RO127504A0 - Masă vibratorie pentru sudare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o masă de sudare cu suprafaţă de lucru vibrantă, pe care produsele destinate operaţiei de sudare sunt supuse, pe toată durata sudării şi răcirii, unui câmp de oscilaţii mecanice de amplitudini ridicate, ce stimulează germinarea forţată a grăunţilor formaţi în timpul solidificării cordonului de sudură, şi ce realizează detensionarea zonei la temperaturi ridicate. Masa conform invenţiei este constituită dintr-un schelet (2) metalic, dotat cu minimum patru elemente (3) elastice, cum sunt tampoanele de cauciuc sau arcurile metalice, care susţin o placă (1) vibrantă realizată din tablă de oţel cu grosimi cuprinse între 10...12 mm, pe care produsele (18) destinate sudării sunt fixate cu nişte opritoare mecanice sau magnetice, în cele patru colţuri ale plăcii (1) vibrante sunt montate sistemele elastice (4 şi 5) stânga şi, respectiv, dreapta, pentru reglarea frecvenţei de rezonanţă, un tampon (6) de contact pentru preluarea vibraţiilor generate de excitatorul (7) electrodinamic, suprafaţa sferică a tamponului (6) stabilind un contact punctiform cu suprafaţa planăa răcitorului (8) cu apă; excitatorul (7) electrodinamic este fixat pe o placă (9) culisantă, protejată de nişte tampoane (10) de cauciuc, care poate culisa pe verticală pe un ghidaj (11), un sistem (12) de reglare lungime-presiune, întreg scheletul (2) metalic sprijinindu-se pe patru picioare reglabile pe înălţime, aşezate pe tampoanele amortizoare (15) din cauciuc, frecvenţa de lucru a excitatorului electrodinamic pot varia între 20 Hz....20 kHz, prin acţionarea unui generator (16) de joasă frecvenţă, ale cărui semnale sunt amplificate de un ampli

Description

Masă vibratorse pentru sudare

Invenția se refera la o masă de sudare cu suprafața de lucru vibrantă și astfel produsele supuse operației dc sudare se află sub acțiunea unui câmp de oscilații mecanice pe toată durata sudării și răcirii până la atingerea temperaturii de cca. IOO°C.

Din literatura de specialitate este curm:·cută intlucnța favorabilă pe care Ie au vibrațiile mecanice induse în timpul sudării, asupra caiitati: îmbinări?c»r.

|l] Shigeru Aoki. Tadashi Nishimura. Telsitmara Hir.f: 7ok}o MC'T.k Reduction Method for Residuai Stress of Welded Joini t.sing Rardo-.f'. Structural Mechanics in Reactor Technology ( SMiR'D Prague. 2003 [21 Kuo Che-wei. Wu Weite: i ne Microstructure Chractherization of Syncronous Vibration Welding“.Scripta Material ia. 2000,nr.42 [31 Jiromaru Tsujino. . Ultrasonic Butt Weldir.g of Aluminium and Stainless Steel Specimens Using a 15kHz Weloing Systems''. Jpn .l.Pip s..1999. nr38 [4| Jvoti Prakash. .“A Rewtev on Soli dl Âcution .rad Change m .vk-cmmîcal Pfooenics under Vibratory Welding Condilion”: Internaron;·! .lournal of fînumctrmg Seicncc and Technology: vol.2(4). 2010 |5I Dommaschk Claudia: Beitrag zur Gefugeheeinf.ussung erstarrendcn Metallst.-hmclzen durch Vibration, Dissertation. Tecchnische l nhersitat Freiberg. 2C03

Autorii acestor lucrări au pus în evidență finisarea granulație! în cordon. d>fo.·ia spor'tă ia limita cordon-metai de bază. incluziuni o.c gaze ir ai reduse. : im sarea st!.<iurii de tip Widmanstătlen. reducerea deformațiilor. reducerea durăăți: ș> ;θ’·ΐ!.ί'·ιίΐο· ^;n^!er·:.· ic zona influențată termc-mccanie. sporire?, rezilierile⁷ bum mir:·;.

In marea majoritate a cazurilo:· descrise n literali re de speeia'iiat.:· c,mimam. vibraiid^ sunt induse in zona metalului torni, prin imcmcclim formei de a< ;’.c>s resoec’n r.rir, ?rct:l electric. Acest lucru prezintă dezavantajui că energia ac- acovare u <cm:i suoate Ρλϊρ tcJiee. mc amplitudinea oscilațiilor materialului esu extrem dc mic., și astfel. mectui rechemi tensiunilor interne esle foarte scăzut. Un ah. dezavantaj este aceia că generarea cscîlațiiio.¹' mecanice fost efectuată în domeniul oscilațiilor uitrasoaice prooiise cu silitorul mm- u-xcilatoare inagnetostrictive sat: piezoeiectrice. care gecereaz.. oscilații de frec'-eniă mfoă. dar de foarte mică amplitudine. Alt dezavantaj ce care îl piezintă >mch. Uic^ări dc specifoitme este acela că detensionarea îmbinărilor sudate este realizată pr'-n vibrarea consiucției cîimă efecruarea sudării (vibratory stres:- relief -VSR). caz în care vfor.’.tnie nu acționează asum? procesul·, ι de cristalizare ai cordci-umi sudat.

Scopul invenție! este acela de a înlăture cczavaniideic scr.maiafc. nrin cpvcc ea n,.- -picj durata sudării și răcii 4 ciorapi re amoiiludine mă mm mmc care -’ă -formie?;; umimr-mm i'ertfoă in corde-nui allm m curs de Sid-mocarc ;i m ;cek:si cr-· să fcad/C'’; >u ’rOuvfo rr rac ciutensionarca zr ,ι?! miluciimfc ie··.mc.

Cercetai··ie emctuate ce emv g ezentei re-.cnși: ..u arâtre că < ebccd reedcă; rece transformărilor care se produc r.·. mater-aieie ifo reseior irafomeitie cermicc. au !.’;· sub influența unor oscilații mecanice -je ampiin.'dme care, resoecliv ir condb.ii ce mzommiă a

u <Ν·2 012-00051-2 3 JAN 2012 sistemului. Rezultatele obținute pe epruvete Jomini destinate încercării de călire frontală au fost dezvoltate în lucrarea:

[6] Luca Mihai. Cercetat·! privind influenta cam surilor de oscilații mecanice asupra transformărilor produse la tratamente termice, teza de doctorat. Universitatea Transilvania Brașov. 2007.

Trebuie menționat faptul că în lucrarea [6j se evidențiază influența rezonanței asupra transformărilor care se produc îa căliră. revenire și îmbătrânire, iar rezultatele obținute în domeniul tratamentelor termice stau la baza extinderii aplicațiilor și în domeniul sudării, respectiv la dezvoltarea prezentei invenții. Masa de sudare care face obiectul prezentei invenții nu are nici o legătură cu rezultatele obținute și publicate referitoare ia aplicarea vibrațiilor în timpul tratamentelor termice.

La baza dezvoltării acestei invenții stau și experimentările efectuate pe un model experimentai realizat pe baza unui brevet OSIM mai vechi[7| Luca V., Andreeseu f.. forje A., lovănaș R.. Bogdan I., instalație pentru detei’.sionarea ia sudarea automată, brevet de invenție OSIM nr. 79949

Rezultatele obținute pe Instalația realizată au fost concludente ș au fost publicate:

|8| Luca V., Machedon T.. Fătu S.. Cercetări privind detensionarea electromagnetică a îmbinărilor sudate sub strat de flux. rev. Sudura nr. 3. 1997'.

In acest caz. oscilațiile mecanice au fost generare într-un mod cu totul diferit decât cel propus în prezenta invenție, respectiv cu un eleetromagnes a cărui câmn magnetic se închide prin produsul supus sudării, deci procedeui poate fi aplic.:;!, numai pe.nru sudarea maierialelor feromagnetice.

Au fost cercetate numeroase brevete, dar orincipia.·. prezenta invenție diferă fundamenta! de toate acestea. Reprezentative sunt următoare.e brevete:

[9] US 5836897/1998, T. Sakurai. H.Nagazumi. KJ-iiiii: Ultrasonic Irealmcnt appamtus

110] US 7754033/2010, T. Ishikawa. K.Nakashima. Γ. Nose: Mehod of improvement of toughness of heat affected zone at welded joint of steei plate [I 11 US 7121447'2006. T. Moșea. P. Ludlke: Ultrasonic vvelding apparatus.

Aceste brevele se referă ia generarea in îmbinările sudate de oscilații mtrasonice de mica amplitudine, dezavantaj care a fost semnala*, mai înainte.

Dezavantajele prezentate pot fi eliminate pirn aplicarea prezentei invenți’. a cărui scon este de a asigura un proces de suuare în caro gran.iiațiu· din cordonul de sudură să fiu finii și omogenă, difuzia la limita cordon - metal de oază să fie snorită. incluziunile dc gaze. im.'U.-1 v de hidrogen din cordon să fie mult di.minuaie. df.riialca și tensiunile din zona influențată ’.er.mc să fie substanțial micșorate

Problemele tehnice pe care '.: rezolvă invenția sunt

Excitatorui eiectrodinamic poate ger era osci ații de mare putere cu frecvențe dc 2i)Hz-20kHz. în întreg tiΪ p;odus saou' sudării, implicit in topitură în curs dc solidificare din cordon:

Prin înclinarea excitalorului eiectrodinamic cu a 6 - 30° pot fi modificate frecvențele de rezonanță pe diferitele armonic, în limite foarte largi;

frecvențele de rezonantă și ampli tub ir«ea oscfo.fofor este stabilită penr·.· fiecare ufo de produs, cu un sistem accelerometru-vibrometru:

Masa de sudare poate fi utilizată și pe-.ifu .letensionarea mecanică aplicată după Sudare;

(Χ-2 Ο 1 2 - Ο Ο 0 5 1 - 2 3 JAN 2012

Pe masa de sudare pol ti sudate produse din materiale L-roase sau neferoase, prin utilizarea unor procedee de sudare cu flacără sau procedee de sudare cu arc electric (cu electrozi înveliți. WIG. MIG. MAG).

Produsele sudate pe masa vibratorie sun; calitativ superioare: Aspectul solzilor;

Microstructura finisată:

Porozitați reduse:

Tensiuni interne reduse:

Deformații reduse:

Reziliență și alungire ia rupere sporite.

în continuare se prezintă un exemplu de realizare a invenției cu referire la 1 tgtri'c !și 2.

Fig.l. Exemplu de realizare a mese; vibratoare de sudare - vedere din profil) Fig.2. Exemplu de realizare a mesei vibratoare de sudare ‘vedere de sus; Fig.3. Secțiune AA

Fig.4. Secțiune BB

Conform invenției, masa de sudare are în componență o placă vibrantă :. așeza;ă pe scheletul metalic 2. prin intermediul elementelor elastice 3. Placa vibrantă ; imlc executată din oțel cu o grosime de 10-12 mm și pe aceasta se vor așeza produsele 18 care u'-meză a fi m-piise operației de sudare. în cazul unor produse cu nașă redimă. care sub acțiunea ·. ii rații lor se ·. m mișca pe suprafața plăcii vibrante, acestea vor fi imobilizate- cu a\utOAl unor oprimare cu fixare mecanică sau magnetică. Scheletul metalic 2 este realiza; din pmdk lamimtie mamhîate prin sudare. Elementele elastice 3 au rolul de a prelua greutatea plăcii tiirainc· și a pmmimim;; - mmm sudării, precum ș_: de amortizare a vibrațiilor care ->e transmit scheletului m.-sel. Sui îărui elementelor elasiicc este de mimim oatA. dai poa..e r'i .r-aprai. iz 1 ancție Jv supta ima măcd vibrante. Aceste elemente elastice r-ot li fi_c tampoane aia cauciuc, dara în timmk a.mmm cjm vibrantă nu depășește mmnerazm. ce ^;2C^JC. fie iccmi din mei dacă te; loemteru mm -mire

