SU1755706A3 - Способ изготовлени особотонкостенных труб малого диаметра - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке, в частности к способам сварки особотонкостён- ных (капилл рных) труб малого диаметра, предназначенных преимущественно дл  изготовлени  медицинских игл разового применени . Цель изобретени  - расширение диапазона свариваемых труб и повышение качества путем формировани  сварного шва заподлицо с основным материалом. При ширине сварного шва 0,004 - 0,006 м сварку производ т микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 м, расходом плаз- мообразующего газа 0,00001 - 0,000017 м3/с и скоростью сварки 0.055 - 0,069 м/с, при этом сварочный ток определ ют из соотношени  (40000 - 74000). д . где 40000 - 74000 - коэффициент, учитывающий услови  формировани  сварного шва заподлицо с основным материалом, А/м; д -толщина свариваемого материала м. I ил., 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к сварке,efac- тности к способу дуговой сварки особотон- костенных (капилл ров) труб малого диаметра от 4 мм и ниже, с толщиной стенки 0,1 - 0,2 мм, предпочтительно дл  изготовлени  медицинских игл разового принШне- ни . При этом основным требованием к сварному шву  вл етс  его формирование заподлицо с основным материалом при применении высоких скоростей сварки (200 м/ч и более).

Известен способ сварки пр мошовных особотонкостенных труб малого диаметра от 5 до 20 мм с толщиной стенки 0,5 -1,5 мм.

Недостатком известного способа  вл етс  необходимость использовани  подкладки ,, формирующей обратную сторону сварного шва, что создает значительную силу трени  в паре подкладка - труба и приводит при скорост х сварки 8-20 м/мин к потере устойчивости свариваемого стыка и,

как следствие, к некачественному формированию сварного шва по геометрии.

Известен также способ производства сварных труб малого диаметра, включающий операции формовки ленты в трубную заготовку, сварки, обжати  8 профилирующих роликах и последующего волочени . Формовка ленты в трубную заготовку, сварка , обжатие в профилирующих роликах и последующее волочение производ тс  на одном и том же деформируемом стержне, который извлекают из готовой трубы раст жением .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ регулировани  процесса дуговой сварки, в котором в качестве регулируемого параметра берут ширину сварнбго шва, величина которого не должна превышать своего критического значени 

Bz Вкр,

СЛ

С

VI

ел ел

VJ

о о

to

которое определ ют по формуле

Вкр 2,7ак,

где В - ширина шва, м;

Вкр - критическа  ширина швэ, м;

Эк - капилл рна  посто нна  сваривав- мого металла, м

Физический смысл этого способа регу лировани  заключаетс  в том, что з процессе сварки измер ют и контролируют параметры, определ ющие качество гори- зонтального шва - его ширину и количество наплавленного металла. При отклонении этих параметров от заданных провод т корректировку режимов сварки. Однако применение известного способа не обеспечивает качество сварного шва и его формирование заподлицо с основным материалом, особенно при сварке особотонкостенных капилл рных труб, поскольку не учитываетс  вли ние тока дуги как самого существенно- го параметра, определ ющего давление дуги на поверхность сварочной ванны, а изменение геометрии сварного шва регулируетс  скоростью подачм присадочной проволоки ,

Цель изобретени  - расширение диапазона свариваемых труб и повышение качества сварного шва путем формировани  сварного шва заподлицо с основным материалом .

Указанна  цель достигаетс  тем, что сварку производ т микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 м, расходом плазмообразующего газа 0,00001 - 0,000017 мэ/с. со скоростью 0,055 - 0,069 м/с, и токе I, определ емом из соотношени 

s

К б .

Физический смысл нижнего предела тока дуги в том, что при выбранных значени х параметров, существенно вли ющих на процесс проплавлени , величина тока дуги устанавливаетс  такой, чтобы при сварке получилось проплавленное на всю топщину свариваемого издели  при минимально до- пустимой ширине сварочной ванны (с учетом возможного смещени  стыка свариваемого издели ).

Критерий Ki 40000. - , определ ю-

(j

щий нижнюю границу коэффициента К, получен после отработки большого количества экспериментов по сварке особотонкостенных (капилл рных) труб (часть из них представлена в табл.1). Численное значение критери  Ki: 40000 учитывает вли ние близко расположенных деталей сварочной оснастки . Физический смысл верхнего предела дл  тока дуги в том, что давление дуги при

выбранном токе дуги не только не превышает давлени  сил поверхностного нат жени  материала сварочной ванны, но и не вызывает прогиба поверхности сварочной ванны .

Численное значение критери  Ка: 74000 включает в себ  результат перерасчета радиуса прогиба сварочной ванны на ширину сварочной ванны и, кроме того, учитывает размерности физических величин, определ ющих верхний предел тока дуги.

