PL 70 928 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest urzadzenie do spawania obwodowego elementów rurowych skoncentrowanym strumieniem energii w postaci wiazki laserowej, plazmy lub wiazki elektronowej. Spawanie obwodowe rur znajduje zastosowanie przy produkcji elementów rurociagów, armatury i instalacji przemyslowych. Do przeprowadzania procesu spawania stosuje sie znane konwencjonalne metody spawania MIG, MAG lub TIG. W metodach tych luk elektryczny powoduje stopienie brzegów laczonych elementów rurowych i wytworzenie trwalej spoiny. Spawanie moze byc prowadzone recznie lub w sposób zautomatyzowany. Spawanie skoncentrowanym strumieniem energii, zwane spawaniem laserowym, nalezy do nie- konwencjonalnych technik spawalniczych wykorzystywanych w technikach wykonywania polaczen nierozlacznych. Specyfika tych technologii sprawia, ze sa one coraz czesciej wykorzystywane do wyko- nywania polaczen materialów uznawanych dotychczas za trudno spawalne badz tez niespawalne. Wy- konywanie polaczen z wykorzystaniem skoncentrowanego strumienia energii, czy to w postaci fotonów, elektronów czy strumienia zjonizowanego gazu, nie wymaga stosowania materialu dodatkowego w po- staci spoiwa, jednak konieczne jest bardzo dokladne dopasowanie krawedzi laczonych elementów oraz wczesniejsze ich przygotowanie. Elementy rurowe, ze wzgledu na bardzo waska strefe oddzialywania promienia laserowego na spawane krawedzie, musza bardzo dokladnie do siebie przylegac. Dodatkowo powierzchnie czolowe musza byc oczyszczone z nalotów i nagarów, na przyklad poprzez szlifowanie. Bez wczesniejszego przygotowania krawedzi spawanych rur wystapia liczne niezgodnosci spawalnicze w spoinie. Specyfika procesów metalurgicznych wymaga czesto wstepnego podgrzania brzegów mate- rialu przed spawaniem do temperatury okolo 200–250°C, a po jego zakonczeniu element musi byc odprezany przez powtórne nagrzanie do temperatury rzedu 600–650°C. Ma to na celu uzyskanie wla- sciwych parametrów mechanicznych spoiny oraz unikniecie pekniec powstajacych podczas stygniecia. Wymaga to skomplikowanych operacji transportu elementu lub montazu urzadzen grzewczych na brze- gach laczonego elementu, które musza byc wykonane szybko, by uniknac zbyt duzego spadku tempe- ratury. Podgrzewanie materialu odbywa sie z wykorzystaniem mat indukcyjnych badz palników gazo- wych. Klopotliwe w tym przypadku jest szybkie usuniecie dodatkowego oprzyrzadowania, tak aby zachowac odpowiednia temperature poczatkowa, która powinna wynosic ok. 200–250°C. W przypadku spawania laserowego, ze wzgledu na mniejsza objetosc stopionego materialu i niewielka w stosunku do metod konwencjonalnych ilosc wprowadzonego ciepla, kwestia przygotowania laczonych elementów nabiera jeszcze wiekszego znaczenia z uwagi na bardzo szybkie stygniecie spoiny. Znany jest z opisu patentowego PL 220 847 sposób spawania laserowego stalowych slupów zbiez- nych w sposób ciagly z wykorzystaniem techniki przechwytywania, polegajacy na tym, ze uprzednio przy- gotowany stozkowy pólprodukt slupa poddaje sie zespawaniu laserem w nieprzerwanym przebiegu, przy czym szczeline pomiedzy krawedziami laczonego pólproduktu slupa utrzymuje sie, korzystnie poziomo. Laczone krawedzie pólproduktu dociska sie przy pomocy dociskowych elementów, rozmieszczonych obustronnie w sasiedztwie szczeliny, jak równiez po przeciwnej stronie szczeliny. Slup cylindrycznie zbiezny jest uksztaltowany w formie wydluzonego stozka i zaopatrzony w rozciagajaca sie na calej jego dlugosci spoine o grubosci spawanego materialu, wykonana za pomoca lasera. Znana jest z publikacji KR20100047618 metoda spawania laserowego elementów rurowych oraz pretów z wykorzystaniem zgrzewania tarciowego. W metodzie tej spawane elementy rurowe umieszcza sie w uchwytach obrotowych, a nastepnie dociska i zgrzewa poprzez tarcie powierzchni czolowych rur o siebie. Polaczone elementy rurowe i podgrzane tarciem obrotowym traktuje sie w miejscu ich zgrzania wiazka laserowa, co