La cele patru colțuri am omm 'Amame ΐ suim phsate sisumm eiusfcc ct. pmîcmm.țmm reglabilă, sistemul elastic stânga 4 și sistemul elasvc dreapta 5. Cempohenteb acestor sixeme sunt detaliate în figura 3. Roiul acestor sisteme este acela de a modific a frecvența de rezonanță a ansamblului placă vibrantă + produs supus sudări:. n-rin modificarea ter.siuniicr din cm mm

La un capăt al plăcii vib>-ar.te. la mijlo.· este f xa·. u-r.ipunul d·.- contact ό ·. mmmm a - A Tamponul -x orc rolul de premare a vibrațibe· generate -m vvcilammi Joci;mfirmmm ' z j·. transmitere a acestora către pmmi '-ribraruA m A- sic· m mmmme summ Smmm mmmm c rm care mm preluate viimmilc este m.mcă -i mm ·,< amfim -m cmmm? οαζ.αογιο m.immm plană a răcitorului 8. Am?si rămrnr î.x d-mm teluri med de ?. ummmm mrmtiAe or Arm u.,· emmtamru! e;ec:.mdimimle -.pm placa vibrantă m de a mc -fm trarmmitmma mfim: ac ia ; m..:. vibrantă --pfe membranele exciiatorului. Răcitcrui atv o cm.itate prm cam circum am. '-a·.răcii a.

ί-.xciiaiOf-j: efimamamarnic ⁷ este fixat m- o mm cm; sântă 0. mmmmmc ciad im.pmmh’ din cauciuc 10. Acest ansamblu ?. '1. :0 perne d mm as A m rnmmuâ p.-j'. .iilisax mr mmsrnm ' ' Prii'· aeeusră deplasa·?. x? ki-ric mâ con.ac.A m: pi. m_; ·. mantă. Petira po Amm;.) m est-..ti m α-λϊ se ammmemă amm· mmc-mAm cm mgimm mmm - a mm? ^:2 mietafiu in mm m p-iz

<\2 0 1 2 - 0 0 0 5 1 -- F)

3 JAN 2012 deplasarea pe verticală ansamblului 7. 9. 10 si prin regi crea sistemului 12, se modifică poziția punctului de contact dintre tamponul 6 și răciiorui 8. l-rin modificarea poziției punctului de contact, sunt influențate condițiile de propagare a unaeior elastice, respectiv se modifică frecvența de rezonanță a întregului sistem mecanic, i a ci ferite reglaje pot fi generate în placa vibrantă, unde longitudinile, transversale sau de suprafață. Experimentele efectuate de autori au evidențiat faptul că o înclinare cu unghiuri a ~ 0... 30° est? suficient pentru acoperirea tuturor necesităților.

Deoarece în timpul sudării în zonă sar stropi incandescenți de metal, pentru protejarea excitatorului și a sistemelor de reglare este prevăzut paravanul de protecție 13.

Scheletul mesei de sudare se sprijină pe patru orJoare care au ia capete un sistem cu șurub de reglare a înălțimi! și adaptare la neuniformirățile soiului 14. Contactul cu solul se realizează prin tampoanele amortizoare din cauciuc 15, evitându-se astfel tmmmfierea vibrațiilor către alte echipamente c-π vecinătate

Frecvența și amplitudinea osci ariilor produse ce excitatrofi electodinamic pot fi modificate în limitele 20 Hz - 20kHz prin acționarea generatorului c'c pasă frecvenă 16, a cărui semnale sunt amplificate de am,: iii câtor a! de ci sere 17.

Produsele supuse sudări 18, pot fi suoate orir coprocedeu cu flacără sau electric, în funcție de sursa 19 utilizată.

în figura 3 sunt prezentate principalele detaî i constructive sie sistemitlu'i·! elastic stânga 4 și sistemului elastic dreapta 5. Fz in fisura 4 esie prezentat principiul sistemului de reglare lungime-presiune 12.

