, Подобным образом находят и другие точки, соединяя которыеплавной кривой, получают полупрофиль кулачка. Поскольку профиль торцовых кулачков симметричный, другая его половина является зеркальным отображением построенного полупрофиля.В принятой расчетной схеме (фиг, 5) точка А соответствует месту расположенияэлектрической дуги и определяется углом а отрезок АВ на прямой А 01, соединяющей точку А с геометрическим центром 01 ролика 1, является кратчайшим расстоянием от электрической дуги А до поверхности (точка В) привариваемой на образец 1.9 ленты 21 и определяется по формуле ,1 Р),КЬг 1 + Й - 2 К ( Р, + 2с о эК о - с,1- 2 -о1+6,2-Й с 05- -дгс.а2с 1 пЪ311О С 05 5 -(2) где В - угол поворота ролика относительно его геометрического центра,Максимальное значение угла а достигается в случае, когда прямая, равная эксцентриситету а, получаемая соединением центров 01 и 02, перпендикулярна оси 002. Ч резмерное приближение поверхности ленты к электрической дуге, т.е, уменьшение расстояния АВ, приводит к ее расплавлению и при АВ = 0 (когда а, =а 1 пах) - к полному нарушению процесса приварки, Поэтому необходимо выполнение условия аоа 1 пах Наибольшее удаление поверхности ленты от электрической дуги имеет МЕСТО ПРИ а = - а 1 пах .В формулах (1) и (2) дано выражение расстояния АВ через угол поворота/3 ролика 1, Для практических целей наиболее удобно в дальнейшем представить искомое расстояние АВ через длину дуги , отсчитываемую по поверхности приваренной ленты от отсчетной метки 23 до определяемой зоны качественного сцепления и равную длине дуги О 2 по поверхности ролика 1.Для определения угла/3 по длине дугивыписывается уравнениеК5 и (Ссо - х (Р Р= - - огсзК . 11+-СО 5 (Ф о 0( ф)(3)Для решения этого уравнения применен метод простой итерации Р п(х.- (р И(4) где а 1 - угол, определяющий положение зоны деформации и находится из выра- жениягде и,= 30 40 50 Доказана сходимость этой итерационной процедуры при лк)бом выборе начального приближения Ро. Для обеспечения более быстрой сходимости процесса (4) начальное приближение/3 выбирают следующим образом;п(М.,-ж,1Й -" - - ОРся )1"к+6,ф - Ксали(М.В,) саввах/2, если и - четное; япзх/2, если и - нечетное,где1 - означает целую часть числа.Ввиду высокой скорости сходимости процесса (4) для достижения принятой точности (0,0001) достаточно сделать 3-4 итерации.Длина приваренной на образец 19 ленты 21 должна быть не менее длины окружности ролика 1, для чего ее приваривают за один полный его оборот, Тогда на этой длине ленты будут дваждь повторяющиеся участки, приваренные при одинаковых расстояниях от электрической дуги. Следовательно, прочность сцепления ленты 21 с образцом 19 по ее длине будет различная, что обусловливается различной степенью ее нагрева.Сцепление приваренной ленты 21 с образцом 19 определяют известными способами, например, металлографическим,отслаиванием ленты и др., в результате чегонаходят ее участок с максимальным сцеплением и измеряют длину Е. ленты от этого участка до отсчетного выступа 23 на ней.Имея длину ., а также радиусы В и г соответственно образца и ролика, эксцентриситет а, угол ао, определяющий положение электрической дуги на поверхности образца, первоначальную толщину по ленты и толщину п 1 приваренного слоя по формуле (1) или пользуясь программой, рассчитывают оптимальное расстояние АВ.П р и м е р. На установке для восстановления деталей электродуговой приваркой металлической полосы была приварена на образцы диаметром 120 мм из стали 45 лента толщиной 1,0 и шириной 12 мм электродной проволокой СвГСТЮЦА диаметром 1,6 мм использованием предлагаемого прижимного устройства с роликом диаметром 70 мм и эксцентриситетом 10 мм. Приварку ленты производят при постоянном усилии ее прижатия роликом 920 Н и угле, определяющем положение электрической дуги на поверхности образца, равном 20 О, Толщина приваренного слоя (ленты и прослойки) 2,0 мм.Максимальная прочность сцепления ленты с основой, установленная методом отслаивания и анализом микрошлифов, найдена на двух участках ленты, расположенных на расстояниях 31 и 104 мм от отсчетного выступа, оставленного на ней отсчетной меткой на рабочей поверхности ролика. Соответствующие им расстояния между лентой и электрической дугой, полученные в результате реализации программы, составили 7,37 мм (при ( = 31 мм) и 7,32 мм (при 1 =104 мм).Полученные результаты свидетельствуют о том, что устройство позволяет упростить подбор оптимального режима приварки по тепловому воздействию источника нагрева на ленту, повысить точность определения этого режима, сократить трудоемкость экспериментов при определении оптимального расстояния между источником нагрева и привариваемой лентой, сэкономить металл для изготовления образцов.Устройство может быть применено при т,момеханической обработке и формировании наплавляемого слоя металла прижимным роликом, а также при снятии усиления шва путем прокатки его роликом вслед за сварочной дугой.Формула изобретения Устройство для подбора режима приварки ленты при восстановлении деталей машин сваркой давлением, содержащее цилиндрический стакан с размещенной внутри него подпружиненной державкой. сварочный ролик, эксцентрично установленный на оси его вращения с риской на рабочей поверхности в плоскости его симметрии, и источник нагрева ленты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности подбора оптимального режима теплового воздействия источника нагрева ленты при постоянном усилии ее поджатия, оно снабжено дополнительным стаканом с двумя диаметрально выполненными отверстиями, установленным между державкой и цилиндрическим стаканом с возможностью осевого перемещения, запрессованными в отверстия дополнительного стакана штифтами, цилиндрический стакан выполнен с двумя диаметральнорасположенными сквозными пазами длиной не менее двух эксцентриситетов ролика, в которых размещены штифты дополнительного стакана, ось сварочного ролика закреплена на свободном конце дополнительного стакана, ролик выполнен с двумя расположенными на его торцах кулачками и установлен с воэможностью взаимодействия образующими поверх ностями кулачков с торцом державки.1685653 Составитель В,ЗотинТехред М,Моргентал Корректор М.Шарошиъ актор О,Голова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3559 ВНИИПИ Тираж суда р ст вен ного комитет 113035, Москва, Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС