Способ изготовления особотонкостенных труб малого диаметра

 

Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки особотонкостённых (капиллярных) труб малого диаметра, предназначенных преимущественно для изготовления медицинских игл разового применения . Цель изобретения - расширение диапазона свариваемых труб и повышение качества путем формирования сварного шва заподлицо с основным материалом. При ширине сварного шва 0,004 - 0,006 м сварку производят микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 м, расходом плазмообразующего газа 0,00001 - 0,000017 м3/с и скоростью сварки 0.055 - 0,069 м/с, при этом сварочный ток определяют из соотношения (40000 - 74000). д . где 40000 - 74000 - коэффициент, учитывающий условия формирования сварного шва заподлицо с основным материалом, А/м; д -толщина свариваемого материала м. I ил., 3 табл.

„„5Q„„1755706 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Й ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К: ПАТЕНТУ .I, °

° -у

Изобретение отн тности-к способу дуговой сварки особотон- ванию сварного шва по геометрии. костенных (капилляров) труб малбгио Известен также способ производства диаметра от 4 ммси йиже; с толщиной стенки: сварных труб малого диаметра, включаю0,1 — 0,2 мм, предпочтительно для изсгостов- щий операции формовки ленты в трубную ления медицинских игл разового прййййру заготовку, сварки, обжатия в профилируюния. При этом основным требованием к щих роликах и последующего волочения. (Я сварному шву является его формиров4йире Формовка ленты в трубную заготовку, свар- (у заподлицососновнымматериаломприпрти- ка, обжатие в профилирующих роликах и менении высоких скоростей сварки(200 м/ч последующее- волочение производятся на и боеее1 т::::.::."т: идиом и том же деформируемом стержне, который извлекают из готовой трубы растяИзвестен способ сварки прямошовйых жением. особотонкостенных труб малого диаметра от

5 до 20 мм с толщиной стенки 0,5 — 1,5 мм.. Наиболее блйзким по технической сущНедостатком известного способа явля- ности к предлагаемому является способ реется необходимость использования под- гнулирования процесса дуговой сварки, в кладкй,. формирующей обратную сторону котором в качестве регулируемого параметсварного шва, что создает значительную си- ра берут ширину сварнбго шва, величина лутрения в паре подкладка — труба и приво-: которого не должна превышать своего кридит при скоростях сварки 8 — 20 м/мин к .. тического значения потере устойчивости свариваемого стыка и, Вт < Вкр, (21) 4803031/27 (22) 28.03.90 (46) 15.08.92. Бюл.¹30 (71) Уфймское агрегатное объедиснеуййе иридравликаи (72) В.Н;Дрозденко и В.П.Тулупов (56) Авторское свидетельство СССР № 270155, кл. В 21 С 37/08, 1964, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСОБОТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА (57) Изобретение относится к сварке, в частности к способам сварки особотонкостенных (капиллярных) труб малого диаметра, предназначенных преимущественно для изготовления медицинских игл разового применения. Цель изобретения — расширение диапазона сварисваемыу х труб и повышение качества путем формирования сварного шва заподлицо с основным материалом. При ширине сварного шва 0,004 — 0,006 м сварку производят микроплазменной дугой с диаметром столба дуги 0,001 м, расходом плазмообразующего газа 0,00001 — 0,000017 м /с и скоростью сварки 0,055 — 0,069 м/с, при этом сварочный ток определяют из соотношения I =(40000 - 74000). д, где 40000 — 74000 — коэффициент, учитывающий условия формирования сварного шва заподлицо с основным материалом, А/м; д — толщина свариваемого матерйала",м. I ил., 3 табл, 1755706 которое определяют по формуле

Вкр - 2;7 ак, где  — ширина шва, м;

В,р — крити l8cKBA ширина U383, м; ак — капиллярная постоянная свариваемого металла, м, Физический смысл этого способа регулираванйя заключается в том, что s процессе сварки"измеряют и контролируют параметры, определяющие качество горизонтального шва — его ширину и количества наплавленнаго металла. При отклонении этих rl3pBM8Tpo8 От заданных проводят КОрректиравку режимов сварки. Однако применение известного способа не обеспечивает качество сварного шва и его формирование заподлицо с основным материалом, особенно при сварке особатонкостенных капиллярных Tp á, поскольку н8 учитыва8тся влияние тока дуги как самого существенного параметра. Определяющего давление дуГи н3 поверхность сварочной вйнны, а изменение геометрии сварного шва регулируется скоростью подачи присадочной проволоки, Цель изобретения — расширение диапазона свариваемых труб и повышение качества сварного шва путем формирования сварного шва заподлицо с Основным материалом.

