Способ сварки длинномерных трубчатых изделий в контролируемой атмосфере и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)б В 23 К 9/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 4 2б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4091545/27 (22) 20.05.86 (46) 23.11.92. Бюл. ¹ 43 (72) А, Н. Минаев, M. И. Перлич, А. А. Агеев, Л. Н. Щавелев, В. А, Серьезнов и Л, И. Ревиэников (53) 621.791.75(088.8) (56) Николаев Г. А, и др, Специальные методы сварки. М„Машиностроение, 1975, с.74.

Патент CLLIA № 4188521, кл, 219/60, 1980, (54) СПОСОБ СВАРКИ ДЛИННОМЕРНЫХ

ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ В КОНТРОЛИРУЕ, БЫП, 1380092 А1

MOI АТМОСФЕРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых иэделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энергетическом машиностроении. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения эа счет улучшения его

1380092

5 10

40 защиты при сварке изделий из высокоактивных материалов, а также повышение производительности. Для этого свариваемое изделие перед зажимом его в цанге и вакуумированием камеры обдувают потоком защитного газа через дополнительное сопло

28, ра=положенное между цангой 7 и упором 8. Защитный газ подают со скоростью

100 — 125 м/с в течение 2-5 с. Диаметр потока б равен 4 — 6 бильд, где бдзд диаметр изделия в мм. Устройство для сварки длинномерных изделий автоматизирует процесс выведения горелки с электродом на

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам и устройствам для сварки длинномерных трубчатых изделий с концевыми деталями, особенно из высокоактивных металлов, и может найти применение в любой области народного хозяйства, где к сварным швам предъявляются высокие требования, например в энерге гическом лашиностроении, Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет улучшения его защиты в процессе сварки и точности фиксации кольцевого стыка изделия и горелки с электродом относительно друг друга, а также повышение производительности процесса за счет автоматизации наведения горелки с электродом на стык.

На фиг. 1 приведены диаграммы изменения давления защитного газа в рабочей камере, расхода аргона и порядок операций; на фиг. 2 — кинематическая схема устройства; "а фиг. 3 — схема взаимодействия горелки, упора и дополнительного сопла; на фиг. 4- схема устройства с каналами А, Б, В для дополнительнои продувки иэделия защитным газом и ввода и выхода защитного газа из камеры, Способ герметизации осуществляют следующим образом.

Перед вакуумированием камеры осуществляют подачу защитного газа коаксиально оси изделий и зажимной цанге, при этом диаметр потока б равен 4-6 бильд, где биэд— диаметр изделия в мм, скорость потока 100—

125 м/с, время 2 — 5 с. Операцию зажима цанги выполняют в вакууме, При этом было экспериментально установлено, что если в процессе сварки любой из трех параметров особых условий подачи защитного газа (диаметр струи (4бд, скорость потока <100 м/с, время обдува <2с) установить ниже нижнего предела, то на иэделии появляется окисная пленка в виде цветов побежалости сварив, с мый стык с помощью двух скалок

12 и 15, размещенных в камере параллельно друг другу и оси цанги 7. Скалка 12 установлена с возможностью поворота и связана с кулачком 33 перемещения упора вдоль оси цанги 7. Скалка 12 связана с горелкой 19 и через поводок 13 — с упором 8, который закреплен на скалке 15 с возможностью продольного перемещения. Скалка 15 жестко связана с соплом 28 и взаимодействует с кулачком 34 распределительного вала 5. Горелка 19 снабжена электромагнигным фиксатором 27, 2 с.п, ф-лы, 4 ип. 1табл. до синеватого оттенка, особенно на изделии под цангой. Изменение параметров в сторону увеличения приволит тглька к неоправданному увеличению расхода аргона.

Способ герметизации длинномерных трубчатых иэделий 1 в контролируемой атмосфере осуществля|от с по лощью устройства (см. фиг. 7), состоящего иэ рабочей камеры 2, в которую через герметизирующие уплотнения 3 и 4 входят часть распределительного вала 5 и часть шпинделя 6 с цангой 7 для фиксации и зажи ла иэделия 1.

