Способ сварки плавлением торцевых многоугольных стыков

 

Изобретение может быть использовано при сварке плоских и объемных изделий с резкими перегибами свариваемых поверхностей . Сварку выполняют двумя сварочными головками, установленными под углом друг к другу. На участках резких перегибов свариваемых поверхностей сварку выполняют с изменением угла между сварочными головками и при последовательных включениях сварочных головок, которые выполняют во время существования общей сварочной ванны. При сварке многоугольных труб угол между сварочными головками изменяют во взаимно противоположных направлениях в плоскости .совпадающей с плоскостью стыка. При выполнении сварных швое на рифленых полотнищах угол между сварочными головками изменяют перемещениями неработающей сварочной головки . При этом на горизонтальных или вертикальных участках стыка изменение угла между сварочными головками осуществляют вращением неработающей сварочной головки на 180° вокруг оси головки работающей , а переключение режимов работы сварочных головок осуществляют на перегибах свариваемых поверхностей 2 з.п. ф-лы, 11 ил. Ј

СОЮЗ COBE I CKNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 9/167

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ / «--»

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846832/08: 4842482/08 (22) 11.05.90 (46) 23.11.92, Бюя. № 43 (71) Московский машиностроительный завод им. А.И.Микояна (72) А.И.Волков (56) Заявка Японии

¹ 52-138446, кл. В 23 К 9/16. 1976 г.

Патент ГДР № 255897, кл. В 23 К 9/12, 1986 г. (54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ТОРЦЕВЫХ МНОГОУГОЛЬНЫХ СТЫКОВ (57) Изобретение может быть использовано при сварке плоских и обьемных изделий с резкими перегибами свариваемых поверхностей. Сварку выполняют двумя сварочными головками, установленными под углом друг к другу, На участках резких перегибов свариваемых поверхностей сварку выполняют с изменением угла между сварочными

Предлагаемое изобретение относится к области сварочного производства, точнее к способам сварки плавлением торцевых многоугольных стыков,и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства при сварке плоских и объемных изделий с резкими перегибами свариваемых поверхностей (рифленые полотнища, многогранные трубы, граненые емкости и т,д.).

Известен способ сварки криволинейных швов, в котором для сохранения постоянным угла обдува сварочной ванны защитным газом, угол наклона сварочной головки изменяется.

Известный способ, как использующий пространственную ориентацию сварочной головки относительно свариваемой поверхности, можно считать базовым. Недостат. ЯЛ 1776515 А1 головками и при последовательных включениях сварочных головок, которые выполняют во время существования общей сварочной ванны. При сварке многоугольных труб угол между сварочными головками изменяют во взаимно противоположных направлениях в плоскости, совпадающей с плоскостью стыка, При выполнении сварных швов на рифленых полотнищах угол между сварочными головками изменяют перемещениями неработающей сварочной головки. При этом на горизонтальных или вертикальных участках стыка изменение угла между сварочными головками осуществляют вращением неработающей сварочной головки на 180 вокруг оси головки работающей, а переключение режимов работы сварочных головок осуществляют на перегибах свариваемых поверхностей, 2 з.п. ф-лы, 11 ил, ком этого способа, как и всех других способов сварки использующих пространственную ориентацию одной сварочной головки, является ограниченность применения для сварки многоугольных стыков, как вследствие инерционности механизмом ориентирования головки, так и вследствие недопустимости резкого перевода сварочной головки на сопрягаемую поверхность на участках резких перегибов приводящего к дефектам шва (кратерам, трещинам и т.д,).

Известен способ сварки коробчатых конструкций и устройство для его реализации, в котором сварка выполняется двумя сварочными головками. расположенными последовательно друг эа другом. Сварка осуществляется отдельными участками равной длины. Расстояние между головками устанавливается равным выбранной длине

1776515

35

50

55 участка шва. Обе сварочные головки закреплены в стержневом поворотном держателе и могут поворачиваться на 90, ориентируя ось работающей сварочной головки под прямым углом к свариваемой поверхности, Недостатком этого способа сварки является выполнение шва отдельными участками, что для автоматизированных процессов связано со сложностью качественного выполнения стыкуемых участков шва.

