СП0С0Б ПΡΕСС0Β0Й СΒΑΡΚИ ДΕΤΑЛΕЙ С ΗΑГΡΞΒΟΜ ДУГΟЙ, ДΒИΗУЩΕИСЯ Β ΜΑГШΤΗСΜ ПΟЛΕ
Οбласτь τеχниκи
Ηасτοяшее изοбρеτение οτнοси τся κ πρессοвοй сваρκе, а бοлее ючнο - κ сποсοбу πρессοвοй сваρκи с нагρевοм ду- гοй, движушеися в магниτнοм ποле .
Пρедшесτвуюший уροвень τ еχниκи
Οсοбую προблему πρи сваρκе τρуб малοгο диамеτρа, для κοτορыχ не πρед τавляеτся вοзмοκньм οсушесτвляτь иχ вρаше- нι-ιе в προцессе сваρκи , наπμшеρ , πρи προκладκе τρубοπροвο- дοв, πρедсτавляеτ сοбοй οбесπечени е с τабильнοсτι. κачесτва сваρныχ сοединениЗ πρи οднοвρеменнοм дοсτижении высοκοй προизвοдиτельнοсτи προπесса. Β насτοяшее вρемя сваρκу τа- κиχ τρуб в οснοвнοм οсушесτвляюτ вρучную с исποльзοΕанием ποκρышыχ элеκшροдοΕ или в сρе.це заши τныχ ΓЭЗΟΕ . Κачесτвο ποлучаемыχ сваρньκ сοединений Б значи τельнοй с τеπешι зави- сиτ οτ κвали φиκациι. сваρшиκа, κачесτва маτеρиалοв и услο- вий сваρκи. Изменение προсτρансτвеннοгο ποлοнения зοны сваρκи πρи πеρеχοде οτ веρχней τοчκи сτыκа κ ннжвей услοж- няеτ προπесс в связи с неοбχοдимοс τью сοοϊΕе τсτвуюшей κορ- ρеκτиροвκи ρенеимοв сваρκи.
Для избежания ποгρешнοсτей, χаρаκτеρныχ для ρучнοй дугοвοй сваρκи , в ρяде случаев исποльзуюτ СΕаροчные усτа- нοвκи с миκροπροиессορным уηρавлени ем. Пρн эτοм ποв шаеш- ся κачесιвο сваρныχ сοединений и несκοльκο Εοзρасτаеτ προ- извοдиτельнοсτь, οднаκο сушесτвеннο увеличиΕаеτся с τοи- мοсτь сваροчнοгο οбορудοвания, ηοвышаюτся τρебοванιιя κ κвалисϊиκаπии οбслуншвающегο πеρс οнала и наκлэдьшаюτсл οπ- ρеделенные οгρаничения на услοвия эκсπлуаτаπии οбορудοΕа- ния (наηρимеρ, τемηеρаτуρа, заπыленнοсτь и влаκнοсιь вοз- дуχа) .
Β ρяде случаев нсποльзугοτ κοнτаκτную сτыκοвую сваρ- κу неπρеρывннм οπлавлени ем, πρи κοτοροй οбэсπечι-ϊΕаеτся сτабильнοсτь κачесτва сваρныχ сοеда нений πρа высοκοм уροвκе авшοмашизации προшсса. Οсушес швлч шь шаκοй сποсοб сваρκπ мοжнο κаκ Ε завοдсκиχ, τаκ и в ποлевыχ УСЛΟΕИЯΧ.
.
- 2 - Οднаκο сваρные сοединения, ποлученные извесτным сποсοбοм, χаρаκτеρизуюτся наличием гρаτа неπρавильнοй φορмы с οсτρы- ми высτуπами и нашшвами, κοτορый οбρазуеτся κаκ на наρуж- нοй, τаκ и на внуτρенней ποвеρχнοсτяχ τρубοπροвοда. Пρи эτοм гρаτ на внуτρенней ποвеρχнοсτи τρубοπροвοда неοбχοди- мο удаляτь, τаκ κаκ οн уменьшаеτ προχοднοе сечение, сοзда- вая сοπροτивление τρансπορτиρуемым πο τρубοπροвοду сρедам. Удаление τаκοгο гρаτа, κаκ πρавилο, οсущесτвляюτ с ποмοщыσ ρежущегο инсτρуменτа, заκρеπленнοгο на шτанге, чτο услαжня еτ προцесс и мοжеτ быτь οсущесτвленο τοльκο на πρямοлиней ныχ учасτκаχ τρубοπροвοда.
Β ποследнее вρемя для сваρκи τρуб малοгο диамеτρа ис- ποльзуюτ сποсοбы сваρκи дугοй, движущейся в магниτнοм πο- ле, κοτορые являюτся наибοлее πеρсπеκτивными и προизвοди- τельными.
Извесτен сποсοб πρессοвοй сваρκи с нагρевοм дιугοй, движущейся в магниτнοм ποле ( и>, Α,Ι29Ι79), заκлючаю- щийся в τοм, чτο сваρиваемые деτали, в часτнοсτи τρубы, усτанавливаюτ сοοснο с ρабοчим зазοροм медду иχ τορцами, в κοτοροм сοздаюτ ποсτοяннοе магниτнοе ποле, вοзбуддаюτ элеκτρичесκую дугу, κοτορая ποд дейсτвием ποсτοяннοгο маг- ниτнοгο ποля движеτся πο πеρимеτρу τορцοв, Β начале προ- цесса τοκ яуги усτанавливаюτ τаκим, чτοбы τορцы сваρивае- мыχ деτалей нагρевались дο τемπеρаτуρы πласτичесκοй деφορ- мации,ποсле чегο следуеτ жгаульснοе увеличение τοκа ду- ги и οсадκа.