В камере 2 соосно цанге 7 расположен подпружиненный упор 8 с датчиком 9. Упор

8 через рычаг 10, жестко закрепленный на нем, и втулку 11 связан со скалкой 12 через шпонку (на фиг, не показана). Скалка 12 размещена в камере 2 параллельно оси цанги 7 шпинделя 6 и заделана в cråíêå этой камеры с возможностью поворота вокруг своей оси. На втулке 11 противоположно рычагу IO жестко закреплен поводок 13 с возможностью взаимодействия с вилкой 14 скалки 15. Скалка 15 закреплена в стенке камеры 2 параллельно скалке 12 с возможностью продольного перемещения на величину хода пружины 16. На скалке 15 противоположно вилке 14жестко закреплен кронштейн 17, через который пропущен винт 18 регулировки положения горелки 19 с электродом 20(см. фиг. 3, 4), закрепленной на каретке 21 поперек свариваемого стыка (вдоль изделия 1). Для фиксации положения горелки 19 относительно свариваемого стыка на каретке 21 выполнен узел ее фиксации, состоящий из закрепленных на подпружиненном пружиной 22 подводке каретки 21 кронштейнов 23, через которые пропущен регулируемый резьбовой стержень 24. заделанный в стенке камеры 2, с пружиной 25 возврата, втулки 26, контактирующей с электромагнитом 27 и закрепленной на стержне 24 с воэможностью продольного

1380092 перемещения, Между цангой 7 и упором 8 соосно им расположенодополнительное сопло 28. На дополнительном сопле 28 выполнен вырез 29 (см, фиг, 4), форма которого идентична форме формирующего щи.ка 30, 5 насаженного на горелку 19. Дополнительное сопло 28 через рычаг 31 жестко связано со скалкой 12, на которой расположена пружина 32, заделанная в стенке камеры 2 и контактирующая свободным концом с ры- 10 чагом 31, свободный конец которого заделан на эксцентричном кулачке 33(см. фиг, 2, 3) распределительного вала 5, на котором в пределах камеры имеются два других кулачка 34 и 35 (кулачок 34 продольного переме- 15 щения упора 8 и кулачок 35 зажима цанги 7), - С кулачком 34 контактирует ролик 36, жестко связанный со скалкой 15, а с кулачком 35 — ролик 37 фигурного двуплечего рычага 38

»

S закрепленного в стенке камеры 2, свобод- 20 ный конец которого связан с механизмом зажима цанги 7.

За пределами рабочей камеры 2 на распределительном валу 5 расположены зубчатая передача 39. связывающая 25 распределительный вал 5 с приводом 40, который электрически связан с датчиками

41, 42, 43, и кулачок 44 механизма герметизации уплотнения 45. Кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 связан с втулкой 47 30 уплотнения 45.

Шпиндель 6 за пределами рабочей камеры 2 связан с приводом 48 его вращения.

В шпинделе 6, несущем цангу 7, выполнено отверстие 49, сообщающееся с ней(см. 35 фиг. 4), Отверстие 49 через клапа»» и канал

А связано с откачной системой (на фиг. не показано), С противоположнОго торца дополнительного сопла 28 выполнено другое отверстие, связывающее это сопло через 40 канал В с системой подачи защитного газа.

Кроме того, камера 2 через канал Б сообщается с вакуумной системой (на фиг, не показана).

3а приводом 48 вращения шпинделя 6 45 расположен механизм 50 загрузки и выгрузки иэделия 1 из камеры 2, включающий прижимные ролики 51, 52, оси которых перпендикулярны продольной оси шпинделя 6, и через соответствующие рычаги 53, 54 50 связаны с кулачком 55, закреплснным на валу привода 56. Наличие иэделия 1 в механизме 50 фиксируется датчиком 57, Устройство работает следующим образ ом, 55

Перед началом работы устройства при открытой камере 2 и отведенном дополнительном сопле 28 выставляют электрод 20 горелки 19 относительно упора 8 на величину, равную расстоянию от свободного торца концевой детали до стыка ее с»руб»а»ой заготовкой 1. Затем камору 2 закрыва»от и приводят устройство в исходное погюжение, при которой уплотнение 45 раскрыто, цанга 7 разжата, упор 0 находится в крайнем правом положении, горелка 19 на выставленном от упора 8 расстоянии, сопло 28 в отведенном состоянии, ролики 51 и 52 разведены. Устройство подготовлено к приемке изделия 1 (см. фиг. 2 и 4).

Изделие 1 из приемного лотка посгупает в механизм 50 загрузки изделий 1 до срабатывания датчика 57 нали-»ия изделия

1. Ролики 51 и 52 опускают на изделие 1, Включают привод 56 подачи изделия I, которое подают до остановки его упором 8.

Сигнал. От датчика 9 поступает на остановку привода 56 подачи иэделия 1 и на привод 40 поворота распределительного вала 5. При повороте распределительного вала 5 кулачок 44 через двуплечий рычаг 46 поджимает втулку 47 к уплотнению 45, сжимает его, герметиэируя иэделие 1, после чего датчик

41 выдает команду на развод роликов 51 и

52 механизма 50 загрузки»» выгрузки изделия 1 и на отведение упора 8 от изделия 1, При дальнейшем повороте распределительного вала 5 кулачок 34 через ролик 36 перемещает скалку 15, отводит упор 8 и горелку

19 с электродом 20. В это время изделие 1 под действием упругих сил уплотнения 45, направленных в сторону упора 0, некоторое время контактируя с поп»ед»»им, следует за упором 8, Кулачок 34 задает синхронное перемещение упору 8 и ropcn» .e 19, а одновременное с ними перемещение изделия 1 обеспечивает сохран; ость ранее выставленного расстояния между горелкой 19 и стыком изделия 1. В м",мент снятия упругих сил уплотнения 45 изделие 1 останав»»»лвае»ся, а упор 8 под действием кулачка 34 перемещается дальше, Контакт между упором 0 и датчиком 9 размыкается, и сип»ал посгупает на электромагнит 27, сердечник когорого замыкается с втулкой 26 и фиксирует горелку 19 точно против стыка изделия 1.