Известный способ сварки, как использующий две сварочные головки с различной угловой ориентацией, а также как использующий режимы с одновременной работой двух сварочных головок и их раздельной работой, может быть принят за прототип.

Целью предполагаемого изобретения является повышение качества сварных швов, формируемых на наклонных поверхностях и на участках резких перегибов свариваемых поверхностей путем своевременной ориентации осей сварочных головок в преимущественно нормальное положение по отношению к свариваемой поверхности.

В соответствии с предполагаемым изобретением указанная цель достигается тем, что сварку выполняют с изменением угла между сварочными головками вокруг точки пересечения осей сварочных головок, которую перемещают со скоростью сварки эквидистантно линии стыка, при последовательных включениях сварочных головок в работу, при этом режимы переключения работы сварочных головок осуществляют на общей сварочной ванне, Кроме того, при сварке многоугольных труб угол между сварочными головками изменяют во взаимно противоположных направлениях в плоскости, совпадающей с плоскостью стыка, а переключение режимов работы сварочных головок осуществляют при равенстве углов между сварочными головками и свариваемыми гранями трубы, при этом в работу включается та сварочная головка, угол которой со свариваемой поверхностью становится более близким к прямому.

Также, при сварке рифленых полотнищ угол между сварочными головками изменяют только перемещениями неработающей сварочной головки, при этом при сварке наклонных участков стыка изменение угла между сварочными головками осуществляют в плоскости, совпадающей с плоскостью .стыка, а при сварке горизонтальных (вертиJ кальмых) участков стыка изменение угла между сварочными головками на противоположный осуществляют вращением неработающей в данный момент времени сварочной головки на 180 вокруг работаю щей сварочной головки. Переключение режимов работы сварочных головок осуществляют на перегибах свариваемых поверхностей, Реализация предложенного способа возможна при расположении двух сварочных головок на каретках, установленных на общей криволинейной- направляющей и ориентацией осей сварочных головок в направлении, совпадающим с направлением радиусов криволинейной направляющей. (Линейный полярный механизм), Для выполнения процесса сварки с вращением одной сварочной головки вокруг другой необходим дополнительный механизм вращения криволинейной направляющей вокруг одного из радиусов. (Сферический полярный механизм).

На фиг.1, 2, 3 и 4 показаны этапы предложенного способа сварки применительно к торцевым стыкам на многогранных трубах; на фиг.5, 6, 7, 8, 9,,10 и 11 показаны общая схема и этапы предложенного способа сварки применительно к торцевым стыкам на рифленых панелях. На всех фигурахработающие в данный момент сварочные головки показаны истечением защитного газа из сопел.

Сварочные головки 1 и 2 закреплены на каретках (не показаны) углового (полярного) перемещения относительно друг друга вокруг точки (полюса) 3 пересечения осей 4 и 5 соответствующих сварочных головок, которые ориентированы по направлению радиусов общей для сварочных головок криволинейной направляющей 6. Линейные перемещения сварочных головок 1 и 2 (и точки 3) вдоль верхней линии 7 стыка 8 осуществляются трехкоординатным механизмом (не показан) сварочного станка.

На фиг.1 показано положение сварочных головок 1 и 2 при сварке стыка 8 квадратного сечения. Положение точки 3 в вершине ребра трубы. В процессе сварки точка 3 перемещается по верхней линии 7 стыка 8.

На этом участке угол между сварочными головками 1 и 2 максимальный (90 ), В этом положении осуществляется переключение сварочных головок, Прекращается работа головки 1 и включается в работу головка 2. (Положение соответствует начальному — включается головка 2; и конечному этапам сварки — выключается головка 1).

Следует учитывать в режимах сварки, что в этом положении при постоянной скорости вращения трубы — максимальная окружная скорость сварки поэтому, либо корректируют (уменьшают) скорость вращения трубы. либо увеличивают ток сварки.

1776515

Прекращается совместное движение головок 1 и 2 вверх и начинается их совместное движение вниз. Точка 3 при этом перемещается по прямой 9,проходящей через ось 10 вращения трубы (стыка) 8. Прямая 5

9 является бйссектрисой угла, образуемого осями 4 и 5 сварочных головок 1 и 2, На фиг.2 показано положение сварочных головок 1 и 2 на наклонной грани трубы 8. 10

Работает сварочная головка 2. Сварка

"на спуск" с одновременным изменением (уменьшением) угла между осями 4 и 5 сварочных головок. Сварочные головки 1 и 2 . совместно перемещаются вниз, 15

На фиг,3 показано положение сварочных головок 1 и 2 при сварке грани трубы, расположенной горизонтально.

