RU2504462C1 - Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles - Google Patents
Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504462C1 RU2504462C1 RU2012147291/02A RU2012147291A RU2504462C1 RU 2504462 C1 RU2504462 C1 RU 2504462C1 RU 2012147291/02 A RU2012147291/02 A RU 2012147291/02A RU 2012147291 A RU2012147291 A RU 2012147291A RU 2504462 C1 RU2504462 C1 RU 2504462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- welded
- products
- melting
- preheating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству, а именно, к способам контактной стыковой сварки с предварительным подогревом и измерением температуры образцов изделий различного сечения, например, изделий из алюминиевых сплавов на специализированных стыкосварочных машинах.The invention relates to welding production, and in particular, to methods of contact butt welding with preheating and measuring the temperature of samples of products of various sections, for example, products from aluminum alloys on specialized butt welding machines.
Для возбуждения оплавления кромок изделия необходима определенная электрическая мощность, которая зависит от площади торцов свариваемых изделий, скорости сближения торцов, состояния и геометрии свариваемых торцов, а также технических характеристик машины: электрических напряжений и сопротивлений вторичного контура и сварочного трансформатора, и др. факторов. Наибольшая мощность необходима в начальный период оплавления при «холодных» торцах изделий. Для предотвращения коротких замыканий «холодных» торцов в начальный период оплавления при недостаточной электрической мощности сварочных трансформаторов применяют либо повышение напряжения холостого хода в начале оплавления при наличии специальных быстродействующих регуляторов напряжения, либо предварительный импульсный подогрев циклическим сближением и разведением торцов изделия при включенном сварочном трансформаторе. Второй способ особенно применим при сварке компактных или развитых изделий из алюминиевых сплавов, так как повышение сварочного напряжения в начале оплавления не всегда возможно и оправдано. Предварительный подогрев не только облегчает возбуждение оплавления, но и расширяет зону нагрева свариваемых торцов вглубь изделия, что в свою очередь снижает требуемые усилия осадки при обеспечении необходимых припусков на осадку в конце оплавления. При использовании предварительного подогрева важно точно знать момент, когда на торцах изделий температура достигнет требуемой, чтобы в этот момент перейти на непрерывное оплавление, так как дальнейший подогрев при существенных энергетических затратах практически не изменяет полученного равновесного теплового состояния торцов. Кроме этого, важно при сварке изделий развитого сечения получить равномерный нагрев по всему поперечному сечению, чтобы избежать зон несплавления (непроваров), выпадения интерметаллидов или нежелательной фазы, а также укрупнения зерна вблизи стыка. Использование сварки заготовок в виде свальцованных полуколец для получения замкнутых изделий, таких как ободья колес, шпангоутов и т.д. из различных профилей алюминиевых, магниевых и титановых сплавов имеет большую экономическую выгоду, так как исключает многие затратные операции по механической обработке заготовок. Однако, применяемая в таких случаях контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением требует строгого контроля и воспроизводимости режимов сварки для получения высокого качества сваренных деталей. Брак при изготовлении таких изделий, особенно больших диаметров, практически не допустим, так как приводит к значительным затратам в случаях, когда бракованные изделия невозможно исправить подваркой, раскаткой, термообработкой или обработкой резанием, поэтому перед сваркой партии изделий, обычно производят отработку режима на мерных образцах.To initiate the flashing of the edges of the product, a certain electric power is required, which depends on the area of the ends of the welded products, the convergence rate of the ends, the condition and geometry of the welded ends, as well as the technical characteristics of the machine: electrical voltages and resistances of the secondary circuit and welding transformer, and other factors. The greatest power is needed in the initial period of reflow at the “cold” ends of the products. To prevent short circuits of “cold” ends in the initial reflow period with insufficient electric power of welding transformers, either an increase in the open circuit voltage at the beginning of reflow is used in the presence of special high-speed voltage regulators, or preliminary pulse heating by cyclic approximation and dilution of the ends of the product when the welding transformer is turned on. The second method is especially applicable when welding compact or developed products from aluminum alloys, since an increase in welding voltage at the beginning of reflow is not always possible and justified. Preheating not only facilitates the initiation of reflow, but also expands the heating zone of the welded ends to the interior of the product, which in turn reduces the required upsetting forces while providing the necessary allowances for upsetting at the end of the reflow. When using preheating, it is important to know exactly the moment when the temperature at the ends of the products reaches the required temperature, so that at this moment switch to continuous reflow, since further heating with significant energy costs practically does not change the resulting equilibrium thermal state of the ends. In addition, it is important when welding products of developed section to obtain uniform heating throughout the entire cross section to avoid zones of fusion (lack of penetration), precipitation of intermetallic compounds or an undesirable phase, as well as enlargement of grain near the joint. The use of welding workpieces in the form of rolled half rings to obtain closed products, such as wheel rims, frames, etc. of various profiles of aluminum, magnesium and titanium alloys has a great economic benefit, as it eliminates many of the costly operations for machining billets. However, flash butt flash welding used in such cases requires strict control and reproducibility of welding modes to obtain high quality welded parts. Marriage in the manufacture of such products, especially large diameters, is practically unacceptable, since it leads to significant costs in cases where defective products cannot be fixed by welding, rolling, heat treatment or cutting, therefore, before welding a batch of products, the mode is usually worked out on dimensional samples .
