Способ высокочастотной сварки труб и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промьшшенности. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения за счет интенсивной предварительной очистки нагретых до температуры сварки поверхностей свариваемых кромок от окисных пленок. Сущность изобретения заключается в следующем. При нагреве свариваемых кромок трубной заготовки на их поверхностях образуются окисные пленки. При использовании высокочастотного нагрева под сварку окисные пленки частично удаляются со свариваемых поверхностей за счет воздействия на нагретый выше температуры плавления металл свариваемых поверхностей электродинамическими силами электромагнитного поля. Однако для получения качественного сварного соединения при таком способе сварки основная часть окисных пленок должна быть вытеснена при образовании сварного соединения во внешний и внутренний грат, что в свою очередь ухудшает эксплуатационные характеристики труб, полученных этим методом. Для улучшения качества очистки поверхности свариваемых кромок целесообразно увеличить значения электродинамических сил при постоянной мощности, выделяющейся в кромках, что возможно при периодическом протекании тока высокой частоты, 2 с.п, ф-лы, 2 ил. %йгаер

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 В 23 К 13/00

С1„, „

/ и р / 43@„,, - /

Щ,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936091/31-27 (22) 01.08.85 (46) 30.06.87. Бюл. У 24 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) М.Я.Акимова, Б.Я.Качанов, Б.Я.Коган, В.П.Стрельников, В.С.Локоть и Г.И.Ометов (53) 621.791.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 396938, кл. В 23 К 13/09, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 925685, кп. В 23 К 23/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 948579, кл. В 23 К 13/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1030129, кл. В 23 К 13/00, 1981,.

Шамов А.Н., Лунин И.В., Иванов В.Н. Высокочастотная сварка металлов. Л.: Машиностроение, 1977,. с.42-44, 86. (54) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ

ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ. ВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промышленности. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения за счет интенсивной предварительной очистки нагретых до температуры сварки поверхностей свариваемых кромок от окисных пленок. Сущность изобретения заключается в следующем. При нагреве свариваемых кромок трубной заготовки на их поверхностях образуются окисные пленки. При использовании высокочастотного нагрева под сварку окисные пленки частично удаляются со свариваемых поверхностей за счет воздействия на нагретый выше температуры плавления металл свариваемых поверхностей электродинамическими силами электромагнитного поля. Однако для получения качественного сварного соединения при таком способе сварки основная часть окисных пленок должна быть вытеснена при образовании сварного соединения во внешний и внутренний грат, что в свою очередь ухудшает эксплуатационные характеристики труб, полученных этим методом. Для улучшения качества очистки поверхности свариваемых кромок целесообразно увеличить значения электродинамических сил при постоянной мощности, выделяющейся в кромках, что возможно при периодическом протекании тока высокой частоты. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1320035

3Q

4Q

fg $

1

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промышленности.

Цел ь изобретения — повышение качества сварного соединения за счет интенсивной предварительной очистки нагретых до температуры сварки поверхностей свариваемых кромок от окисных пленок.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для реализации высокочастотной сварки труб; на фиг.2 — диаграмма изменения выходного напряжения лампового высокочастотного генератора сеточного тока, Высокочастотный ламповый генератор 1 подключен через токоподвад 2 к трубной заготовке 3, расположенной в сварочном узле 4. Высокочастотный ламповый генератор 1 содержит высоковольтный источник 5 питания, подключенный к генераторному триоду б, который соединен с анодной 7 и сеточной 8 цепями, причем сеточная цепь 8 через транзисторный ключ 9 подключена к общей шине 10 лампового высокочастотного генератора 1 (фиг.1).

Эмиттер транзисторного ключа 9 соединен с сеточной цепью 8, а коллектор — с общей шиной 10. Базовая цепь транзисторного ключа 9 подключена к выходу датчика 11 активной мощности, вьделяющейся в кромках трубной заготовки 3 через перобразователь 12, импульнсй трансформатор 13 и усилитель 14 мощности. Кроме того, параллельно транзисторному ключу 9 подключен источник 15 запирающего напряжения, отрицательный вывод которого соединен с змиттером, а положительный — с общей шиной 10 лампового высокочастотного генератора 1»

Устройство работает .следующим образом.

Мощность, вьделяемая высокочастотным ламповым генератором 1 с помощью токоподвода 2, передается к свариваемым кромкам трубной заготовки 3, которые обжимаются в сварочном узле 4»

ВысОковОльтный источник 5 питания преобразует переменное напряжение промышленной частоты в напряжение постоянного тока, которое подается на электроды генераторного триода б, а также к элементам анодной 7 и сеточной 8 цепей, что позволяет получить на выходе высокочастотного гене. ратора 1 ток высокой частоты. Для прекращения протекания сеточного тока последовательна с сеточной целью подключен транзисторный ключ 9, коллектор которого соединен с общей шиной 10 высокочастотного лампового генератора 1. Сигнал с выхода датчика 11 активной мощности, вьделяющейся в свариваемых кромках трубной заготовки, поступает на вход преобразователя 12. Be. ичина этого сигнала определяется средним значением акттюной мощности за период и зависит от скважности периодически протекающего тока при неизменной удельной мощности. Преобразователь 12 изменяет скважность собственного выходного сигнала в соответствии с величиной напряжения, снимаемогo с выхода дат- чика активной мощности. В случае увеличения средней активной мощности, что возможно при изменении анодно"o напряжения лампавога высокочастотного генератора, величина сигнала датчика

11 активной мощности возраст- åò,,а зто приводит к увеличению скважности периодического сигнала, получаемого с выхода преобразователя 12.. каторьгй

"-,àòåì поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора 13. Вторичная обмотка импульсного трансформатора 13 соединена с входом усилителя 14 мощности, который усиливает полученный сигнал и подает его на базу транзисторного ключа 9» змиттер которого подключен последовательно к сеточной цепи 8, а колллектор — к общей шине 10 лампового высокочастотного генератора 1, использующегося в качестве источника питания для нагрена свариваемых кромак трубной зага-овки 3 под сварку, путем подвода к ним тока высокой частоты посредством токаподвода 2.

