SU1391833A1 - Способ высокочастотной сварки - Google Patents

Description

(21)4099189/24-27

(22)20.06.86

(46) 30.04.88. Бюл. № 16

(71)Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты

им. В. П. Вологдина и Всесоюзный научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности

(72)В. Е. Злотин, И. В. Лунин, В. Я. Берент, Ф. Г. Свидовский, А. Р. Казаков и А. В. Суч- коусов

(53) 621.791.77(088,8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 694323, кл. В 23 К 13/00, 1976.

(54) СПОСОБ ВБ1СОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ

(57) Изобретение относитс  к высокочастотной сварке полосовых материалов и может быть использовано при производстве биметаллических контактных проводов, коллекторных пластин, шин. Целью изобретени   вл етс  обеспечение возможности качественного получени  биметаллических полосовых материалов за счет создани  необходимого тепловложени  в каждый компонент биметалла. Способ высокочастотной сварки полосовых материалов заключаетс  в предварительном выборе высот свариваемых полос с последующей высокочастотной контактной сваркой. Выбор высот свариваемых полос производ т в зависимости от удельной энтальпии, удельного электросопротивлени  и коэффициента температуропроводности каждого из элементов биметалла. Способ позвол ет заменить контактные провода на бимета«1лические, что обеспечивает более длительный срок их службы. 2 табл.

I

(Л

со со

00

со

со

Изобретение относитс  к высокочастотной сварке и может быть использовано при изготовлении биметаллических заготовок дл  последующего получени  контактных

: проводов, коллекторных пластин и т. п.

. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварки при изготовлении биметаллических заготовок из полос.

При изготовлении биметаллов (сталь- медь, сталь-алюминий) из-за резкого разэлементов ) , и неизбежные различи  нагрева и охлаждени  разнородных металлов.

Известно, что в возможных сочетани х биметалла его составл ющие (элементы) могут сильно отличатьс  друг от друга по своим тепло- и электрофизическим свойствам .

Значени  Ьл, рср, а и Тал дл  наиболее используемых элементов биметалла, приведеличи  теплофизических и электрофизических Q ны в табл. 1.

свойств компонент величины необходимойПри использовании дл  контактной высокочастотной сварки биметаллических полос известного способа высота одной должна

энергии дл  их нагрева и оплавлени  существенно отличаютс  друг от друга, а так как при высокочастотной сварке нагрев обеих компонент производитс  одним и тем же током одной и той же частоты, то выделени  необходимой энергии в каждой из компонент можно добитьс  лищь подбором нагреваемого в единицу времени объема металла.

превышать высоту другой в 4 раза, т. е.

15

Ьл4

г

(5)

Согласно (4) и табл. 1 дл  получени  качественного сварного соединени  при сочетании крайних значений свойств элементов Необходимый объем нагреваемого метал-биметалла это отношение принимает следуюла при сварке биметаллических полос соглас- тир НР.ПИЧИНЫ- п.п  композиции гт .пк-мрпь но изобретению получают путем подбора высоты исходных полос.

щие величины: дл  композиции сталь-медь дл  композиции сталь-алюминий /(6; дл  композиции медь-алюминий К Х Х0,5.

Необходимое тепловложение , вметалл

определ етс  согласно критериюКутате- ладзе

г ./.р,.,

Т1 щие величины: дл  композиции сталь-медь дл  композиции сталь-алюминий /(6; дл  композиции медь-алюминий К Х Х0,5.

Численные значени  коэффициента К., 25 полученные в результате обработки экспери- метальных данных, лежат в пределах К 0,8-1,5 и охватывают все возможные значени  при самых различных комбинаци х элементов биметалла. Несоблюдение полученных соотношений нарушает требовани 

г„л. / - ток в полосе;

/ - длина нагреваемой полосы;

р - удельное электросопротивление; 30 и услови  необходимого тепловложени  и

in.i-удельна  объемна  энтальпи ;ведет к перегреву одного из элементов и

V - скорость сварки;

h - высота полосы;

t, - глубина распределени  внутренних

источников мощности. Из (1) можно получить

35

к недогреву другого элемента, что  вл етс  источником образовани  непроваров, пережогов , строчечности и т. п., т. е. ухудшает качество сварного соединени .