Измерение температуры в производственных условиях представляет определенные сложности, так как оптические пирометры применять при контроле температуры вблизи торцов невозможно из-за опасности попадания расплавленных частиц металла на оптику, а контактные методы замеров трудоемки, поэтому подогрев контролируют по длительности нагрева, что не всегда позволяет достигать требуемой температуры или возможна опасность перегрева торцов, а это вызывает отклонение параметров режима сварки и неисправимый брак сварного соединения. Известно, что при сварке алюминиевых сплавов характерна не только высокая температура под губками (150…300°C), но глубинный прогрев изделий по длине, позволяющий при измерении температуры на торце короткого образца противоположном свариваемому с известной степенью точности рассчитывать градиенты температуры по сечению и длине образцов.Temperature measurement in production conditions presents certain difficulties, since it is impossible to use optical pyrometers for temperature control near the ends because of the danger of molten metal particles getting into the optics, and contact measurement methods are laborious, therefore, heating is controlled by the heating time, which does not always allow achieving the required temperature or there may be a danger of overheating of the ends, and this causes a deviation of the parameters of the welding mode and unrecoverable marriage of the welded joint. It is known that when welding aluminum alloys, not only a high temperature under the sponges (150 ... 300 ° C) is characteristic, but a deep heating of the products along the length, which allows temperature gradients along the cross section and length to be calculated with a certain degree of accuracy when measuring the temperature at the end of a short sample opposite to the one being welded samples.
Известен Способ контактной стыковой сварки с предварительным подогревом и измерением температуры образцов изделий различного сечения, включающий установку и зажатие в сварочных губках образцов, предварительное оплавление и сжатие свариваемых торцов для нагрева образцов проходящим током и контроль распределения температуры, а также последующие оплавление и осадку (см. напр. патент РФ №2393068, B23K 11/04 опубл. 27.06.2010).The Known Method of flash butt welding with preheating and measuring the temperature of samples of products of various sections, including installing and clamping samples in the welding jaws, preliminary melting and compression of the welded ends to heat the samples with a passing current and controlling the temperature distribution, as well as subsequent melting and precipitation (see e.g. RF patent No. 2393068, B23K 11/04 publ. 06/27/2010).
Недостатки известного способа являются то, что измерение температуры производят в одной точке, что по причинам, изложенным выше, не дает возможности получения графика температур и построения температурного поля по сечению свариваемого изделия, и в свою очередь не позволяет получить достоверной количественной оценки нагрева торцов, построенных на основании замеров.The disadvantages of this method are that the temperature is measured at one point, which, for the reasons stated above, does not make it possible to obtain a temperature graph and construct a temperature field over the cross section of the welded product, and in turn does not allow to obtain a reliable quantitative estimate of the heating of the ends constructed based on measurements.
В основу изобретения поставлена задача оптимизации технологических приемов при выполнении режима сварки с использованием предварительного подогрева свариваемых изделий, для обеспечения точности температуры подогрева свариваемых торцов изделий перед оплавлением за счет достоверности измерения температуры по всему сечению изделия, воспроизводимости режимов сварки за счет стабильности предварительного подогрева, получание высокого качества сварных соединений за счет обеспечения требуемого температурного градиента по сечению и длине изделий.The basis of the invention is the task of optimizing technological methods when performing the welding mode using preheating of the welded products, to ensure the temperature accuracy of the welded ends of the products before melting due to the reliability of temperature measurements over the entire cross section of the product, reproducibility of welding modes due to the stability of the preheating, obtaining high quality of welded joints by providing the required temperature gradient over the cross section and for other products.
