Индуктор для высокочастотной сварки

 

Использование: изобретение относится к сварочному производству, в частности к оборудованию для высокочастотной сварки плавлением по отбортованным кромкам тонколистовых металлических изделий. Сущность изобретения: индуктор содержит токопровод, выполненный с ребрами по контуру свариваемых кромок, и мэгнитопровод. Наружное и внутреннее ребра токопровода выполнены различной высоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 13/01

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВеДОмстВО сссР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ъ

h-(2,5 — 5) Ь;

g - (1.5-3) 4 (21) 4889968/08 (22) 29.10.90 (46) 23.03.93. Бюл. N 11 (71) Научно-производственное объединение

"Ф НИТИМ(72) А.Ю,Балаганский, В,В.Иванайский и

Сф.Дедков (5 ) Авторское свидетельство СССР

%,1017456, кл. В 23 К 13/01, 1981.

В.Н.Иванов, И.В,Лунин, В.Л.Кульжинск 1й. Высокочастотная сварка металлов, Л„.

Машиностроение, 1979, с,6, фиг.1г.

Изобретение относится к сварочной и элбктротермической технике и может испо ьзоваться для высокочастотной сварки пл влением по отбортованным кромкам то колистовых металлических изделий, имеющих замкнутый контур сварки.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет обеспечения устойчивости ванны расплавленного металла.

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для высокочастотной сварки металлических изделий по отбортованным кройкам с замкнутым контуром, содержащей токопровод, выполненный с ребрами по контуру свариваемых кромок и магнитопро од, наружное и внутреннее ребра токопро вода выполнены различной высоты, кот(рые определяются следующими соотнош ениями:.

„„ЯЯ„„1803288 А1 (54) ИНДУКТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ (57) Использование: изобретение относится к сварочному производству, в частности к оборудованию для высокочастотной сварки плавлением по отбортованным кромкам тонколистовых металлических изделий.

Сущность изобретения: индуктор содержит токопровод, выполненный с ребрами по контуру свариваемых кромок, и магнитопровод. Наружное и внутреннее ребра токопровода выполнены различной высоты, 2 ил. где h — размер внешнего ребра индуктора, мм;

g — размер внутреннего ребра индуктора, мм;

Л вЂ” глубина горячего проникновения тока в металл, Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что ребра токопровода в индукторе выполнены разной высоты: наружное 2,5 — 5 глубины проникновения тока в металл, внутреннее 1,5 — 3 глубины проникновения тока в металл.

Расплав, образующийся в процессе сварки, находится под воздействием силы поверхностного натяжения, силы тяжести и силы, возникающей вследствие электромагнитного взаимодействия с индуктором, Выбор формы индуктора обуславливает такое электромагнитное взаимодействие токопровода индуктора с расплавом, при котором действие всех сил на расплав создает условия для образования и удержания на

1803288 оплавляемой поверхности кромок устойчивой ванны расплава. Такое распределение электромагнитных сил, воздействующих на расплав, удается получить за счет выбора формы сечения токопровода индуктора, при которой в результате проявления, как кольцевого эффекта, так и эффекта близости происходит частичное вытеснение тока индуктора от внутреннего ребра к наружному ребру токопровода, На фиг.1 изобра>кен предлагаемый индуктор в; на фиг,2 — график зависимости отношений высот ребер от радиуса кривизны кромок.

Индуктор содержит токопровод 1, имеющий наружное 2 и внутреннее 3 ребра, выполненные по контуру свариваемых отбортованных кромок 4, 5 и магнитопровод

6, Наружное 2 и внутреннее 3 ребра выполнены разл™ичной высоты, которые выбира ются в зависимости от глубины проникновения тока в металл в следующих . соотношениях; наружное ребро h = (2,5 — 5)А внутреннее g = (1,5 — 3) А Данные значения высот ребер выбраны экспериментально и обеспечивают устойчивость ванны расплавленного металла вдоль кромок. Отношение высот ребер определяется из графика в зависимости от радиуса кривизны кромок (cM. фиг.2).