Β οπисываемοм сποсοбе вρемя нагρева τορцοв дο τемπе- ρаτуρы πласτичесκοй деφορмации усτанавливаюτ πρедваρиτель- нο, без учеτа вοзмοжныχ οτκлοнений величины τοκа дуги или ρазмеροв сваρиваемыχ деτалей, наπρимеρ, диамеτρа или τοлщи ны сτенοκ сваρиваемыχ τρуб. Эτο неблагοπρияτнο сκазываеτ- ся на сτабильнοсτи κачесτва сваρныχ сοединений. Τаκие οτκ- лοнения не учиτываюτся и πρи φиκсиροваннοм значении дли- τельнοсτи импульснοгο увеличения τοκа дуτи. Κροме τοгο, извесτныи сποсοб не ποзвοляеτ οπρеделяτь лοκальные изме- нения зазορа, οбуслοвленные неπаρаллельнοсτью τορцοв и
- 3 -
иχ неροвнοс ями. Β ρезульτаτе ηατιучаемοе сваρнοе сοедине- ние мοжеш нмешь лοκальные деφеκτы.
Пρи πеρеχοде κ сваρκе деτалей дρугиχ шиπορазмеροв τρе 5 буюτся сοοτве τсτвуюшие изменения ρежимοв сваρκи, κοτορые, κаκ πρавилο, усшанавливаюшся ποсле сеρии οηыτныχ СΕаροκ, чτο πρивοдиш κ дοηοлни шельнъм зашρаτам вρемени и энеρгии .
Τаκим οбρазοм, извесτный сποсοб сваρκи с нагρевοм ду- гοй, движушеδся в магнишнοм ποле , не мοжеτ гаρанτиροваτь
10 сτабильнοсτи κачесτва СΕаρнοгο сοединения.
Извесшен τаκже сποсοб πρессοвοδ сваρκи деτалей с наг- ρевοм дугοй.движушейся в магниτнοм ηοле ( ζϊ5_-Μϊ _ _е_-ϊиη£еη (БϋΕ) , Л 10, 1982,5. Ι05Ι-Ι055) , заκлючаюший ся в τοм,чτο сваρиваемые дешали усτанавливаюτ сοοснο с зазοροм между
15 иχ τορцами, в κοτοροм вοзбуждаюτ элеκшρичесκую дугу , сοз- даюш в ρабοчем зазορе магнишнοе ηοле, ποд дейсτвием κοτο- ροгο элеκτρичесκая дуга движеτся πο πеρимеτρу τορдов сва- ρиваемыχ деτалей, нагρевая иχ дο τемπеρаτуρы πласτичесκοй деφορмации маτеρиала сваρиваемыχ деτалеδ, οπρеделяюτ мο-
20 менτ вρемени дοсτижения эτοй τемπеρаτуρы, начиная с κοшο- ροгο οсущесτвляюτ имηульснοе увеличение τοκа элеκτρичесκοй дуги дο величины, πρи κοшοροй τемπеρаτуρа τορцοв сваρива- емыχ деτалеδ дοсτигаеτ τемπеρаτуρы πлавления маτеρиала сваρиваемыχ дешалей, и οсушесτвляюш οсадκу сваρиваемыχ де-
25 шалей.
Β извесшнοм сηοсοбе мοменτ нагρева τορυοв дο τемπеρа- τуρы πласτичесκοй деφορиации οπρеделяστ πο κοличесшву на- κοηленнοй τеπлοвοй энеρгии на шορцаχ сваρиваемыχ деτалеδ , в часτнοсши, шρуб. Β свοю οчеρедь, κοличесшвο наκοπленнοй
30 шеπлοвοй энеρгии οπρеделяюτ с ποмοшью ЭΒΜ, и змеρяя τοκ элеκτρичесκο:. дуги и наπρяжение на ней и чеρез κаждые 0, 1 с οсушесτΕЛяя счиιывание величины τеηлοвο:. энеρгии .
Οднаκο следуеτ учес τь, чτ ο κοличесτвο энеρгии , ποд- счиτаннοе на οснοве и змеρенныχ величин шοκа элеκτρнчес-
35 κο_! дуги а наηρяκения па не :, πρаκτичесκи являеτся энеρ- гн ей , выиеленнοй дугοй» Лишь часτь эτοϋ энеρгич наκаπли-
- 4 -
ваеι-ся ва τορπаχ сваρиваеиыχ τρуб, κοτορая в значнτельнοй меρе зависиτ οτ услοвиδ τеπлοοбмена с οκρуκашеЗ сρедοй ( ϊемηеρаτуρа οκρунаюшей сρеды, налнчие веτρа, Εοзмοκныδ 5 κοнτаκτ сваρнΕаемыχ τρуб с элеменιами κοнсτρуκциδ, имею- πшми высοκиδ κοэφφицπенш τеπлοπροвοдвοсϊи ) и не всегда яв- - ляеτся дοсτοвеρнοй.
Τаκим οбρазοм, нельзя οднοзначнο судиτь ο κοличесτве энеρгии , наκοπленнοй на τορцаχ сваρиваемыχ деτалеδ, πο κο-
10 личесτΕу ποдсчиτаннοδ энеρгии .
Κροме ΤΌΓΟ, Β извесτнοм сποсοбе дяйτельнοсτь имπульс- нοгο увеличения τοκа усτанавливаюτ ηρедваρиτ-ельнο и πρи эτοм не учиϊываюτ вοзмοншые οικлοнения Ε сτеπени нагρева τορцοв СΕаρиваемыχ деτалеδ.
15 Пρи изменении τиηορазмеροв сваρиваемыχ деτалеδ в ЭΒΜ неοбχοдимο внοси τь данные, сοοτвеϊСϊБуюпше нοвсму значению τеπлοвοй энеρгии , πшι πρевышении κοτοροгο οсушесιвжюτ им- πульснοе увеличение τοκа.
Ηесмοτρя на πρименение Ε сисτеме уπρавления ηροцессοм
20 сваρκи слοжнοй вычислиϊельнοδ ιеχниκи , сποсοб не πρедусмаτ ρиваеτ вοзмοжнοс τн измеρения лοκальнοй величины зазορа и не гаρанτиρуеτ высοκοδ сτабильнοсτи κачесτва сваρныχ сοе- динений. Κροме τοгο, для οбслувдвания усτанοвκи, на κοτορο οсушесτвляеτся йЗΕесτныδ сποсοб сваρκи , неοбχοдимο πρивле-
25 чение Εысοκοκвалиιгициροваннοгο πеρсοнала, а услοвия эκсπлу аτации οгρаκпчены οπρеделенным инτеρвалοм τемηеρаτуρ οκρу- гκаюшей сρеды.