Поставленная задача решается тем, что в способе контактной стыковой сварки с предварительным подогревом и измерением температуры образцов изделий различного сечения, включающем установку и зажатие в сварочных губках образцов, предварительное оплавление и сжатие свариваемых торцов для нагрева образцов проходящим током и контроль распределения температуры, а также последующие оплавление и осадку, предварительно на торцы или торец мерных образцов противоположные(й) свариваемым торцам наносят полоски термокраски в виде координатной сетки, при подогреве измеряют температуру на торцах(е) противоположных(ом) свариваемым мерных образцов, при этом в зависимости от сечения и марки свариваемого материала берут мерные образцы длиной не менее длины сварочных губок плюс припуск на сварку с допуском не более ±5 мм, контроль температуры производят по изменению цвета или расплавлению полосок термокраски, контроль температуры начинают с одной из точек наиболее нагретого участка, где закреплена термопара, по показаниям которой фиксируют и запоминают, как эталон, изображение цвета или состояния термокраски, после этого контролируют распределение температуры по сечению торца образца, визируя поочередно видеокамеру в точках координатной сетки, и при выравнивания цвета или расплавлении всех полосок термокраски запоминают время предварительного нагрева и дают команду на оплавление и последующую осадку свариваемых торцов.The problem is solved in that in the method of flash butt welding with preheating and measuring the temperature of samples of products of various sections, including installing and clamping in the welding jaws of samples, preliminary melting and compression of the welded ends to heat the samples with a passing current and control the temperature distribution, as well as subsequent fusion and sediment, previously on the ends or end faces of dimensional samples opposite to the welded ends, apply strips of thermal paint in the form of coordinate when heating, measure the temperature at the ends (e) of the opposite (ohm) welded measuring samples, while depending on the cross-section and grade of the material being welded, measuring samples are taken with a length not less than the length of the welding jaws plus a welding allowance with a tolerance of not more than ± 5 mm, temperature control is carried out by changing the color or melting of the strips of thermal paint, temperature control is started from one of the points of the most heated area where the thermocouple is fixed, according to the readings of which are recorded and stored as a reference, the color image and whether the state of thermal paint, then control the temperature distribution along the cross section of the end face of the sample, alternating visualization of the camera at the points of the coordinate grid, and when color alignment or melting of all strips of the thermal paint, the preheating time is remembered and a command is given for melting and subsequent settlement of the welded ends.
Поскольку предварительное оплавление и сжатие свариваемых торцов, для нагрева образцов проходящим током и контроль распределения температуры, а также последующие оплавление и осадку, предварительно на торцы или торец мерных образцов противоположные(й) свариваемым торцам наносят полоски термокраски в виде координатной сетки, при подогреве измеряют температуру на торцах(е) противоположных(ом) свариваемым мерных образцов, при этом в зависимости от сечения и марки свариваемого материала берут мерные образцы длиной не менее длины сварочных губок плюс припуск на сварку с допуском не более ±5 мм, контроль температуры производят по изменению цвета или расплавлению полосок термокраски, контроль температуры начинают с одной из точек наиболее нагретого участка, где закреплена термопара, по показаниям которой фиксируют и запоминают, как эталон, изображение цвета или состояния термокраски, после этого контролируют распределение температуры по сечению торца образца, визируя поочередно видеокамеру в точках координатной сетки, и при выравнивания цвета или расплавлении всех полосок термокраски запоминают время предварительного нагрева и дают команду на оплавление и последующую осадку свариваемых торцов, обеспечивается точность температуры подогрева свариваемых торцов изделий перед оплавлением за счет достоверности измерения температуры по всему сечению изделия, воспроизводимость режимов сварки за счет стабильности предварительного подогрева, получание высокого качества сварных соединений за счет обеспечения требуемого температурного градиента по сечению и длине изделий.Since the preliminary melting and compression of the welded ends, to heat the samples with a passing current and control the temperature distribution, as well as subsequent melting and precipitation, heat-paint strips in the form of a coordinate grid are applied to the ends or the ends of the dimensional samples previously opposite to the welded ends, and when measured, the temperature is measured at the ends (e) of the opposite (ohm) of the welded dimensional samples, while depending on the cross-section and grade of the material being welded, take dimensional samples of length not less than the length of the welding x sponges plus welding allowance with a tolerance of not more than ± 5 mm, temperature control is performed by changing the color or melting of the paint strips, temperature control is started from one of the points of the most heated area where the thermocouple is fixed, according to the readings of which it is fixed and remembered as a reference, image of the color or condition of the thermal paint, after that control the temperature distribution over the cross section of the end face of the sample, alternating sighting the camera at the points of the coordinate grid, and when the color is aligned or all bands melt ok thermo-paints remember the preheating time and give a command for melting and subsequent settlement of the welded ends, the accuracy of the temperature of the heated welded ends of the products before melting is ensured due to the reliability of temperature measurement over the entire cross section of the product, reproducibility of welding modes due to the stability of the preheating, obtaining high quality welded joints by providing the required temperature gradient over the cross section and length of the products.