Верхний предеп дл  тока дугк получен после обработки результатов большого количества экспериментов по сварке особо- тонкостенных (капилл рных) труб (часть из них представлена в табл 2)

Критерий К2 74000. --GCT - получен с

учетом зависимости

Рд где Рд - сила давлени  дуги, Н;

К - коэффициент, -к А

- ток дуги, А.

с учетом допустимой деформации поверхности сварочной ванны +10% от толщины свариваемой трубы (см. чертеж).

Нз чертеже поз.1 обозначено поперечное сечение сварочной ззнны, поз.2 - основной материал свариваемой трубы.

Применим теорему Пифагора дл  треугольника А ОС1

R

+(Р-01д )2,

где Р5 - допустимый радиус прогиба поверхности сварочной ванны, РИ;

В - ширина сварного шва, м, 6 - толщина свариваемого материала, м.

Отсюда находим св зь между допустимым радиусом прогиба и шириной сварочной ванны Пренебрега  величиной 0,01 д , получим о2

Тогда давление сил поверхностного нат жени  определитс  из соотношени  Р а 0,8ст-сЗ

р . где о- коэффициент поверхностного нат жени  свариваемого материала, Н/м;

д - толщина свариваемого материала , м;

В - ширина сварного шва, м

Численное значение критери  «2 учитывает следующие факторы: 1) расход плазмообразующего газа (чем выше расход плазмообразующего газа, тем ближе к нижнему пределу следует брать значение коэффициент ); 2) скорость сварки (чем выше скорость сварки, тем ближе к верхнему пределу следует брать значение коэффициента).

В известном техническом решении нет сравнени  сил поверхностного нат жени  с силами давлени  дуги и нет вывода условий, обеспечивающих отсутствие прогиба сва- рочной ванны под действием сил давлени  дуги с учетом ширины счарного шва.

Существенное отличие предлагаемого способа производства особотонкосте ных (капилл рных) труб малого диаметра заклю- чаетс  в том, что нижний предел тока дуги должен гарантировать проплавлвниесвариваемого издели  на всю толщину, а верхний предел тока дуги устанавливают из услови  обеспечени  ширины сварного шва, форми- рующегос  заподлицо с основным материалом .

При этом нижний и верхний пределы тока дуги и все значени  тока дуги, леэкащие между ними, гарантируют формирование сварного шва заподлицо с основным Материалом .

Предлагаемый способ сварки особотон- костенных (капилл рных) труб малого диаметра реализуетс  следующим образом.

Ленту из стали 12X18Н10Т устанавливают в кассету трубосварочного стана,запраа- л ют в проводку ввода и далее подают в профилирующие пары роликов. Профилирующие ролики постепенно от пары к паре сворачивают ленту в трубную заготовку необходимой формы. Окончательную свертку ленты в трубу осуществл ют в фильерном узле, который одновременно  вл етс  микрокамерой и обеспечивает эффективную за- щиту сварного шва от окислени .

В качестве плазмообразующего газа примен ют инертный газ-аргон, в качестве защитного - смесь газов аргон+водород или аргон. Дл  защиты корн  шва во внут- реннюю полость свариваемой трубы подают защитный газ аргон.

Режимы сварки представлены в табл.1

о

Режимы сварки даны при диаметре столба дуги 0,001 м.

Использование предлагаемого способа производства особотонкостенных (капилл рных ) труб малого диаметра по сравнению с существующими дает р д преимуществ.

1.Обеспечивает формирование сварного шва заподлицо с основным материалом и повышает качество сварных труб до уровн  цельнот нутых.

2.Упрощает трубосварочное оборудование , что обеспечивает непрерывность процесса за счет исключени  заклинива  труб в фильерном узле.

3.По сравнению с цельнот нутыми трубами аналогичного дшниетра себестоимость изготовлений снижена более чем в 4 раза.

4.Повышаетс  промжюйите шость изготовлени  заготозов д в tens за счет исключени  многократных опврздм рвскаткн на дорнах, термообработки м травлени .

5.Исключаетс  шероховатость внутренней поверхности, что обес вчкгает чистоту внутренних noflocteft.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  особототоетен- ных труб ма ото диемегрв, включающий формовку лздгга а трубную заготовку и сззр- ку ее кромок, отличающийс  тем, что, с целью повдш&ш  качества путем формировани  ее сварного шва ширимой 0,004 - 0,006 м заподлицо с основным материалом, сварку кромок осуществл ют микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 м, расходом пдаэмообразующего газа 0,00001 - 0,000017 м/с, со скоростью 0,055 - 0,069 м/с и токе I, определ емом из соотношени 

   1 ,А,

   где К 40000 - 74000 - коэффициент, учитывающий услови  формировани  сварного шва заподлицо с основным материалом, А/м;

   д - толщина свариваемого материала, м.

   Таблица 1

   t i

   ПЕОфоЛжение табл.

   -5-§ 2-и-5 2