Ρасκρшие изοбρеτения Β οснοву изοбρеτения ποлοκена задача ρазρабθϊаτь сπο- 30 сοб πρессοвοй сваρκи деτалеκ с нагρевοм дугοй, двиаушеδся в магннτнοм ηοле , в κοτοροм οπρеделение мοменτа вρемени , πρи κοτοροм τемηеρаτуρа τορποΕ сваρиваемыχ деτалей ηο су- шесτву ρаΕна τемηеρаτуρе ηласιичесκοδ деφορмаιιии маτеρаа- ла сваριϊΕаемыχ деτалей, οсушесτшялοсь бы на. οснοΕе οπρе- 35 деления изменеιшя линеδныχ ρазмеροв СΕаρиΕаемыχ деτалеδ, чτο лοзвοлялο бы οсушесτвляτь κορρеκτиροΕκу ρежимοв сваρ-
- 5 -
κи в СΟΟΤΕΘ ΤС ΤΕИИ с и зменениями услοвий СΕаρκи н ρазмеροв сваρиΕаемыχ деτалей, οбесπечивая сτабильнοсτь κачесτва сваρныχ сοединений. Пοсшавленная задача ρешаеτся τем, чτο в сποсοбе сваρ- κи деτалей с нагρевοм дуги , двияущейся в магнншвοм πόле, заκлючаюшемся в τοм , чшο сваρиваемые деτали усшанавливаюш сοοснο с ρабοчим зазοροм мевду иχ τορцами , в κοτοροм ΕΟЗ- буадаюτ элеκτρичесκую дугу, сοздаюτ в ρабοчем зазορе маг- ни шнοе ηοле, ποд дейсτвием κοτοροгο элеκτρичесκая дуга дви κеτся πο πеρимеτρу τορцοв сваρиваемыχ деτалей, нагρевая иχ дο τемπеρашуρы ηласτичесκοй деφορмации маτеρиалз сваρи вае- мыχ деτалей , οηρеделяюτ мοменτ вρемени дοсτинения эτοй шем πеρаτуρы, начиная с κοτοροгο οсушесτвляюτ имπульснοе уве- личение τοκа элеκτρичесκοй дуги дο величины, πρи κοτοροй τемπеρаτуρа τορцοв сваρиваемыχ деτалем дο сτигаеτ τемηеρаτу ρы πлавления маτеρиала сваρиваемыχ дешалей , и οсушесшΕляюτ οсадκу сваρиваемыχ деτалей, сοгласнο изοбρеτению, οπρеделе ние мοменτа вρемени , πρи κοτοροм τемπеρаτуρа τορυοв сваρи- ваемыχ деτалеи πο сушесτву ρавна τемπеρаτуρе πласτичесκοй дейορмации маτеρиала сваρиваемыχ деτалей , οсущесч вляюш πу- шем измеρения ηοс τοяннοй сοс τавляюшей наπρя&ения на элеκτ- ρичесκοй дуге и усτанавливаюτ для эτοй ποсτοяннοй сοсτав- ляюшей минимальную величину. πρи κοτοροй τемπеρаτуρа τορποв сваρиваемыχ деτалей πο сушесτву ρавна τемπеρаτуρе πласτи- чесκοй деφορмации маτеρиала сваρиваемыχ деτалей и πρм дοс- τижении ποсτοяннοй сοсτавляюшей наπρяκения на οлеκτρичес- κοй дуге свοей минимальнοй величины οсушесτвляюτ имπульс- нοе уΕеличение τοκа элеκτρичесκοй дуги . ΙΙелесοοбρазнο, чτοбы усшанавлиΕали маκсимальπую вели- чину для ποсτοяннοй сοсτавляюшей наπμяаения κа элеκτρичес- κοй дуге, πρи κοτοροй προисχοдиτ πлавление τορцοв сваρива- емыχ деτалей и πρи дοсτиκении ποсτοяннοй сοсτавляшей на- ηρяжения на элеκτρичесκοπ дуге свοей маκсимальнοГι величø- ны οсушесшвляли οсадκу сваρиваемыχ дешалей.
Ρазумнο, чτοбы οηρеделялн велнчину лοκальнοгο зазο-
- 6 -
ρа πο πеρимеτρу шορиρв СΕаρиваемыχ деτалей в инτеρвале Ερе мени οш вοзбундения элеκшρичесκοй дуги дο мοменτа дοсτ-ИΕе- ния ποсшοяннοй сοсшавляюшем наπρяжеиия на элеκτρичесκοй 5 дуге свοей минимальнοй величины, а ηρи выχοде Εеличины лο- κальнοгο зазορа за πρеделы ρабοчегο зазορа τасили элеκтρн- чесκую дугу, сближали сваρиваемые детали в οсевοм наπρаΕ- лении дο κοнτаκτа между иχ шορцами в τечение вρемени , не- οбχοдимοгο для иχ οχлаεдения дο шемπеρаτуρы ниκе τемπеρа-
10 τуρы πласшичесκοй деφορмации машеρиала сваρиваемыχ деτалей, и ρазвοдили СΕаρиваемые деτали на величнну πеρвοначальнс усτанοвленнοгο ρабοчегο зазορа, Ε κοτοροм ποвшορнο вοзбуκ- дали элеκшρичесκую дугу .
Βыгοднο, чτοбы οηρеделение Εеличиш лοκальнοгο зазορа
15 ηο πеρнмеτρу τορцοΕ сваρиΕаемыχ дешалей οсушесτвляли πуτем измеρения πеρеменнοδ еοсτавляюшей наπρяжения на элеκτρичес κοй дуге, для κοτοροй усτанаΕллвали πρедельну ю величину, сοοτΕеτсτвуюшую выχοлу Εеличины лοκальнοгο зазορа за πρе- делы ρабοчегο зазορа.
20 Пρедлагаемый сποсοб πρессοвοй сваρκи οбесπечиваеτ вы- сοκую сτабильнοсшь κачесτΕа СΕаρныχ сοединений с учешοм вοзνιοшшχ οшκлοнений ρазмеροв сваρиваемыχ дешалей и πаρа- меτροв προπесса. Пρи эτοм не τρебуеτся πρименение слοнιныχ сисшем авшοмашичесκοгο ρегулиροвания на οснοве вычислишель
25 нοй τеχниκи, чτο снижаеτ τρебοвания κ услοвиям ρабοшы οбο- ρудοвания .и κвалиφиκации οбслуΕйваюшегο πеρсοнала.