В этом положении осуществляется переключение режимов работы сварочных головок. Прекращается работа головки 2; включается в работу головка 1. П рекращается совместное движение головок 1 и 2 вниз и начинается их совместное движение вверх.

На фиг,4 показано положение сварочных головок i и 2 наклонной грани трубы 8.

Работает сварочная головка 1. Сварка

"на подъем" с одновременным изменением (увеличением) угла между осями сварочных головок.

На фиг.5 показана общая схема предложенного способа сварки применительно к торцевому стыку на рифленой поверхности панели. Пространственное положение и режим работы сварочных головок 1 и2 характеризуется, в этом случае. шестью периодически повторяющимися участками стыка 8. ("А"; "Б". "В", "Г, "Д" и "Е").

На фиг.б показано положение сварочных головок 1 и 2 при сварке участка "А", Сварка на наклонной поверхности выполняется сварочной головкой 2. Сварка "на спуск". Угловое положение сварочной головки 2 неизменное, Угловое положение сварочной головки 1 изменяется и к концу участка "А" должно занять вертикальное положение. В конце участка "А" сварочная головка 1 может отключаться от источника сварочного тока или может работать в режиме дежурного тока.

На фиг.7 показано положение сварочных головок 1 и 2 на участке "Б". Сварка углового участка — переход с наклонной поверхности на горизонтальную. Работают обе сварочные головки 1 и 2. На сварочной головке 2 снижается подводимая мощность (ток сварки) до уровня дежурного тока или до нуля. Нэ сварочной головке 1 нарастает подводимая мощность сварочного источни20

55 кэ до заданного значения. (Уровни токовы значений и темп нарастания и спада подводимых к сварочным головкам мощностей оп ределяются режимами сварки). Угловы» положения сварочных головок 1 и 2 неиз менны.

На фиг.8 показано положение сварочных головок 1 и.2 на участке "В". Сварка на горизонтальной поверхности выполняется сварочной головкой 1. Пространственное (угловое) положение сварочной головки 1 неизменное. Сварочная головка 2 разворотом на 180 относительно оси 4 головки 1 изменяет свое угловое положение нэ противоположное.

На фиг.9 показано положение сварочных головок 1 и 2 на участке "Г". Сварка углового участка — переход с горизонтальной поверхности на наклонную. Работают обе сварочные головки 1 и 2. На сварочной головке 1 снижается подводимая мощность. На сварочной головке 2 подводимая мощность нарастает. Угловые положения сварочных головок 1 и 2 неизменны.

На фиг.10 показано положение сварочных головок 1 и 2 на участке "Д". Сварка "на подъем" выполняется сварочной головкой 2.

Угловое положение сварочной головки 2 неизменное, Сварочная головка 1 изменяет угловое положение перемещением в плоскости, совпадающей с плоскостью стыка,и к окончанию участка "Д" должна принять угловое положение, симметричное сварочной голове 2 относительно вертикали.

На фиг.11 показано положение сварочных головок 1 и 2 на участке "Е". Сварка на угольной поверхности. Переход шва с наклонной поверхности на наклонную поверхность противоположного знака. Режим переключения сварочных головок. На сварочной головке 2 подводимая мощность снижается. На сварочной головке 1 подводимая мощность нарастает. Угловые положения сварочных головок неизменны.

Участки стыка 8 "Ж", "3", И", "К", "Л" и

"M" аналогичны соответствующим участкам

"А", "Б". "В", "Г, "Д" и "E" стыка 8, с той разницей что сварочные головки 1 и 2 меняются местами, т.е. сварку участка "Ж" начинает сварочная головка 1.

Сварка по предложенному способу осуществляется следующим образом. Совместным перемещением сварочных головок 1 и

2 устанавливают точку 3 пересечения их осей 4 и 5 на верхнюю линию 7 стыка 8 (зквидистан а равна нулю) или на некотором расстоянии от линии 7 (например на фиг.5 — 11 зквидистанта равна половине толщины свариваемого листа).