Указанная цель достигается тем, чта сварку производят микроплазменнай дугой с диаметром столба дуги 0,001 и, расходом . плазмообзоазующего газа 0,00001

0,000017 м /с. со скоростью 0,055 — 0,069 м/с и токе I. определяемом из соотношения

I-K ° д ., Физический смысл нижнего предела така дуги в том, чта при выбранных значениях параметров, существенно влияющих на процесс проплавления, величина тока дуги устанавливается такай. чтобы при сварке получилась праплавленное на всю толщину свариваемого изделия при минимальна допустимой ширине сварочной ванны (с учетом возмажнога смещения стыка свариваемаго изделия);

Критерий Kl = 40000., определяюа v

6 щий нижнюю границу коэффициента К, получен после отработки большого количества экспериментов по сварке осабатонкостенных (капиллярных) труб (часть из них представлена в табл.1). Численное значение критерия К,40000 учитывает влияние близко расположенных деталей сварочной оснастки.

Физический смысл верхнего предела для тока дуги в там, чта давление дуги при выбранном токе дуги не только не превышает давления сил поверхностного натяжения материала сварочной ванны, на и не вызывает прогиба поверхности сварочной ван5 ны.

Численное значение критерия К2: 74000 включает в себя результат перерасчета радиуса прогиба сварочной ванны на ширину сварочной ванны и, кроме того; учитывает

10 размерности физических величин, определяющих верхний предел така дуги, Верхний предел для тока дуги получен после обработки результатов большого количества экспери ентов па сварке особо15 тонкостенных (капиллярйых) труб (часть из них представлена в табл,2). Г;

Крит8рий К2 = 74000. — получен с учетам зависимости

20 Рд=К1 где Рд — сила давления дуги, Н;

К вЂ” коэффициент, H д2

I — так дуги, А. с учетом допустимой деформации поверхности сварочной ванны +10;4 ат толщины свариваемай трубы (см. чертеж).

Нэ чертеже паз.1 обозначена поперечное сечение сварочной ванны, паз.2 — основной материал свариваемай трубы.

Применим теорему Пифагора для треугольника А ОС:

В =- — +(P. -О. I ä ), 4 где Й вЂ” допустимый радиус прогиба поверхности сварачнсй ванны,м;

 — шлрина сварного шва, м; д — толщина свариваемаго материала, 40

Отсюда находим связь между допустимым радиусом прогиба и шириной сварочной ванны. Пренебрегая величиной 0,01 д, получим в=

Тогда давление сил поверхностного натяжения определится из соотношения

o 0,8а д

50 R 82 где о- коэффициент поверхностного натя жения свариваемаго материала, Н/м; д — толщина свариваемага материала,м, 55  — ширина сварного шва, м.

Численное значение критерия К2 учитывает следующие факторы: 1) расход плазмаобразующега газа (чем выше расход плазмаабразующега газа, тем ближе к ниж1755706

Режимы сварки даны йри диаметре столба дуги 0,001 и.

Использование предлагаемого способа

5 производства особотонкастенных (капиллярных) труб малого диаметра по сравнению с существующими дает ряд преи мущестВ.

0 1, Обеспечивает формированйе сварного шва заподлицо с основным материалом и повышает качество сварных труб до уровня цельнотянутых, 2. Упрощает трубосварочное оборудо5 вание, что обеспечивает непрерывность процесса за счет исключения зеклинивая труб в фильерном узле. 3. По среаненвио с целькотакутыае трубами аналогичжно лиМетра себестоимость

0 изготовления снюкейе более чем в 4 раза, 4, Повыюаетея щромзводв елъйость изготовления заготойж для жл аа eeet исключения многократным ФВъефацйВ 13емжйтки на дорнах, термобобработкм и тоаелеиия.

