SU810411A1 - Поворотна оправка дл сваркиТРЕНиЕМ дВуХ НЕпОдВижНО уСТАНОВ-лЕННыХ ТРуб - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к сварке металлов трением.

Известно устройство дл  сварки трением тонкостенных труб, обеспечивающее получение минимального эксцентриситета торцов соединени  в процессе сварки .Это устройство, например, состоит из двух пробок , устанавливаемых в свариваемые трубы и соединенные друг с другом валом.

Недостатком такого устройства  вл етс  неточность его базовых размеров и несимметричность отклонений по базам относительно сварного стыка. Размеры баз не могут быть точными ввиду колебани  допуска на диаметр трубы, что приводит к установке пробки с зазором или с нат гом , преп тствующим ее последующему извлечению . Втора  пробка характеризуетс  этими же недостатками, а кроме того, имеет место изменение базовых размеров за счет зазоров в подщипнике. Нежесткость-щаблона в целом не обеспечивает минимального эксцентриситета издели . Кроме того, в значительной степени точность щаблона снижаетс  за счет того, что одна из труб вращаетс  при сварке.

Известна также поворотна  оправка дл  сварки трением двух неподвижно установленных труб, содержаща  две пары роликов , расположенных на ее диаметрально

противоположных сторонах и взаимодействующих при вращении оправки с поверхност ми свариваемых труб 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  трудность совмещени  свариваемых кромок, так как ролики в процессе обкатки воздействуют на стык трубы и при сварке труб, имеющих отклонени  по диаметру, правка труб практически не осуществл етс .

Целью изобретени   вл етс  улучщение качества сварки путем повыщени  соосности свариваемых труб, имеющих отклонени  по диаметру.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что оправка выполнена из двух частей, соединенных между собой механическим дифференциалом с возможностью поворота их одна относительно другой на угол 90°,

а ролики попарио смонтированы в каледой из частей оправки с возможностью радиального перемещени .

Максимальное рассто ние между контактными поверхност ми роликов каждой

из частей оправки превыщает внутренний диаметр свариваемой трубы на величину, равную 1/4 толщины ее стенки, а осевое рассто ние между роликами двух частей оправки не менее величины полной осадки