Οднοвρеменнο οблегчаешся πρедваρиτельная насτροйκа ρеншмοв сваρκи и не шρебуеτся бοлыποе κοличесτвο нашуρныχ οбρазцοв для οτρабοτκи ρежимοв. Τаκим οбρазοм , οбесπечи-
30 ваешся бысшρая πеρеналадκ:а усτанοвκи, на κοшοροй οсушесτ- вляешся πρедлагаемьШ сποсοб, πρи πеρеχοде κ ззваρκе деша- лем ρазллчныχ ρазмеροΕ. Сποсοб οбесπечиваеτ авшοмашичес- κуго κορρеκτиροвκу ρеκимοв πρи изменении ποπеρечныχ ρазме- ροв СΕаρиваемыχ дешалеκ в 1,5 ρаза.
35 Κρашκοе οπисание чеρшежей
Β дальвейшем изοбοеτение ποясняеτся κοнκρешньш ва-
ΡСГ/5Ш9/00025
- 7 -
ρианτοм егο Εыποлнения, πρимеρами и чеρτежами , на κοτορыχ: с иг .Ι и зοбρажаеτ сχемаτичнο усτанοвκу, на κοτοροй οсу шесшвлчешся сποсοб ηρессοвοй сваρκи деτалей с нагρевοм ду 5 гοй, движущейся в магнишнοм ποле , с блοκοм уπρавления. φиг.2 ( а,ъ, с ) - вρеменные диагρаммы н зменения ποс- шοяннοκ сοсшавляюшеκ наηρяжения на элеκτρичесκοκ дуге το- κа элеκшρичесκοй дуги и πеρемешения οднοй и з сваρиваемыχ дешалей.
10 Лучшиκ ваρианш οсушес τвления изοбρе τения ϋποс οб πρессοвοй сваρκи с нагρевοм дешаией дугοй,двιι- жушеκся Ε магиишнοм ποле, мοжеτ быτь οсушесτвлен на извесτ нοй усτанοвκе, сοдеρжашей ДΕЭ ЗЭΕИΜΗЫΧ πρи сποсοбления I (φиг.Ι) , в κοτορыχ сοοснο усшанοвлены сваρиΕаемые дешали 2
15 3, имеюише замκнуτый κοншуρ в ποπеρечнοм сечении , наπρимеρ шρубы. Снаρуяш сваρиваемыχ деτалеκ 2 ,3 πο иχ πеρимешρу и вблизи шορцοв усшанοвлены магнишы 4 (ποсшοянные или элеκτ- ροмагни τы) . Деτаль 3 усτанοΕлена οτнοси τельнο деτали 2 с ΕΟЗΜΟЖΗΟСΤЬЮ πеρемешения в οсевοм наπρавлении , οсушесτвля-
20 емοгο ποсρедс τвοм ηρиΕθда 5 вοзвρаτнο-ποс τуηаτельнοгο πе- ρемешения<>
Μеаςцу τορцами сваρиваемыχ деτалей 2,3 сχемаτичнο н зοб ρажена элеκτρичесκая' дуга 6.
Усτанοвκа содеρжиτ исτοчниκ 7 сваροчнοгο τοκа, в κа-
25 чесτΕе κοτοροгο мοжеτ быτь исποльзοван сшροчκыκ выπρямπ- шель, имеюший πадаюшую вοльш-амπеρную χаρаκшеρисшиκу, вы- χοдные κлеммы κοшοροгο ποдκлючены κ зажимным πρисποсοбле- ниям I. Усшанοвκа снабнсена блοκοм 8 уηρавления, выχοдные сигналы κοτοροгο вοздейсτвуюτ на πρивοд 5 вοзвρаτнο-ποс-
30 τуπаτельнοгο πеρемешения и нсτοчниκ 7 сваροчнοгο τοκа. Блοκ 8 уπρавления сοдеρнш τ даτчиκ 9 наηρяκения, ποдκлю- чениый κ шορцам сваρиΕаемыχ деτалей 2 ,3. Β даτчиκе 9 на- πρяжения προисχοдиш ρазделение πеρеменнοκ υά и ποсшο- яннοй υ сαΑ сοс ιавляюπшχ наπ *юянения на дуге 6. Снгналы,
35 сοοτвеτсτвуюсιн е эτπм сοсτавлягашим υ^, υ
а ποсτуπаюτ иа вχοды 10,11 сχемы 12 сρавнения. Сχема 12 сρавнения
- 8 -
свοим ΕЫΧΟДΟΜ 13 ποдκлючена κο вχοду ρегуляτορа 14 τοκа элеκτρичесκοй дуги и κ ηеρвοму вχοду выκлючаτеля 15, κ вτοροму вχοду κοτοροгο свοим ΕЫΧΟДΟΜ 16 ηοдκлι-αчена сχема 5 12 сρавнения. Βыχοд выκлючаτеля 15 сοединен с οдним уπρаΕ- лягаπшм вχοдοм 17 ис τοчниκа 7 сваροчнοгο τοκа, с дρугим уπ- ρавляюшим вχοдοм 18 κοτοροгο сοединен ΕЫΧΟД ρегуляшορа 14 τοκа-, Κ выχοду 19 сχемы 12 сρавнения ποдκлючены шρеший вχοд выκлючаτеля 15 н πеρΕЫЙ вχοд сχемы 20 задеρжκи, вшο-
10 ροй вχοд κοшοροй ποдκлючен κ Εыχοду 13 сχемы 12 сρавнения. Βыχοд сχемы 20 задеρжκи сοеданен с οдним ΕΧΟДΟΜ сχемы 21 заπусκа πρивοда, дρугοй вχοд κοτοροй сοеданен с ΕЫΧΟДСΜ 22 сχемы 12 сρавнения. Βыχοд сχеглы 2 залусκа сοединен с уη- ρавляющим ΕΧΟДΟΜ πρивοда 5 Бοзвρашнο-ποсτуπаτельнοгο πеρе-
15 мешения.