5 5. Исключается еероховатость внутренней поверхности, что Обесйеччиаает чистоту

Внутренммх полос ЙФ, Формула изобретения

6 6 ° ных труб малого диаметре, аклачао ций формовку леитм в трубиув заготовку и сваркувекромок,отлича ещюФсятем,что, с цельФЭ поеьимеиий кзчества путем формирования ее сварного юва вйоинМ 6.004—

5 0,006 м заподлица с основным материалом; сварку «ромок осущестмяат микроплазменнай дугой с дйаметром столба дуги 0.001 и, расходом плазмообразующего газа

0,00001 — 0,000017 мз/с, со скоростьа 0,055

0 — 0,069 м/с и токе 1, определяемом из соотношения д где К = 40000-74000 — коэффициент, учитывающий условия формирования сварного

5 шва заподлицо с основным материалом, А/м; д — толщина свариваемого материала, 4

6 нему пределу следует брать значение коэффициент); 2) скорость сварки (чем выше скорость сварки, тем ближе к верхнему пределу следует брать значение коэффициента).

В известном. техническом решений нет сравнения сил поверхностного натяжения-с: силами давления дуги и нет вывода условий, обеспечивающих отсутствие прогиба сва- 1 рочной ванны под действием сил давления дуги с учетом ширины сварного шва.

Существенное отличие предлагаемого способа производства особотонкостеяных (капиллярных) труб малого диаметра iiiee- 1 чается в том. что нижний предел тоМ дугн должен гарантировать проплавление Смриваемого изделия на всю толщину, а верхний предел тока дуги устанавливают из условия обеспечения ширины сварного шва, форми- 2 рующегося заподлицо с основным материалом, При этом нижний и верхний йрефЮы тока дуги и все значения тока дуги, леМ@ие между ними, гарантируют формирование 2 сварного шва заподлицо с основным материалом, Предлагаемый способ сварки особотон-. костенных (капиллярных) труб малого Диа-" метра реализуется следующим образом. 30

Ленту из стали 12Х18Н10Т устанавливают в каГсету трубосварочного стана, запрае» ляют в проводку ввода и далее подйМ в профилирующие пары роликов. Профилирующие ролики постепенно от пары к паре 3 сворачивают ленту в трубную заготовь неОбходимой формы. Окончательную свертку ленты в трубу Осуществляют в фильврном узле, который одновременно является микрокамерой и Обеспечивает эффективную за- 4 щиту сварного шва От окисления, В качестве плазмообраэующегО газа применяют инертный гаэ- аргон, в качестве защитного — смесь газов аргон+водород или аргон. Для защиты корня шва во внут- 4 реннюю полость свариваемой трубы подают защитный газ аргон.

Режимы сварки представлены в табл.1 — 3.

fa у, Табли ца

° » вава»вава м аа

Толщина Сварочный Скорость сварки, Расход защитного Расход газа для стенки ток, /4 м/с газа, м3/с !защиты корня трубы, м шва IH3/c

»вам»»аваева» ю еа ю ае аеае ю юм»в мю»

О,Оа0015 б-31 O,ОЙ-О,О69 О,00001-0,0001З 0,000 Ç-0,00017 о,ооого 8-14 о,oSS-o,о69 о,îooo -o,ооо1З o,ooo ç-o,oooi7 вами еа ааюмм ваюаеааееюеаю» ° аеюаеаамм»вам»а ев еаеюаама еааеевваю ° еа»ммаеааеаюм м

Диаметр трубы, м

° в вема ° еаае еае

0,002

0,0О4 ю еа ° еа маае юаамююю а

I ю вава»

° еююю»юммюмееююмююе ° еемюаааееаммюммююмаемюмааюеаа еааеююавммм в»ее а а

Ф, Про;ст Мение табл. еа» авиавемю ю мююмюваммм»юмммю»ммюююатммююмюююююю м е ° »юммм ° !

Ширина 87Ва, и

КоэФфициент условий формирования шва К Д

Расход ллазмообразу-!

ОФ го газа, и /с

Диаибтр трубы, и.