Одновременно с фиксацией горелки 19 кулачок 34 останавливает упор 8, При дальнейшем повороте распределительного вала

5 под воздействием эксцентрикового кулачка 33 рычаг 31 поднимает дополнительное сопло 28 до тех пор, пока оно займет место упора 8, т.е. ось сопла 28 должна совпасть с осью изделия 1 (cM. фиг. 4), Срабатывает датчик 42 и останавливает привод 40 распределительного вала 5, Включают дополнительную подачу защитного газа через канал В (см. фиг. 2), коаксиально продольной оси изделия 1, в направлении, противоположном загрузке изделия 1, обеспечивая,.)!l()(1 )" У)ГГ Iг)! :, («,», » ) Г (:»r1»sC -(1 гГ;).),!

ri10 >(1! Г) f»! i), 1 (Г, !

:(Г» 03 !!E(t ;. И:! ,,:.;-.Оr (-;! «., (:0!"

Г! )ге,,, !fr)f ! (4 .);1 Г,")ГЛГ r !

i;) Л! 1 ) !i) t Г)С !

1 Г) .1 (!!Г;1, ( 1 1 и : :) Г I j E, 1! ) « !! i! )

Г; !

Г !)ГГ 11 !!. -, 1)

iifE! . 1,, .11»!

1 Г

Г 1- )!. i!f)f i

1, 1, Г!):!.)

1 гг!! г

Г!

Г! )

Г ( г

l.1;!1i!» „ - 1 i! !1, !! j !» ",! I« i« i )С» 1! 1) 121 ) ; (1 "t

Г

"Л г;О!1 Г!«ОГ - I . 11 )1 -, tlt Г1Г (:.Г(Г!;(If!1 ,"- рf, . »It();: 1гi:» "; 1 (!1!1(;» г:1",:) В г:-1!)Л!) 2, )

Г! Г!Г- К; ) I I I !: Г .: !-.111 С;1(1;1. E \ - "-"; f )1 Г ДГ )i i1! .! ..;„. Г(;»:„",)1 1; !)I)0!)«Л)Л ", !

1 t(:,З;-r»Еri Oir)opifтСя 02 ИЗдЕЛИЛ 1 И ОНО

1, а)("Г()ртируется дальше. При сварке по: г)гг,,у)(")(!)х изделий 1 Ti)x ж". размеров цикл . агтро:» и Ä1 сварки повторяется, причем r0))ел)(у 1 )(а сгык настраива)от один раз в, I;! !Г1П .,r;1P.) Ы.

},"Г)((2,20Г(1, качества сваренного изделия у)1(«с (вля)от визуаль!(ым осмотром по наГ !!!)I!1 о цв() ГО в Гlобехкс!Л(}с(и на cf)3pL40M сОР }0 !), I ии и в месте за)кима((анги,, ; !) .; м «р, Исп)ь((а)!ия проводились на .) 31»очной установке СА- 201. (. В."-, )! )E)r)f)!1 Ot)P33LILI TP)jt}OK C заглушкаи : с!)Ла );i" Zr I 2,5% Nb у .) 5,8 х 0.5 мм, 15 l)(;fir:,31:я(цИЛ)Ся ВО lt ф}23МОВ(.!М ЗЛЕКтрОдОМ .1 ) !» к !) (.,В }Г1- rj) Г мм C ))f r If)i)1 33ТО It(11 30" C

:)питуп I«I(1)с(10!.Д1- Г},5 л1м.. :13!цитный газ Ar, I10(."),; Г }0 „/л)ijll с! Орость сварки 13,1 .1/ t l п; r !)ЛГ)ки 22,г),,П,Г)инс) дуги 1 0,1 мМ, Г» ! 1;))1 i (.!)м.ти.;0) (!1)! =)к(}п par f()trT3)) f"-(o опре«,.Г)(;-! ОГ . ) ) )3 - с не!(Ия параметров . ).1 з--):1(и) It(jt о газа перед вакуумироваf! 1f!1 1

I ) ",! i!. (f:. I (»l;)i 01)})азцы (Одве}эГались ви = !Л I j,,; т ).Г)! Г}20Л )О К3ЧЕСТ Па ПО Н3ЛИЧИ(0