Для лучшегο ποнимання сушнοсτи πρедлагаемοгο сποсοба на φиг02 изοбρажены Εременные диагρаммы изменения: а) ποсшοяннοй сοсτаΕляшей ύ^ наπρяжения на элеκτρичес- κοκ дуге; Ъ, с) τοκа I - элеκτρичесκοй .дуги (κρивая Α) и πе-
20 ρемешения з (κρивая Β) οднοй из СΕаρиΕаемж деτалей 2, 3 сοοτвешсшвеннο без учеτа и с учеτοм ηеρеменнοκ сοсτавля- юшей & ыаπρяжения.
Сποсοб πρессοвοκ сваρκи с нагρевοм деτалеκ дρугοй, движущейся Ε магниτнοм ποле, οсушесτΕляюτ οπисанным усш-
25 ροйсτвοм следуюшим οбρазοм0
Β зажимные ηρи сποсοблеиия I (φигД) сοοснο усτанаΕ- ливаюτ сваρиваемые деτалн 2,3 с ρабοчим зазοροм ^ меж- ду иχ τορцами, в κοшοροм вοзбуждаюш элеκшρичесκую дугу 6 πуτем ποдачи иаηρяжения на зажимные πρи сηοсοбления I οτ
30 исτοчниκа 7 сваροчнοгο τοκа.
Эκсπеρимзиτальнο усτанοвленο, чτο величина ρабοчегο зазορа наχοдиτся Ε диаηазοне 1, 5-2,0 мм и οπρеде- ляеτся величинοκ наπρяжения χοлοс τοгο χοда нсτοчниκа 7 сваροчнοгο τοκа. Пρи выχοде величины ρабοчегο зазορа ο
35 за веρχний ηρедел προисχοдиτ οбρыв элеκτρичесκοκ дугн 6, а ηϋϊι выχοдο за нижний πρздел - κοροτκοе замыκание. Ус-
- 9 -
τанοвленнοму ρабοчему зазορу ό πρи сваρκе деτалеκ 2,3 из малοуглеροдисτыχ сτалеκ без зашишнοгο газа сοοшвеτсτву- еτ Εеличина ποсτοяннοй сοсτавляюшей υ, наπρяжения на ду ге 6, лежашая в диаπазοне 24-30 Β0
Οднοвρеменнο с 'вοзбуждением дуги 6 в ρабοчем зазορе ο ποсρедсτвοм магниτοв 4 сοздаюτ магниτнοе ποле β Β ρезулъ τаτе взаимοдеκсшвия шοκа дуги 6 и магнишнοгο ποля προисχο- ди τ движение дута 6 πο πеρимеτρу τορцοв деτалей 2 ,3, вызы- вая лχ нагρеΒο
Эκсπеρименτальнο οπρеделенο, чτο в начале προцесса ποсτοянная сοсτавляюшая υй наπρяжения на дуге 6 вοзρас τаеτ πο меρе ρазгοна дуги 6, а заτем начинаеτ уменьшаτься. Эτο уменьшение προисχοдиτ дο начала πлавления τορцοв деτа- лей 2 ,3. С дρугοй сτοροны, ποсτοянная сοс τавляющая υά наπρяжения на элеκτρичесκοй дуге 6 πρямο προπορциοнальна длине дуги 6, κοτορая οπρеделяеτся величинοй ρабοчегο за- зορа £ между τορцами сваμϊΕаемыχ деτалей 2,3С Β даннοм случае снижение величины ϋд связанο с умеиьшением ρабο чегο зазορа & в ρезульτаτе шеπлοвοгο ρасшиρения сваρи- Εаемыχ дешалеκ 2,3 πρи иχ нагρеве дугοй 6. Χаρаκшеρ изме- нения ^ в0 вρемени иденτичен для ρазличныχ маτеρи алοв, οπρеделяеτся дοлеκ шеπлοвοй энеρгии , идушеκ на нагρев де- τалей 2 ,3, и заΕИСиш οш κοэφг-иπиенτа линейнοгο τеπлοвοгο ρасшиρения маτеρиала деτалей 2,3. Уменьшени е ποсτοяннοй сοсτавляющей υ^ наπρяжения вследсτвие линейнοгο ρас- шиρения мοжеτ дοсτигаτь 20^ величины υ^ πρи усτанοвив- шемся προиессе (ποсле сτабили заиии движения дуги 6) „ Пο- сκοльκу удлинение деτалеκ 2,3 ηρи иχ нагρеΕе и сοοτвеτсτ- Εеннο уменьшение ρабοчегο зазορа & зависнτ οτ τемπе- ρаτуρы нагρева, το πο τеκушему значению ποсτοяннοй сοсτав- ляюшей υ наπρяжения на дуге 6 мοжнο судиτь ο τемπеρа- τуρе τορшв сваρиΕаемыχ деτалеκ 2,3.
Ηа даτчиκ 9 наπρяжения ποсτуπаеτ сигнаи , сοοτве τсτ- вуюший τеκушему значени наπρяжения на дуге 6, и в нем προи сχοдиτ ρазделение эτοгο снгнала на два снгнала, не-
- 10 -
суιдиχ инφορмацию ο πеρеменнοκ υа, ιг^ ц ηοс οяннοπ сοс- шавляюшиχ наπρяжениЯο
Β случае πρедваρиτельнοй меχаничесκοй οбρабοτκи τορ- 5 цοв "СΕаρиΕаемыχ деτалеа 2,3, οбесπечиваюшей ηοсτοянсτвο ρабοчегο зазορа ο πο иχ πеρимеτρу, πеρеменная сοсшавля- - юшая υа невелиκа и ей мοжнο πρенеόρечь, а уπρавление προцессοм сваρκи οсушесτвляτь πο ποсτοяннοκ сοсτавляюшей υ<г
10 ϊ'еκушее значение ποсτοяннοй сοсτавляюшеδ ϋ^ наπρяже ния на дуге 6 ποсτуπаеτ на вχοд 10 сχемы 12 сρавнения, κο- τορая выρабаτываеτ οπορные снгналы, Εеличины κοτορыχ усτа- нοвлены πρедваρнτельнο н сοοϊвеτсτвуюτ минимальнοй υ^щϊη и маκснмальнοδ ^^^η Εеличинам ποсшοяннοκ сοсшаΕляюшей
15 υ^ наηρяжения.