powoduje trwale ich zespawanie. Podgrzane w skutek tarcia obrotowego laczone elementy ulatwiaja i przyspieszaja proces spawania laserowego Urzadzenie do spawania obwodowego elementów rurowych skoncentrowanym strumieniem energii posiadajace korpus, na którym zainstalowane sa obrotowe uchwyty tokarskie, charakteryzuje sie tym, ze jest wyposazone w dwa wzbudniki indukcyjne, utrzymywane w zadanym polozeniu wzgle- dem spawanych elementów rurowych za pomoca odchylanych ramion przymocowanych obrotowo do korpusu urzadzenia. Zaleta rozwiazania, wedlug wzoru uzytkowego, jest ograniczenie ilosci stosowanych operacji technologicznych, które pozwala na zwiekszenie wydajnosci procesu spawania laserowego. Wstepne podgrzanie laczonych elementów do zadanej temperatury wzbudnikami indukcyjnymi nie wymaga sto- sowania dodatkowego oprzyrzadowania w postaci mat indukcyjnych lub palników gazowych, jak w przy- padku dotychczas stosowanych urzadzen. Pozwala to na znaczace przyspieszenie procesu spawania, PL 70 928 Y1 3 poprzez wyeliminowanie koniecznosci recznego mocowania i demontazu elementów grzejnych na spa- wanym elemencie. Zastosowanie pary wzbudników indukcyjnych ulatwia ogrzanie spawanych elemen- tów rurowych na calym obwodzie i utrzymanie zadanej temperatury. Przedmiot wzoru uzytkowego zostal przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat pogladowy urzadzenia w widoku z boku, a fig. 2 – przekrój spawanego elementu rurowego z umiejscowionymi wzbudnikami indukcyjnymi. Urzadzenie posiada korpus 7 zainstalowany na przesuwnym lozu tokarskim. W obrotowych uchwytach tokarskich 2, mocowane sa spawane elementy rurowe 1. Urzadzenie wyposazone jest w pare wzbudników indukcyjnych 4 zainstalowanych na odchylanych ramionach 6 przymocowanych obrotowo do korpusu 7. Wzbudniki indukcyjne 4 umiejscowione sa po obu stronach spawanych elementów ruro- wych 1 i podlaczone sa do zródla zasilania, nie pokazanego na rysunku. Urzadzenie wyposazone jest w generator 3 skoncentrowanego strumienia energii 5 ogniskowanego w miejscu styku krawedzi spawa- nych elementów rurowych 1. Odchylane ramiona 6 umozliwiaja ustalenie polozenia wzbudników induk- cyjnych 4 w optymalnych odstepach od elementów rurowych 1, w zaleznosci od ich srednicy. Spawane elementy rurowe 1 mocuje sie w uchwytach 2 przyrzadu spawalniczego, wyposazo- nego w generator 3 skoncentrowanego strumienia energii. Uchwyty 2 utrzymuja i ustalaja wspólosiowo rury 1 oraz umozliwiaja ich jednoczesny obrót z zadana predkoscia. Polozenie ramion wysiegników 6 ustala sie tak, aby odleglosc pomiedzy zewnetrznymi sciankami rur 1 a wzbudnikami indukcyjnymi 4 wynosila okolo 3–5 mm. Proces spawania rozpoczyna sie od nagrzania brzegów laczonych elementów rurowych 1 do temperatury okolo 200–250°C za pomoca wzbudników indukcyjnych 4, przy jednocze- snym ruchu obrotowym elementów rurowych 1 z niewielka predkoscia, majaca na celu równomierne ich nagrzanie. Po osiagnieciu zadanej temperatury zwieksza sie predkosc obrotowa do takiej wartosci, aby predkosc liniowa zewnetrznej scianki rury w miejscu skupienia ogniska 5 skoncentrowanego strumienia energii wynosila okolo 0,5–2 m/min. Ognisko 5 wiazki skoncentrowanego strumienia energii z genera- tora 3 kieruje sie w miejsce styku elementów rurowych 1. Podczas oddzialywania ogniska 5 skoncen- trowanego strumienia energii spawane elementy rurowe 1 wykonuja obrót o kat 360 stopni, tak aby powstala spoina na calym obwodzie. Nastepnie, wylacza sie generator 3 skoncentrowanego strumienia energii i zmniejsza sie predkosc obrotowa zespawanych elementów rurowych 1 do poprzedniej warto- sci. Pracujace w dalszym ciagu wzbudniki indukcyjne 4 podgrzewaja zespawane rury 1 w okolicy po- wstalej spoiny do temperatury rzedu 600–650°C. Po wylaczeniu zasilania wzbudników indukcyjnych 4, zespawane rury stygna w sposób swobodny. Po ostygnieciu elementów rurowych 1 do temperatury okolo 50–100°C nastepuje zatrzymanie ruchu obrotowego i zakonczenie calego procesu spawania. PL PL