На фиг.1 показан мерный образец и схема координатной сетки, нанесенной на торец противоположный свариваемому торцу образца, выполненной термокраской;Figure 1 shows a measured sample and a diagram of the coordinate grid deposited on the end opposite to the welded end of the sample, made of thermocrack;
на фиг.2 схематично показаны сварочные губки с установленными в них образцами изделий.figure 2 schematically shows the welding jaws with installed samples of products.
Образец 1 и/или 2 имеют на торцах противоположных свариваемым торцам координатную сетку 3. Образцы 1 и 2 установлены в сварочных губках 4 и 5. Торцы образцов 1 и/или 2 с нанесенной координатной сеткой 3 обращены к видеокамере 6.
Заявляемый способ контактной стыковой сварки с предварительным подогревом и измерением температуры образцов изделий различного сечения осуществляется следующим образом.The inventive method of flash butt welding with preheating and measuring the temperature of samples of products of various sections is as follows.
На торец приготовленного образца 1 и/или 2 изделий длина которых не менее длины губок 4 и 5 плюс припуск на сварку с допуском не более ±5 мм, с помощью шаблона наносят термокраской координатную сетку 3. После выбора режима сварки и требуемой температуры подогрева торцов устанавливают образцы изделия 1 и 2 в сварочных губках 4 и 5, так, чтобы свариваемые торцы находились посередине расстояния между сварочными губками 4 и 5, торец с нанесенной координатной сеткой был обращен к видеокамере 6 и зажимают образцы изделия 1 и 2 в сварочных губках 4 и 5. В одной из точек предполагаемого наиболее нагреваемого участка торца образца закрепляют (зачеканивают) термопару (условно не показана), соединенную с регистратором температуры (условно не показан). Визируют видеокамеру 6 в точку а, в которой закреплена термопара и включают предварительный нагрев свариваемых торцов образцов. При достижении требуемой температуры нагрева в точке а фиксируют и запоминают, как эталон, зафиксированное видеокамерой изменение цвета или расплавление термокраски. Затем визируют поочередно видеокамеру по заданной программе в точки координатной сетки 3, перемещая ее от точек более нагретых к менее нагретым по всему сечению торца. При выравнивания цвета или расплавлении некоторой части (возможно всех) полосок термокраски запоминают время предварительного нагрева и дают команду на оплавление и последующую осадку свариваемых торцов. После проверки качества сварки образцов изделия, сваривают изделия по установленному режиму сварки и предварительного нагрева, при этом зафиксированное время нагрева при сварке образцов используют в дальнейшем как параметр режима сварки изделий.On the end face of the prepared
Применение предложенного способа контактной стыковой сварки с предварительным подогревом и измерением температуры образцов изделий компактного и развитого сечения позволяет:The application of the proposed method of flash butt welding with preheating and temperature measurement of samples of products of compact and developed cross-section allows you to:
- обеспечить точность температуры подогрева свариваемых торцов изделий перед оплавлением за счет достоверности измерения температуры по всему сечению изделия;- to ensure the accuracy of the temperature of the heated welded ends of the products before melting due to the reliability of the temperature measurement over the entire cross section of the product;
- обеспечить воспроизводимость режимов сварки за счет стабильности предварительного подогрева;- to ensure reproducibility of welding modes due to the stability of the preheating;
- получать высокое качества сварных соединений за счет обеспечения требуемого температурного градиента по сечению и длине изделий.- to obtain high quality welded joints by providing the required temperature gradient along the cross section and length of the products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012147291/02A RU2504462C1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012147291/02A RU2504462C1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2504462C1 true RU2504462C1 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=49947949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012147291/02A RU2504462C1 (en) | 2012-11-07 | 2012-11-07 | Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504462C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636782C1 (en) * | 2016-10-18 | 2017-11-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Device for determining temperature gradient in profile welding area during butt resistance welding |
| RU2781344C1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-10-11 | Дмитрий Викторович Резанов | Method for rails welding |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU381922A1 (en) * | 1971-04-05 | 1973-05-22 | COMPOSITION FOR THE MANUFACTURE OF THERMOINDICATOR | |