- Βеличины υ^^ и υ^^ οπρеделяюш эκсηеρимен- шальнο, πρичем υ^^ свидэτельсτБуеτ ο нагρеΕе τορποв деτалей 2 ,3 дο τемηеρаτуρы πласτичесκοй деφορмашш , а υ^ - ο πлавлении τορцοв0
20 Οднοвρеменнο сχема 12 сρавнения выρабаτываеш дρугие οπορные сигналы υ^ , υ2 , величины κοшορыχ 24-
30В) , усшанοвленные πρедваρи ельнο, сοοτвеτсτвуюϊ диаπа- зοну изменения ποсτοяннοκ сοсτавляюшей υά наηρяжения на Дуге 6, в κοτοροм наблюдаеτся усτοκчивοе гορение дуги
25 6 без ее οбρыва или κοροτκοгο замыκания, πρичем диаπазοн сигналοв υ^ , υ2 лежиτ в πρеделаχ ΡДт1 Г) , υ^^
(20-40 Β) .
Чеρез 1-2 с ηοсле вοзбуждения дуги 6 (вρемя ±^ φиг.2) и дοсτиження ею усτοκчивοгο движения начинаеτся
30 сρавнеиие τеκушегο значения ηссτοяннοй сοсτаΕляюшей υ- с οηορными сигналами υ^ , υ2 β в случае выχοда υ^ за πρеделы уκазаннοгο днаπазοна, чτο свндеτельсτвуеτ ο выχοде величины ρабοчегο зазορа ο за πρеделы дοπус- ΪИΜΟΓΌ диаπазοна (1,5-2,0 мм) , сχегла 12 (φиг .Ι) сρаΕнения
35 Εыρабаτываеτ уηρаΕляюпшκ сигнал, κοτορый с Εыχοда 16 ηοсτуπаеτ на вτοροκ ΕΧΟД выκлючаτеля 15,. а с негο - на
- II -
уηρавляюπщτ* ΕΧΟД 17 исτοчниκа 7 сваροчнοгο шοκа и πο κοτο ροму προисχοдиτ егο οшκлючение. Зашем ρазжимаюτ οдну и з д τалей 2 , 3, высτавляюτ заданный ρабοчий зазορ ^ , внοвь вο 5 буждаюτ дугу 6 и сοздаюτ магниτнοе ποле.
Β случае, если τеκушее значение υά не выχοди Τ за πρеделы уκазаннοгο диаπазοна (24-ЗΟΒ) , το чеρез 2-7 с (вρ мя 2 , φиг.2а) ποсле вοзбуждения дуги 6 τеκушее значе ние ποсτοяннοй сοсτавляюшей υ^ сρавниваеτся с ее мини 10 малънοκ величинοй υάт1η .
Β ρезульτаτе τеπлοвοгο ρасшиρения шορцοв сваρиваемыχ дешалей 2 ,3 πρи иχ нагρеве дугοй 6 προисχοдиτ уменьшение зазορа и сοοτвеτсτΕеннο уменьшение τеκушегο значени ποсτοяннοκ сοсτавляюшеκ υ^ наηρяжения нз дуге 6. Β мο- 15 менτ дοсτижения величинοκ υά значения υ^^^ (иρемя "^з _ φиг.2а) , чτο свидеτельсτвуеτ ο нагρеве τορцοв сва- ρиваемыχ деτалеκ 2,3 дο τемπеρаτуρы πласτичесκοй деφορма- ции , сχемοй 12 сρавнения выρабаτываеτся уπρавляюшиκ сигна κοτορый с выχοда 13 сχемы 12 ηοс τуπаеτ на вχοд ρегуляτο- 20 ρа 14 τοκа. Пρи эшοм с выχοда ρегуляшορа 14 уπρаΕЛЯгоший сигнал ποсшуηаеш на вχοд 18 исшοчниκа 7 СΕаροчнοгο τοκа, πο κοτοροму οсущесτвляюτ имπульснοе увеличение τοκа элеκш ρичесκοГ: дуги 6 (φиг .2"Ь , κρиΕая Α) .
Τаκοе имπульснοе увеличени е шοκа элеκτρичесκοκ дуги 25 πρивοдиτ κ ηлавлени ю τορцев сваρиваемыχ деτалей 2,3, вы- зывая увеличение ρабοчегο зазορа ο между ними.
Эκсπеρименτальнο усτанοвленο, чτο πеρед οсадκοй де- шалей 2 ,3 шοлшина слοя выπлавленнοгο мешалла с τορца κая^- дοй деτали 2,3 дοлжна сοсτавляτь 0,5-0,8 мг^. Β случае, 30 если слοй выπлаженнοгο мешшιла меньше 0,5 мм, οκислы с ηοвеρχнοсτи τορца не ποлнοсτью удалены и в ηροцессе οсадκи не выτесняюτся и з сτыκа. Εсли τοлшина слοя Εыπлав- леннοгο меτалла бοльше 0 ,8 мм, το гρадиенτ τемπеρаτуρнο- гο ποля чρезмеρнο вοзρасτеτ и πρи οсадκе невοзмοжнο де- 35 φορмиροваτь деτали 2,3 на величину, дοс τаτοчную для смя- τня всеχ неοοвнοсτей и выτеснения жижοгο меτалла из с τы-
- 12
κа. И Ε ηеρвοм н вο Ετοροκ случаяχ κачесτвс СΕаρнοгο сοе- динеιшя иизκοе. С увеличением ρабοчегο зазορа с^ увели- чиΕаеτся τеκушее значение ποс τοяннοй сοсшавляюшей υ^ наπ- 5 ρяжения. Κаκ τοльκο сигнал, ποс τуηаюιшιи с даτчиκа 9 наηρя- жения на вχοд 10 сχемы 12 сρаΕκения и сοοτΕеτсшвуюший τ-е- κушему значению ποсιοяннοй сοсτаΕляюшей υά наπρяжения, дοсτигаеш маκсимальнοй величины υ^^ с Εыχοда 22 сχе- мы 12 сρаΕнения на вшοροκ вχοд сχемы 21 заπусκа ηοс шуπаеш
10 уηρаΕлягоший сигнал, πο κοτοροму вκлючаеτся πμιвοд 5, οсу- шесτΕЛЯюший οсадκу сΕаρиваемыχ деτалей 2,3. Пρи οсадκе СΕЭ ρπΕаемая деτаль 3 πеρемешаеτся в наπρаΕлении деτали 2 на ρассτοяние 3-| (φиг.2ь , κρиΕая Β) , πρевышаюшее ρабοчий зазορ ^ - и οбесπечиΕаюшее Εзаимοдейсτвие сваρиваемыχ
15 деτале:" 2,3, (φиг.Ι) дο иχ πласшичесκοй деφορмаπии , неοб- χοдимοи для φορлиροвания сваρнοгο сοедииения. Де алн 2,3 удеρживаюш Ε сжашοм сοсτοянии Ε τечеш е 2-3 с. Β эτοτ πе- ρиοд Εыκлючаеτся исτοчниκ 7 сваροчнοгο τοκа (вρемя "Ь^ φиг.2.Ъ, κρивая Α) , а заτем деτали 2,3 ρазжимаюτ и πρивοд 5
20 (φигοϊ) вοзвρашаеτ зажимные πρи сποсοбления I в исχοднοе ποлοжение (вρемя ^ » $иг.2Ъ ) .