труб при сварке. На фиг. 1,а изображен общий вид устройства , расположенного в трубе перед началом сварки и в процессе нагрева; на фиг. 1,6 - то же, в период проковки, две части оправки совмещены; на фиг. 2 - схема соединени  поворотных элементов рабочих роликов через механический дифференциал с двигателем; на фиг. 3,а - схема деформаций внутренних диаметров труб в процессе нагрева при сварке; на фиг. 3,6 - схема деформаций внутренних диаметров труб в процессе проковки при сварке. Тонкостенна  труба 1 не имеет осевых смещений и закреплена в зажимах сварочной машины. Труба 2 закреплена в зажимах привода осевого сжати  (не показан), усилие которого обозначено стрелкой Р. Толщина стенки труб 1 и 2 обозначена б. Рабочие ролики 3 наход тс  в контакте с внутренней поверхностью трубы 1 и поворотным элементом одной из частей 4 оправки с помощью упоров 5. Ролики 3 размещены в направл ющих одной из частей-ф справки. Ролики 6, расположенные - направл ющих другой части 7 оправки, наход тс  в контакте с внутренней поверхностью трубы -2 и частью 7 оправки с помощью , упоров 8. Части 4 и 7 оправки с помощью соответственно валов 9 и 10 соединены с дифференциалом. На валах 9 и 10 закреплены совершенно одинаковые солнечные шестерни И и 12 планетарного дифференциала. Шестерни 11 и 12 наход тс  в зацеплении с одинаковыми сателлитами 13 и 14, которые в свою очередь вход т в зацепление с коронными зубчатыми колесами 15 и 16. Сателлиты 13 и 14 размещены свободно на подшипниках водила 17. Двигатель 18 подсоедин етс  к валу шестерни И. На фиг. 3 штрихпунктирна  лини  19 соответствует очертани м (окружность) внутреннего диаметра недеформируемых труб, а максимальное смещение внутренних диаметров труб при деформации обозначено 1/4 б. Поворотна  оправка работает следующим образом. Перед сваркой оправка, состо ща  из частей 4 и 7, развернутых на угол 90° сроликами 3 и 6, вводитс  внутрь свариваемых труб 1 и 2 так, что лева  торцова  поверхность ролика 6 лежит в одной плоскости с торцами труб. К трубе 2 прикладывают осевое усилие, а валы 9 и 10 привод т во вращение через дифференциал от двигател  18. Так как зубчатые колеса 15 и 16 неподвижны, а все колеса дифференциала попарно одинаковы, то шестерни 11 и 12 вращаютс  с одинаковой скоростью, не допуска  относительного поворота валов 9 и 10. В рабочих роликах 3 и 6 возникают центробежные силы инерции, способные создать деформацию трубы в радильном направлении более, чем 1/8 толщиы ее стенки. Однако ограничители упоров становлены так, что рассто ние между порными поверхност ми роликов не может быть больще, чем 1/4 толщины стенки трубы, поэтому в радиальном направлении труба деформируетс  ровно на 1/8 толщины ее стенки (обща  деформаци  по диаметру равна 1/4 толщины стенки трубы). Так как части 4 и 7 оправки развернуты на угол 90°, то на такой же угол развернуты оси деформаций труб 1 и 2. Оси деформаций таким образом перемещаютс  со скоростью вращени  валов 9 и 10, в то врем  как сами трубы 1. и 2 неподвижны. В этом случае в окрестности любой фиксированной точки трубы имеет место с.мещение их стенок относительно друг друга по радиусу на величину пор дка 1/4 И. Такое смещение происходит с удвоенной частотой по отнощению к частоте вращени  валов 9, 10. В результате такого перемещени  торцов труб 1 и 2, сжатых осевым усилием, в стыке осуществл етс  сварка трением. п г, Валы 9 и 10 не требуют специальной опо зоне стыка поскольку эту функцию осуществл ет рабочее усилие роликов 3 и 6. После окончани  процесса нагрева неподвижное зубчатое колесо 15 разворачивают относительно неподвижного колеса 16 на угол 907У, где К равно отношению чисел зубцов колеса 15 и шестерни 11 (или 16 и 12j. При этом валы 9 и 10, продолжа  вращатьс , разворачиваютс  на угол 90 обеспечива  угол О между част ми 4 и 7. В результате обе вращающиес  оси деформаций труб совпадают и относительное смещение на их торцах прекращаетс , обе трубы деформируютс  одинаково. Ролики 3 и 6, наход щиес  друг против друга в непосредственной близости к стыку, с одной стороны обеспечивают идеальную центровку труб, а с другой стороны осуществл ют своеобразное проковочное воздействие стыка путем синхронной частотной деформации самих труб. После остановки вращени  валов 9 и 1U центробежна  сила роликов 3 и 6 исчезает и упруго деформированное сварное соединение jpy6 возвращаетс  к форме окружности. При этом ро--чики 3 и b утапливаютс  в пазы частей 4 « оправки и вс  оправка легко извлека сваренных труб, Возможен конструктивный вариант описанного у ;троиства поворотной оправки когда рабочие ролики, деформирующие трубу, размещены снаружи. Таким образом, в результате использовани  предлагаемого устройства можно эффективно сваривать тонкостенные невращающиес  трубы с повышенной точностью центровки и улучшенным за счет деформационной проковки качеством сварного соединени .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Поворотна  оправка дл  сварки трением двух неподвижно установленных труб, содержаща  две пары роликов, расположенных на ее диаметрально противоположных сторонах и взаимодействующих при вращении оправки с поверхност ми свариваемых труб, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества сварки путем повышени  соосности свариваемых труб, имеющих отклонени  по диаметру, оправка выполнена из двух частей, соединенных между собой механическим дифференциалом с возможностью поворота их одна относительно другой на угол 90°, а ролики попарно смонтированы в каждой из частей оправки с возможностью радиального перемещени .
2. 2. Оправка по п. 1, отличающа с  тем, что максимальное рассто ние между контактными поверхност ми роликов каждой из частей оправки превышает внутренНИИ диаметр свариваемой трубы на величину , равную 1/4 толщины ее стенки, а осевое рассто ние между роликами двух частей оправки не менее величины полной осадки труб при сварке.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Билль В. И. Сварка металлов трением . Л., Машиностроение, 1970, с. 85-86, р. 38.

   2.Авторское свидетельство СССР № 625871, кл. В 23 К 19/02, 26.12.76.

   J 5 / J В 7 2. S

   I / / / /X

   J,e