1 менее»a ю ° » еввевюавмюююавюаамв

0,602 О, ОООЮ -О,ба0017

o,оМ о,0000 -0,000 7

o,Goo!4-o,ooo6

o,oool$-o,ooo6

И000-7> ООО

t O 000-721G 00 с юаааема ю»» наЬаемааеаююееааюаееае аемеаюеемаеююююм а ю

Таблиба У Дивам.тр тру- Сваренные Скорость Раасеймтв Тевв1ина Критерия п/п бы, и тек, А сварам, плазмеоб спаривав- а1т .а

1 т, н/с резрецеге ноге не- С

О. ма/с тернелл, ° и

Гесаавтрнп численное 1гозвВициент знаиемаае условий вор крн термя мироевнмя

41. g

А а . 6;995. 6,60061

0,055 6,90601

9,655 6,66691

6,069 в beset 7

0,069 О,eoeet 7

О;069 9,966617 0,055 0,06661

9,055 0,96901

О,INOot

o,об9 0,å090t7

0,669 o„eeeot7

6,069 0,66601 7 и р и и е и а и и е. Диаметр столба дуги ревем 9,001 м

Таблмца 3 е

НозФФициент Геонетрнр меа успов В Еорнированил

K2»вЂ”

4 и

Сеарон1мМ Скорость 1ЪзФфмци- Оацииаа ток, А сваркм, сит ло- вва, В, v, и/с веркиест- и ного и&тя» мания °

Н/И

0 ВМметр и/п трубы, и

Тцв сеармвае ааого нвтериапва аа а и ф н !зЧис лемос знамение критерий

Норна

Провисание

11

1г

13

Норма

Провисание

Норма йровисание

Норма

Норна

Провисание

13

15

П р и м е ч в н н е. Диаметр столба дуги равен 0 001 и. 1 оа069 " : . 5 .2 6662 6

3 оаоог „, . 7-5 Олаог б б 9 002 7

""i" o",064 " 7 . " 8 6;964" 8

9 0,664 " 9 !

О e,tt04-" 7

t1 0,084 " 8

12 0,694 9

1 0,002

2 OÎÎ2

3 o,оог

4 o,вог

5 0,002

6 6,002

О.ооа

8 0,004

9 0,004

10 0,004 l1 0,004

1г 0,004

0 ° 055

0,055

0,055

0„069 о, 069

o,об9

0,055

0,055

0,055 о,069

0,069

0,069

1 ° 327

l. 327

l,327

1„327

1, 327

1,327

1,327

1,327 1,327

1,327

0,327

1,327

0,69015 в,ceo!5

О, 06615

6,60015

6а60615

0,0092

0,6692

b,0602

В,6602 в,ввог о,вввг

0,0006

o,0006

9,0006 о,o004 о,оооа

О,ООО4

О,oooá о,оооб

0,0006 о,ооо4 о,оооо

0,аооа

5,5

5,5

5,5

4,05882

4,95882

4,95882

5.5

5,5

5,5

4,09882

4,09882

4, 05882

6,60015

0,00915

0,00015

0,00015

О, 00015

О, 00015

0,0002

О, 6002 о,о0о2

0.0002 п,ОО02

0,0002

6060,61

7272, 73

8484,85

8212,5б

9955,07

11497,6

6363,64

7272,73

8181,82

9623,19

9955,о7 но87,6

23,5142

23,5142

23„5142

35,2713

35,2713

35,2713

27,1518

27,1518

27,!518

40,7278

40,7278

40,7г78

Э3333 ° 33 авввв

46666,67

33333,33

«0609

46686,67

400О6 абвоо

450О0

2835,2

3!18,7

3402,2

66666,67

2079,1

2268,1

2393,9

2578,1

2762,2 .

1596,0

l7t8,7

184!,5

1аорна

Напроввр

Нор на.

14

Нероеар

Норна

Норма

Непровар

Норма

Нора

66666,67

73333,33

73333,33

73333;33

8оооо

65ооо

7оооо

75000

1755706.: "Составитель А.Сушкин

Техред М.Моргентал

Корректор Н.Бучок

Редактор А.Маковская

Заказ 2900 ...Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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