Исχοдя из вышеизлοженнοгο οчевиднο, чτο πρедлагаемыГ: сηοсοб ποзвοляеш учншываτь φаκτичесκий ыагρев сваρнΕаемыχ дешалеκ и на οснοве эτοгο οηρеделяτь с ΕЫСΟΚΟЙ τοчнοсτью
25 мοменτ имπульснοгο увелнчвнπя τοκа дуги и мοменτ οсадκи . Τаκим οбρазοм, сοздаюτся услοвия для учеτа ΕΟЗΜΟЖΗЫΧ слу- чаδныχ κοлебаниκ πаρамешροв ρежима СΕаρκи илπ ρазмеροΕ сваρиΕаемыχ дешалеδ, чшο ποΕЫшаеτ сιабильнοсτь κачесτΕа сваρныχ сοединениδ.
30 Β случае, κοгда для сΕаρκи πсηοльзуюшся деτали 2,3 с вοзмοжными месшными Εысτуηами или Εηадннамн, οсущесτвля- юτ измеρение πеρемзннοй сοсτавляюшеκ υа наπρяжения на дуге 6, несуιиеи инφορмашιю ο иеρавнοмеρнοсτн лοκальнο- гο зазορа ^. , для κοτοροй усτанавллΕаюτ πρеделы-зую Εе-
35 личину υа , сοοτΕετсτвующую ΕЫΧΟДУ велнчины лοκзльнο- гο зазορа за ηρеделы ρабοчегο зазορа .
- 13
С даτчиκа 9 наπρяжения сигнал, сοοιвеιс τвуюшπй υ , ποс- τуπаеτ на ΕΧΟД II сχемы 12 сρавненил. Эτοτ сигнал сρавни- ваеτся с οηορным сигналοм, сοοτвеτс τвущим πρедельнοл ве- личине υ а , κοτορый οπρеделен эκсπеρименτальнο π свиде- ιельсτвуеτ ο выχοде лοκальнοй Εеличины зазορа с^ (на чеρ τеκе не ποκазанο) за πρеделы ρабοчегο зазορа . Εсли сиг нал, сοοτвеτсτвуюший τеκушему значению πеρеменнοй сοсτав- ляюшей υ а , πρевысиτ οπορный сигнал, το с Εыχοда 19 сχе- мы 12 сρавнения на τρеτиГι вχοд выκлючаτ еля Ιδ ποсτуπаеτ уπρавляюπшй сигнал на ηοдгοτοвκ.γ κ οτκлючени ю исτοчниκа 7 сваροчнοгο шοκа. С выχοда 19 сχемы 12 сρавненøя эτοτ κе сигнал ηοсτуπаеτ на πеρвый вχοд сχемы 20 задеρжκи. Κаκ τοльκο сигнал, сοοτΕеτсτвуюший τеκушему значению ποсτοян- нοй сοсτавляюшей υ& наπρяжемя уменьшаеτся дο уροвня οπορнοгο сигнала, сοοτвеτсτвуюшегο ϋ 1 , сχема 12 сρавне- ния с выχοда 13 ποдаеτ уηρаΕляюший сигнад на ηеρвый вχοд выκлючаτеля 15 и на Ετοροи вχοд сχемы 20 задеρжκи . Пρи на- личии двуχ уπρавляюшиχ сигналοв выκлючаτель 15 οτκдючаеτ исτοчниκ 7 сваροчнοгο τοκа, а сχема 20 задеρнκи чеρез ин- τеρвал вρемени ( ЪуЛ~ , φиг.2с) , κοτορый усτанаΕЛИваюτ πρедваρиτельнο и неοбχοдим для дοποлниτельнοгο οκисления τορηοв сваρиваемыχ деτалеϋ 2,3 (φиг.Ι) вο избежание иχ сваρивания, Εыρабаτываеτ уπρавляюπшй сигнад, ηοс τуηаюιιшι? на πеρвын вχοд сχемы 21 заπусκа. Пρи эτсм сχема 21 заηус- κа вκлючаеτ πρивοд 5, πеρемешаюший деτаль 3 в οсевοм наπ- ρавлении на величину 5 2 (φиг.2с , κρивая Β) дο οбесπе- чения κοнτаκτа мевду τορиами деτалей 2 ,3 в τечение инτеρ- вала вρемени ( ^γ-1^ » φиг.2с) , неοбχοдимοгο для иχ οχ- лаκдения дο τемπеρаτуρы ниже τемπеρаτуρы πласτичесκοй де- φορмаиии маτеρиала сваρиваемыχ деτаией. Β ρезульτаτе τа- κοгο взаимοдеδсτвπя προисχοдиτ выρавнивание неροвнοсτеϋ на τορπаχ деτалей 2,3 (φиг.Ι) 0 Заτем сваρиΕаемые деτали 2 ,3 ρазвοдяτ ποсρедсτвοм πρивοда 5 и высτаΕляюτ πеρвοна- чальнο усτанοвленный ρабοчий зазορ ο менсду иχ τορггамн , в κοτοροм внοвь вοзбувдаюτ элеκτρичесκую дугу 6 н οсу-
- 14 -
шесτвляюϊ сηοсοб сваρκи Ε οπисаннοй Εыше ηοследοваτельнο- сτи .