Процесс сварки осуществляется следующим образом. Над кромками 4, 5 детали имеющей радиус кривизны R устанавливается токопровод 1 таким образом, чтобы имелся зазор между дном токопровода индуктора и поверхностью свариваемых кромок. В индуктор подают импульс. высокочастотного тока, который разогревает кромки до оплавления и образования ванны жидкого металла. Во время импульса происходит равномерный нагрев свариваемых кромок, как нару>кных так и внутренних на значительном удалении от места образования расплава, так как за счет разной высоты ребер происходит частичное вытеснение плотности тока, как от верхней границы свариваемых кромок в глубь, так и от внутренней кромки к наружной, Нагрев кромок на значительном удалении от верхнего торца создает тепловой подпор. Тепло в меньшей степени отводится от верхнего торца в глубь кромок, вследствие чего сокращается время нагрева и увеличивается глубина проплавления, При расплавлении кромок металл не слетает с них, а удерживается электромагнитным полем индуктора.

После окончания подачи импульса. жидкий металл застывает, образуя сварной шов.

55 выбираются из зависимостей представленных в формуле.

Таким образом выполнение индуктора с ребрами токопровода различной высоты обеспечивает устойчивость ванны расплавленного металла, на кромках, тем самым повышает качество сварки отбортованных кромок замкнутых контуров, Кроме того применение предлагаемой формы токопровода индуктора, при которой индуктирующий токопровод охватывает свариваемые кромки, способствует уменьшению влияния зазора между свариваемыми кромками и нижней поверхностью токопровода на энерговыделение в кромках.

Пример. Проводили сварку секций радиаторов силовых трансформаторов. Детали секций опрессовывали на прессе, На свариваемые кромки, очищенные от гряЗи, .

5 масла, наносили размолотый флюс размером 100 — 300 мк марки АН 348А. Сверху над кромками устанавливали индуктор, так чтобы они входили в паз. B качестве источников питания использовали генераторы с часто"О той тока.66, 440 и 880 кГц. Нагрев свариваемых деталей производили в импульсном режиме; 4 импульса с длительностью 300 мс и пауза составляла 200 мс. Было сварено ЗО партий по 4 детали.

Результаты экспериментов приведены в таблице. Здесь при заданных значениях h значения соответствуют установленной зависимости — от R.

h

20 Из таблицы видно, что качество сварного соединения обеспечивается только в том случае, когда соотношение размеров ребер выбрано из примеров 2, 3, 4. Это соответствует значениям ребер h =(2,5 — 5)Ли g =(1,5— — 3) А Кроме того экспериментально установлено влияние кольцевого эффекта.

Для построения графика зависимости— .h .от радиуса кривизны R были подготовлены цилиндрические заготовки диаметрами: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 120, 150 мм, Для каждого размера заготовки подбирались высоты внешнего внутреннего ребра токопровода индуктора. Размер воздушного зазора между свариваемыми кромками

35 .выбирался минимальный и составлял 1 — 2 . мм. Установлено, что толщина кромок и марка сталей не влияют на соотношение - . Заh висимость > от R показана на фиг,2. Зная

h радиус свариваемых изделий по данному графику определяется соотношение высот

/ ребер токопровода +h, а значения g u h

1803288

Формула изобретения

Индуктор для высокочастотной сварки металлических изделий по отбортованным кромкам с замкнутым контуром, содержащий токопровод, выполненный с ребрами, и магнитопровод, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет обеспечения устойчивости ванны расплавленного металла, наружнбе и внутреннее ребра токопровода выполнены различной высоты, причем отношвние высот определяют в зависимости от радиуса кривизны индуктора по формуле

+ @ g + Я. 2 + Я 3+ Я 4 +

h h h h и

5 где R — радиус кривизны индуктора, мм;

h — размер внешнего ребра индуктора, мм;

g — размер внутреннего ребра индукто10 рэ,мм; ао = 1,1593 мм; а = 3,3653 мм; ар .= — 0,6684 мм; аз = 0,0730 мм; а4 = — 0,004 мм; а5 = 0,0001 мм.

1803288

Составитель B,Èâàíàéñêèé

Редактор T.Ìåëüíèêîâà Техред М,Моргентал Корректор H.Êåøåëÿ Заказ 1026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мрсква, Ж-35, Раушская наб„4/5

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