| SU1544535A1 (en) * | 1988-02-09 | 1990-02-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of regulating the process of welding |
| JPH02160176A (en) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Fuji Valve Co Ltd | Method for controlling applied current at time of resistance welding |
| US5483035A (en) * | 1993-09-21 | 1996-01-09 | Nadex Co., Ltd. | System for and method of controlling resistance welder |
| RU2393068C1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method and device for butt-seam welding of small-section parts |
-
2012
- 2012-11-07 RU RU2012147291/02A patent/RU2504462C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU381922A1 (en) * | 1971-04-05 | 1973-05-22 | COMPOSITION FOR THE MANUFACTURE OF THERMOINDICATOR | |
| SU1544535A1 (en) * | 1988-02-09 | 1990-02-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of regulating the process of welding |
| JPH02160176A (en) * | 1988-12-14 | 1990-06-20 | Fuji Valve Co Ltd | Method for controlling applied current at time of resistance welding |
| US5483035A (en) * | 1993-09-21 | 1996-01-09 | Nadex Co., Ltd. | System for and method of controlling resistance welder |
| RU2393068C1 (en) * | 2009-04-30 | 2010-06-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method and device for butt-seam welding of small-section parts |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636782C1 (en) * | 2016-10-18 | 2017-11-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Device for determining temperature gradient in profile welding area during butt resistance welding |
| RU2781344C1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-10-11 | Дмитрий Викторович Резанов | Method for rails welding |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2448820C2 (en) | Method and system of forge welding | |
| Vasudevan et al. | Real-time monitoring of weld pool during GTAW using infra-red thermography and analysis of infra-red thermal images | |
| CN102665995A (en) | Resistance welding method, resistance-welded member, resistance welder, control apparatus for resistance welder, control method and control program for resistance welder, resistance welding evaluation method, and resistance welding evaluation program | |
| US20080198894A1 (en) | Method For Regulating the Melting Process in an Electric-Arc Furnace | |
| KR100857048B1 (en) | Method for monitoring and controlling characteristics of the heat affected zone in a weld of metals | |
| CN109880993A (en) | Device and method for regulating and controlling temperature field of local post-weld heat treatment of joints with unequal thickness | |
| JP6289713B1 (en) | Welding system and welding method | |
| RU2504462C1 (en) | Method of contact butt welding with preheating and temperature control over different cross-section articles | |
| CN108026604A (en) | It is used for the method for the Equipment for Heating Processing of steel band heat treatment for the Equipment for Heating Processing of steel band heat treatment and control | |
| KR101748463B1 (en) | Method and device for controlling a thermal cycle of a weld joining ends of strip together | |
| US20070220743A1 (en) | Electric current bonding apparatus and electric current bonding method | |
| RU2613255C1 (en) | Automatic control method of penetration depth in automatic arc welding | |
| KR20140131306A (en) | Apparatus and method for friction stir welding | |
| Gollnow et al. | Hot cracking analysis using in situ digital image correlation technique | |
| RU128540U1 (en) | DEVICE FOR CONTACT BUTT WELDING WITH PRELIMINARY HEATING AND MEASURING TEMPERATURE OF PRODUCTS OF VARIOUS SECTION | |
| KR20140088261A (en) | Apparatus and method for friction stir welding | |
| Stritt et al. | Temperature and Stress Behavior During Close‐Edge Laser Welding: Numerical welding model enables an insight view on stresses | |
| RU2636782C1 (en) | Device for determining temperature gradient in profile welding area during butt resistance welding | |
| Weller et al. | Temperature controlled laser joining of aluminum to galvanized steel | |
| Bleck et al. | Methodology for Thermomechanical Simulation and Validation of Mechanical Weld‐Seam Properties | |
| RU2393068C1 (en) | Method and device for butt-seam welding of small-section parts | |
| JP4345033B1 (en) | High frequency brazing apparatus and high frequency brazing method | |
| CN109201747A (en) | A kind of control method of slab heating temperature | |
| KR20160130030A (en) | Pipe welding apparatus | |
| Jorge et al. | Pyrometrical Interlayer Temperature Measurement in WAAM of Thin Wall: Strategies, Limitations and Functionality. Metals 2022, 12, 765 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151108 |