Опыт исследований показал, что дл  биметаллов , тепло- и электрофизические свой- ства которых близки (медь-алюминий, медь-бронза), значени  коэффициента К лежат в пределах 0,8-1,2, а дл  биметаллов

1

(2)

Опыт исследований показал, что дл  биметаллов , тепло- и электрофизические свой- ства которых близки (медь-алюминий, медь-бронза), значени  коэффициента К лежат в пределах 0,8-1,2, а дл  биметаллов

(3)

Гпл-1/-|- Л

С учетом различной скорости изменени  температурного пол , котора  характеризует- о с резко отличающимис  свойствами (сталь- с  критерием гомохронности (Фурье)медь, сталь-алюминий) значени  коэффициента К составл ют 1,1 -1,5.

Предлагаемый способ гарантирует достижение качественного сварного соединени , так как выбор высот и расположение

сти 3,45 свариваемых элементов позвол ет обеспеотношение высоты свариваемых полос за- чить необходимую степень тепловложени  писываетс  в видев каждую компоненту в зависимости от соотношений энтальпий, удельных электросопро- (4)тивлений и коэффициентов температуропроводностей . Соответствие между высотами где/г1,2 - высоты полос компонент биметал- 50 определ етс  из критериев Кутателадзе, ла;Фурье и экспериментального технологичеК - технологический коэффициент, ус- СКОРО коэффициента К, значени  которого тановленный экспериментально и лежат в пределах 0,,5. учитывающий неравномерность на-Дл  достижени  температуры плавлени 

грева, обусловленную особенное- сг каждого из элементов биметалла, т. е. реали- тью распределени  плотности тока зации качественного сварного соединени , по высоте полос (различен в ус- полосы предварительно подготавливают к лови х пластической деформации технологическому процессу, дл  чего рассчигде а - коэффициент температуропроводноik / -y/EElEll L К г пл 2-01

элементов) , и неизбежные различи  нагрева и охлаждени  разнородных металлов.

Известно, что в возможных сочетани х биметалла его составл ющие (элементы) могут сильно отличатьс  друг от друга по своим тепло- и электрофизическим свойствам .

Значени  Ьл, рср, а и Тал дл  наиболее используемых элементов биметалла, приведе ны в табл. 1.

превышать высоту другой в 4 раза, т. е.

15

Ьл4

г

(5)

тир НР.ПИЧИНЫ- п.п  композиции гт .пк-мрпь

щие величины: дл  композиции сталь-медь дл  композиции сталь-алюминий /(6; дл  композиции медь-алюминий К Х Х0,5.

Численные значени  коэффициента К., полученные в результате обработки экспери- метальных данных, лежат в пределах К 0,8-1,5 и охватывают все возможные значени  при самых различных комбинаци х элементов биметалла. Несоблюдение полученных соотношений нарушает требовани 

и услови  необходимого тепловложени  и

35

к недогреву другого элемента, что  вл етс  источником образовани  непроваров, пережогов , строчечности и т. п., т. е. ухудшает качество сварного соединени .

Опыт исследований показал, что дл  биметаллов , тепло- и электрофизические свой- ства которых близки (медь-алюминий, медь-бронза), значени  коэффициента К лежат в пределах 0,8-1,2, а дл  биметаллов

о с резко отличающимис  свойствами (сталь- медь, сталь-алюминий) значени  коэффи (3)

тывают высоту полос в соответствии с необходимым тепловложением в каждый элемент и нарезают их.