1776515

Совместным перемещением сварочных головок 1 и 2 по одной координате (см. фиг.1-4) или двум координатам (см. фиг.511) программируется путь точки 3 (пусть сварочных головок 1 и 2) относительно стыка 8, В зависимости от пространственного положения начального участка стыка 8 ось одной иэ свэрочнь х головок начинающих сварку предварительно ориентируют по направлению нормали к касательной к точке сварки или в близкое к нормали направление с небольшим к ней углом (технологическое требование при. сварке наклонных поверхностей), Ось другой сварочной головки одновременно или в процессе сварки переориентируют в направление, совпадающее с нормалью (или близкое к нормали) к сопрягаемой поверхности другой пространственной ориентации, Сварку выполняют последовательными включениями сварочных головок в работу, Переключение сварочных источников осуществляют на ту сварочную головку,ориентация которой относительно касательной в точке сварки становится более близкой к прямому углу.

Пример осуществления предложенного способа.

Способ опробован при аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом трубы квадратного сечения из стали ВЕС-2, Толщина свариваемой стенки — 2 мм. В качестве источника сварочного тока использовался

ВСВУ-315. Для, программируемых перемещений сварочных головок и вращений свариваемой трубы был применен программный фрезерный станок ФП-17М, на шпинделе которого закреплялось устройство управляемого перемещения сварочных головок 1 и 2 по криволинейной(полярной) траектории вокруг точки 3 пересечения осей

4 и 5 сварочных головок.

Перед сваркой определяли угловые положения сварочных головок 1 и 2, а также пространственное. положение точки 3 относительно стыка 8,которые служили базой для р-". чета программируемых перемещений сварочных головок 1 и 2 и для вращателя.

Ориентировочный режим сварки.

Ток сварки 60 A

Напряжение на дуге 20 В

Приведенная окружная .скорость сварки 10 м/ч

Темп нарастания тока " работающей головки 30 А/с

Темп спада тока выключаемой головки . 20 A/с

Расход защитного газа 12 л/мин

Э квидистзнта Омм

При сварке по предложенному способу обеспечивается качественное выполнение сварных швов автоматизированным .процессом с равномерным формированием валиков при отсутствии недопустимых наплывов и утонений как на наклонных поверхностях так и на участках резких перегибов свариваемых поверхностей.

Неразрушающим контролем и металлографическими исследованиями установлено высокое качестве металла сварного шва.

Предложенный способ обладает высокой универсальностью и не требует сложных устройств для пространственного ориентирования сварочных головок.

Формула изобретения

1, Способ сварки плавлением торцевых многоугольных стыков двумя сварочными головками, установленными под углом друг к другу и перемещаемыми эквидистантно пинии стыка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных швов, формируемых на наклонных поверхностях и на участках резких перегибов свариваемых поверхностей, сварку выполняют с изменением угла между сварочными головками вокруг точки пересечения их осей, а головки перемещают со скоростью сварки при последовательных включениях сварочных головок в работу, при этом переключения сварочных головок осуществляют во время существования общей сварочной ванны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных швов на многоугольных трубах, угол между сварочными головками изменяют во взаимно противоположных направлениях в плоскости, совпадающей с плоскостью стыка, а переключение сварочных головок осуществляют при равенстве углов между сварочными головками и свариваемыми гранями трубы, при этом в работу включается та сварочная головка, угол которой со сваривэемой поверхностью становится более близким к прямому, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных швов, на рифленых полотнищах, угол между сварочными головками изменяют только перемещениями неработающей в данный момент времени сварочной головки, при этом на наклонных участках стыка изменение угла между сварочными головками осуществляют а плоскости, совпадающей с плоскостью стыка, а на горизонтальных или вертикальных участках стыка изменение угла между сварочными головками осуществляют вращением неработающей сварочной

1776515 головки на 180" вокруг оси головки работающей, при этом переключение сварочных головок осуществляю1 на перегибах свари ваемых поверхностей. (иг

1776515. Зь

1776515

Зг

Составитель А. Волков .

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н. Слободяник

Редактор

Заказ 4092 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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