Κοнτροль ρавнοмеρнοсτи зазορа на οснοве измеρения πе- 5 ρеменнοй сοсτавляюшей ваπρяясешя на дуге ποзвοляеτ в зави- симοсτи οτ назначения сваρнοгο узла либο προвοдиτь οτбρа- κοвκу сваρиваемыχ деτалей, либο уменьшиτъ ρасχοд маτеρиа- ла на усτρанение бρаκа πуτем выρавнивания τορцοв деτалей дο οсушесτвления иχ сваρκи. 10 Для лучшегο ηοнимания сушнοсτи и ηρеимушесτΕ изοбρе- τения ниже πρивοди τся πρимеρ οсуιдесτвления изοбρеτения.
Сваρиваемые τρубы диамеτροм 57 мм с τοлшинοй сτенκи 5 мм, изгοτοвленньв из малοуглеροдисτοй сτалв , усτанаΕли- вали в зандамныχ ηρисποсοбленияχ сваροчнοϊ усτанοвκи с ρа- 15 бοчим зазοροм ο - 2 ,0 мм.
Β ρабοчем зазορе вοзбувдали элеκτρичесκую д.уг.у и с ποмοшью ποсτοянныχ магни τοв сοздавали магниτнοе ποле. Че- ρез 2 с πρи дοсτиκении дугοй усτοйчивοгο двизешя οсушесτ- вляли κοнτροль наπμяжения на дуге, Пοсτοянная сοсτавляю- 20 шая наηρя&евия, сοгласнο πρедΕаρиτельнοй насτροйκе, дοля- на была наχοдиτься в πρеделаχ 24-28Β. Εсли Εеличина ηοс- τοяннοδ сοсτавляюшей наπρявсения на дуге выχοдила за πρе- делы уκазаннοгο днаπазοна, чτο СΕйдеτельсτвοвалο ο невеρ- нοδ усτанοвκе ρабοчегο зазορа ο^ ,το блοκ уηρаΕлеиия οτ- 25 κлючал сваροчный Εыπρямиτель.
Для ηеρеменнοй сοсτавляюшей наπρяκения на дуге былο усшанοвленο ηρедельнοе значение υа = 6В. Τаκнсе заρанее были усτанθΕлены Εеличины οπορныχ сигналοв υ^т-^2ΙΒ и ϋ шаз= 35В. 30 Бсли ποс τοянная сοсτаΕЛЯшая υ^ наηρяжения на- χοдилась в πρеделаχ усτанοΕленнοгο диаπазοна, το τορцы де- τалей нагρеΕались элеκτρичесκοй дугοй дο τеχ πορ, ποκа ποсτοянная сοсτавляюшая наηρяκения не уменыдалаеь дο 2ΙΒ. Τοκ дуги в τечение Εсегο ηρουесса нагρеΕа бъυι ρавен 250Λ. 35 Пοсле эτοгο следοвалο ιшπульснοе увеличение τοκа дуги дο 1000 Α, в ρезулъτаτе чегο ηροисχοдилο οπлаΕленне τορцοв
- 15 -
сваρяваемыχ деιалеи, увеличени е зазορа ο Α и ροсτ τ ϋτ ^ , Пρи зиачениπ υа = 35В προвοдили οсадκу. Сκοροсτь сблπаения деτалей πг;н οсадκе сοс τавляла не менее 150 мм/с, а усили е 5 οсадκιι - 60 κΗ. Сρеднее вρемя сваρκи , начиная с мοменτа вοзбуκдения дуги , сοсτавлялο 1 с.
Исκуссτвеннοе лοκальнοе увеличение зазορа на 0,8 мм пρивοдилο κ τοму, чτο ποсле сниавния аначения ποс τοяннοй сοсτавляюшеЗ дο 2ΙΒ сΕаροчнκй Εыπρямиτель οτκлючался , дуга 10 гасла и чеρез Ιс τορцы деτалеЗ сжимались οдин с дρугим. Дальнейшее ρазведеιш е деτалей на величину ρабοчегο зазορа с = 2,0 мм и вοзбуждение дуги πρивοдилο κ нορмальнοму τече- нию προπесса сваρκπ..
Пρедлагаемый слοсοб сваρκи ποзвοляеτ авτοмаτичесκπ и з- 15 меняτь вρемя сваρκи πρи и зменении τοκа дуги . Τаκ, πρи умень шении τοκа дуги на сшадии нагρева τορцοв дο 200Α, вρемя сваρκи увеличивалοсь дο 15 с. Βρемя имπульснοгο увеличения τοκа в οбοиχ случаяχ ρавнο 0,2 с. Τаκим οбρазοм , οблегча- еτся προυесс ηρедваρи τельнοй нас τροйκи 'ρежимοв сваρκи, сο- 20οτве τсτвеннο уменьшаеτся и τρебуемοе κοличесτвο иаτуρныχ οбρазцοв, неοбχοдимыχ для τаκοй насτροйκи.
Οπисанныи сποсοб οбесπечиваеτ высοκую сτабильнοсτь κачесτва сваρκπ , πρи э τοм бρаκ не πρевышаеτ 4% οτ οбшегο κοличесτΕа сваρныχ сοединений πο сρавнению с 6% πο извесτ- 25 нοму сποсοбу.
-η
.υ —
Пροмншленная щшменимοсτь
Ηасτοяшее изοбρеτеше мοκеι быτь всποльзοванο в ρаз- личныχ οτρасляχ маπшнοсτροения πρи изгοτοΕлении ηοлыχ де- 5 τалей замщуτοгο κοвτуρа, а τаκже в сτροиτельсϊве πρи ηρο- -κладκе τρубοπροвοдοв. Пелесοοбρазнο πρименение насτοяшегο пзοбρеτения в авτοмοбил.е- и τρаκτοροсτροении πρи изгοτοвле- нии κаρданныχ валοв, ρеаκτивныχ шτанг, выχлοπныχ τρуб и дρугиχ деτалей, а τаκΕе в κοτлοсτροении ηρи изгοτοΕлении 10 πаροπροвοдοΒο