:кll «л II л . с:галла L)((43 l1 зо}(ы термическо;.!): !!.;)1. !»езул},r3ты испы (аний приведеi ) 1 ) )1 Г ) 1,1

}:. i,1(1брззол1 !р,лл3c;)«tff,(å способ и т}, .,; «(,Оз))от(я!О(у!1, Гц 1т). качество

1)0 :c! ))1! !«ни)т (у 1 !„.) 1 у чучшения за;:;!2 !it! OÃ!) CTLII:31((гЕС ),) .13:,,ИМ3 Ц3НГОЙ

:fj .; I1f1ollp(. Сварки, а (акже повы:, 1;!)!).,1)ij(tij.)1ГЕЛЬНОСГ, ПРОЦ»СС3 За Счет

:.Г)1;Г.-)()ИИ (ЛСЕД.НИ". Гнlf КтРОДа На

:;.!! f;I ", .I -);1 Г.1 ЫК, !

) 1,. т!)};1, Г; ...,. !f! Г))1,))1)))1)с)! ! ° г! 1 Г;Г; Г» ; !Г«!, 1)! !1 f1!1Ã Р . j(/ 1 i . <» 1,:, )!l )! Г} Г );)Г !)1!)»вЂ” ! l i .:I !! ... -; ": :,::: - l t (! Г (.I ГГ Р И Г Г< (11) fi f;

Г

11 )г1, Г!ll! !1 1 :1! ", 1» Г «!« ; 1 ° - !TOP! ;)11(21

J 1(.ifг) Г! « . " « :. ..., ГI)Г, »ГГГ\!jC))1 jif .1»

;1()(!!ч,,{ ;.:Г- )!1 - i 1 Il !12()1 -r1 00 )2!) (1/ С r, 1 -. } -Ii ., : . r (1- ) 1:..!l:,}40 (. (,1) (lз Г)«в л)1.1;;r;!1;)I! f Г Г): !1(» "l!!11 (i, ;! Г» Г;-1();1 !))rr 11»», !

,)Л! ! ))„:1 1,,--,,,:; rt..., . дна(IС!)

Г f . . !Г -Э 1 : 1

: .. t1.i. ; C0rgePE>f.аЩЕЕ КЛМЕРУ И r)3ЗМЕЩЕН 1 « В f «::;! I В (! )iti!t(tj) Ь С Ца Н(ОЙ ДЛЯ Г}ГИКСаЦИИ .»Г)»(! .Irl издеГ!!)я, у(10р) С датчиком, ГерМР

-, -Г).)руГО !и: у)r! )т((г((ия связан))ые через .;;)Лчкl, и сист= rló ры (агов с распределил)! ..; 1(Ь}(Ы}1 ВЫ(ОМ, КОтарЫИ СВяааН С ГОрЕЛКОй, .:)куумну)о систему 1 механизм загрузки и выгрузки изделл)й, î T л и f! 3 10 щ е е с я тем, (то. С (0!1! К) ПОВЫШЕНИЯ КЗЧЕСтее СВаРКИ путем улуч}ления защит}.! Изделия и произ50 водительности Г!роцсccd путем автаматиза:)ии вывгде!(ия злекгродов 143 свар!)ваемый

Г".! ЫК, 01(0 (,НабЖ(.110 де»ПОЛНитв»}!с НЬ!М COп 1(м, располоке)4))ым л1ежду цан(ой 11 уп(}ром СDocIIO цанге, фор((иру!Ощим щ1!Kor;, 5 -. i3c3>ке!(ны(1 на горелку, двумя гкалками, .p:- )(енн,)(1и в стенке камерь! f13рэг!лель)} )друг другу и оси цан(и, дополнител!»Ным к» Л)ЧКОМ УетаНОВЛЕНН):IV. На РЗГ.ПРЕДЕЛИl«л -)(м валу, при зTot.; f-,:л)43 из cr!елок уста tri!! l t 3 С f)0:!ГИОГК I!О » !- 1 П !) О )) Г)Л ЬI)СГГO

1380092

10

27 перемещения и связана через жестко закрепленный кронштейн с узлом регулировки положения горелки, а через ролик — с кулачком перемещения упора вдоль оси цанги, а другая скалка установлена с воэ- 5 можностью поворота вокруг своей оси, жестко связана через кронштейн с дополнительным соплом и посредством рычага — с упором, который, в свою очередь, через поводок связан с первой скалкой, причем вторая скалка кинемэтически связана с дополнительным кулачком, горелка снабжена электромагнитным фиксатором, в дополнительном сопле выполнен вырез ответно и идентично формирующему, щитку, а цанга через клапан связана с вакуумной системой.

1380092

Составитель Г.Тютченкова

Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР Э,Лончакова

Редактор T,Çóáêoâà

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5