Prin acțiuni asupra sistemului 5.1 format dinu-o ciuluță și o contrapmliță. manșon:! 5.2 se deplasează peste ii-a filetată 5.4 și astfel se mod;fiul pretensiorsarea arcului 5.3. Ateiașî pretensionare se va produce >i m arcul din partea stângă 4.1. Prin modificarea preiensi-.narii arcurilor suni modificate condițiile de rezonanță aîe plăci, -.ibrante >. Amplitudinea osclhiiilor. la frecvențele recomandate a fi utilizate ia sudare fi'=- 0.5 - :5kHz). es;e relativ mică do om inul sulimiicr de mi!; metru. Deplasările în pian orizontal >u^! t permise prin ifiuneeare:! zum.iuniiiui 5.2 și a tijei lise fifiț în gmr:ie cc-.espunzmocro vfiw sc.ieletui rr esei

Referitor ia figuia 4, prin deplasarea pe v-~rt:.:aiă a oiăfi: cuiisante 9 pe ghidajele 11 se va modifica poziția excitaroruiui 7. Pentru a putea trem mito: osciiațfie mecanice spre piacm vibrantă 1, este necesar un contact permanent î.'tre ififitoofi 8 ș' tameorm¹· cu suprafață sferică 6. Acest lucru se realizează pm rotirea excit fiorului 'fi¹. șurui axe> scle transversg'e și ifi.wa în poziția dorită, cu sistemul de blocare prevăzut de conștr·,;torul e.A?Î2fi?ruiui. Prir. sessuirus.S'Oa manșonului 12.2 se adaptează lungimea dfita'Ά i dintre ram:! exc^:ra’??ru!ui și tasocor .1 z:· cap sferic. Reglajul se realizează astfel încât mem-oraneie s.asfice aie οχοΐάίοΆ.,: s? ''fi tensionate printr-o deformare ale acestora cu or. 1 - -m Poziția ciontă e^.te oasfiatâ pfin blocarea plăcii culisante 9. pe ghidajele 11 și a manșem. mî filetat 12.2 pe șurub.fi răctorifiu; « cu piulița de blocare 12 fi

Claims (4)

1. REVENDICĂRI

   1. Masă vibratorie pentru sudare, caracterizată prin a. eea câ placa \ itrântă ' este așezată pe scheletul metalic 2. prin intermediul elementelor elastice 3. frecvența de rezonanță a întregului sistem putând fi modificată ιϊ· sistemele elastice cu pretensicnare reglabilă.

   4 și 5 și/sau prin deplasarea pe verticală pe gfoda'eie i 1 o ansamtikiiu! format de excitatorul electrodinamic 7 fixat pe placa cruEsamă 9 prin tampoanele din cauciuc!ύ. precum și prin poziționarea corespunzătoare a sistemului reglare lungime - presiune 12 care are în prelungire răci torul 8 prin cam vibrațiile sunt transmise tamponului eu cap sferic 6 fixat pc placa vibrantă 1.
2. 2. Masă vibratorie pentru sudare conform rcvenoicârii 1. caracterizată orin aceea câ protecția împotriva stropitei a sistemfou' de excitare este asigurată rom oaravan.ul de protecție 13. iar adaptarea ta denivelările sokilm -l· realizată -'rin sistemei de -cmare cu șurub 14 si tampoancle vibroabsornante fo.
3. 3. Masă vibratotic pentru sudare conficm mm umm: dor i și 2. caracterizată orin aceea că frecvența și amplitudinea oscilațiilor lucam: ia < este supai produsul destinul sudării 18. sun! reglabile prii- acțiuni asupra genem.orului ae joasă frecvență ifi și amplificatorului de putere 17.
4. 4. Masă vibratotie pentru sudare conform revendicărilor I. 2 și 3. caracterizată orie aceea că pc aceasta pol fi realizate sucuri cu echipamente ce >tsdare ‘·9 cu foicârâ sau cu arc electric (electrozi înveliți. W 16. M1G. M/'-ifi