Такие полосы подаютс  в сварочную машину и поступают на оппозитные сварочные валки. С помощью контактов, установленных на полосах, производитс  нагрев элементов биметалла до заданной температуры сварки (температура плавлени ) и осадка, в результате чего образуетс  сварное соединение.

Дл  контрол  качества сварного соединени  примен лись традиционные методы разрушаемого контрол , а также металлографический анализ и визуальный осмотр. По результатам испытани  образцов выносилась обша  качественна  оценка сварного соединени .

Результаты экспериментов сведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, качественные сварБиметаллический полуфабрикат поступает 10 ные соединени , отвечающие техническим

в холодильник, гратосниматель и наматываетс  на барабан приемного устройства.

Пример 1. На лабораторном стенде, разработанном специально дл  реализации процесса высокочастотной контактной сварки биметаллических полосовых изделий, проводилась сварка 5 образцов медь- алюминий.

Дл  каждого свариваемого образца высота алюминиевой полосы (h выбиралась посто нной (0,3 см), а высота медной полосы (/ii) выбиралась в соответствии с формулой

;,,/,,./C-V§EP

Ппл p2 fll

здесь индекс «1 относитс  к медной полосе, индекс «2 - к алюминиевой, а значени  коэффициента К устанавливались в интервале 0,3-2.

Скорость сварки была выбрана равной 100 см/с и оставалась посто нной в ходе эксперимента. Источник питани  - ламповый генератор мощностью 500 кВт, частота 440 кГц. Полосы задавались в стенд, контактным способом подводилс  сварочный ток к ним, осуществл лс  нагрев полос, их осадка и сварка. Во всех экспериментах доводили компоненту с меньшей температурой плавлени  (в данном случае алюминий) до оплавлени . В поддерживалс  во всех опытах посто нным. Каждый опыт повтор лс  5 раз, т. е. общее, количество опытов 25.

Пример 2. Проводилась сварка 5 образцов полос бронза-медь. Высота каждого образца медной полосы (h) выбиралась посто нной 0,3 см, а высота образцов из бронзовой полосы устанавливалась в соответствии с соотношением, приведенным в примере 1. В. Все остальные услови  экспериментальных сварок оставались аналогичными примеру 1.

Дл  контрол  качества сварного соединени  примен лись традиционные методы разрушаемого контрол , а также металлографический анализ и визуальный осмотр. По результатам испытани  образцов выносилась обша  качественна  оценка сварного соединени .

Результаты экспериментов сведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, качественные свар ные соединени , отвечающие техническим

требовани м, удаетс  получить тогда и только тогда, когда значение технологического коэффициента К лежит в пределах 0,8-1,5. Во всех контрольных опытах, когда К принис мает значение вне указанного интервала, качество сварки было неудовлетворительное. Использование предлагаемого способа сварки биметаллических полос позвол ет заменить медные контактные провода, примен емые на электрофицированных желез0 ных дорогах, на биметаллические (медь- бронза) контактные провода, что обеспечивает более длительный срок их службы.

Кроме того, предлагаемый способ качественной сварки биметаллических полос позвол ет использовать полуфабрикаты при производстве биметаллических проводов, коллекторных пластин, шин и т. п.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   0 Способ высокочастотной сварки элементов с различными теплофизическими свойствами , при котором обеспечивают необходимую степень тепловложени  в каждый из свариваемых элементов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварки

   5 при изготовлении биметаллических заготовок из полос, необходимую степень тепло- вложени  обеспечивают тем, что предварительно выбирают высоты свариваемых полос в соответствии с соотношением

   5

   (0,8-1,5)-Д/Г Vli

   fitpa.v

   -1пл Pztf d,

   где ft|, Лг - высоты свариваемых полос, см; i ,/2 -удельна  энтальпи  каждого

   металла, кал/см ;

   Р ч. P2cf-удельное электросопротивление каждого металла, Ом-см-Ю ; С, а-2 - коэффициенты температуропро- водимости каждого металла, cм/c.

   Таблица 1