Для получения вазможности прекращения генерации„ т.е. запирания генераторного триода лампового высокочастотного генератора 1, параллельно. транзисторному ключу 9 подключен ис точник 15 запирающего напряжения, причем его положительный вывод соединен с Общей шиной лампового высока частотного генератора 1, а отрицательный — с эмиттером транзисторного ключа 9. При открытии транзисторного ключа 9 источник 15 запираюшего напряжения оказывается закороченным и запирающее напр яже ние снимается с

3 132003 сетки генераторного триода 6 лампового высокочастотного генератора 1.

В протиг.ном случае к сетке генераторного триода 6 прикладывается полное напряжение запирающего источника 15.

На фиг.2 представлена диаграмма изменения постоянной составляющей сеточного тока (I) и выходного напряжения лампового высокочастотного генератора (U,) при работе последнего в импульсном режиме, т.к. ток высокой частоты подводят к свариваемым кромкам периодически с длительностью периода от 2 10 З до 3 10 с ампли- f5 — Ъ тудой, превышающей требуемое значение для получения заданной глубины оплавления кромок, а среднюю активную мощность за период поддерживают равной ее заданному в соответствии 20 со скоростью сварки значению.

При обычном протекании процесса сварки в месте оплавления свариваемых кромок периодически осуществляется частичный выброс плавленного 25 металла, основная же его часть, оставаясь на поверхности кромок, перемещается в область образования сварного соединения, где происходит обжатие трубной заготовки и формирова- 30 ние внутреннего и наружного грата.

В этом случае величина грата достигает 1,5-2,5 мм. Использование периодического протекания тока высокой частоты влияет на интенсивность вы- 35 броса оплавленного металла, который полностью удаляется с поверхности свариваемых кромок на участке между точкой образования сварного соединения и местом начала оплавления ме- 40 талла.

При нагреве свариваемых кромок увеличение значения электродинамических сил, периодически воздейст- 45 вующих на оплавленный металл свариваемых кромок, не вызывает изменение глубины оплавленного слоя и не уве- личивает зону термического влияния. ок высокои частоты периодически про- 50 текает по свариваемым кромкам,а средняя активная мощность, выделяющаяся в них, поддерживается постоянной не за счет изменения амплитудного значения тока, а за счет скважности его протекания. Период протекания тока выбран исходя из времени и особенностей образования на поверхности кромок оплавленного и сформированно5 4 го í виде капель металла, который удерживается силами поверхностного натяженич, Использование большей протяженности периода приводит к огр»ничению возможности вытеснения окиг— ных пленок с поверхности свариваемых кромок, что опр елеляе тся скоростью оплавления металла, а меньшей протяженности — к появлению дефектов, связанных с возникновением неравномерности нагрева свариваемых кромок по их длине, вследствие значительной протяженности паузы между момент iMH протекания по кромкам тока высокой частоты.

Изобретение обеспечивает получе— ние качественного сварного соединения при минимальной величине осадки свариваемых кромок, а также возмож-! ность интенсивной очистки поверхностей свариваемых кромок трубной заготовки без дополнительного увеличения зоны термического влияния и объема оплавленного металла кромок.

Предлагаемый способ позволяет лов высить стабильность протекания процесса и добиться минимального изменения механических свойств сварного соединения по длине трубы, что определяет качество выпускаемой продукФормула из обре те ния

1. Способ высокочастотной сварки труб, заключающийся в нагреве свариваемых кромок путем подведения к ним тока высокой частоты до температуры сварки, частичном удалении оплавленного металла с нагреваемых поверхностей и в последующем обжатии кромок в сварочном узле, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет интенсивной предварительной очистки свариваемых поверхностей от окисных пленок, ток высокой частоты подводят к свариваемым кромкам периодически с длительностью периода от

2 10 до 3 -10 и амплитудой, пре-э -з вышающей требуемое значение для получения заданной глубины оплавления кромок, а среднюю активную мощность за период поддерживают равной ее заданному в соответствии со скоростью сварки значению.

2. Устройство для высокочастотной сварки труб, содержащее ламповый re5 З2ООЗ нератор, выход которого через общую шину и токоподвод соединен с трубной заготовкой, расположенной в сварочном узЛе, причем высокочастотный ламповый генератор содержит высоковольтный источник питания, подключенный к генераторному триоду, а также анодную и сеточную цепи, соединенные с анодом и сеткой триода соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что 39 к общей шине генератора последовательно с сеточной цепью подключен транзисторный ключ, эмиттер которого подключен к сеточной цепи, а колллектор - к общей шине высокочастотного 15 лампового генератора, причем, базовая цепь транзисторного ключа содер5 6 жит последовательно включенный усилитель мощности, импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к входу усилителя мощности, а к первичной обмотке импульсного трансформатора через преобразователь подключен выход датчика активной мощности, выделяющейся в кромках трубной заготовки, кроме того, между общей шиной высокочастотного лампового генератора и эмиттером транзисторного ключа подключен выход источника запирающего напряжения„ причем положительный вывод последнего подключен к общей шине высокочастотного лампового генератора, а отрицательный — к эмиттеру транзисторного ключа.

13?OQ3 .

Составитель В.Грибова

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор Т.Лазоренхо

Заказ 2561/13

Тираж 975 Подписное

БНИИП1! Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1!осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4