Способ высокочастотной сварки плавлением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27. 07. 71 (21) 1685468/25-27 с присоединением заявки ¹

Р М g> з

В 23 К 13/00 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070183, Бюллетень М9 1 (з) УДК 621. 791, . 77 (088. 8) Дата опубликования описания 07.01.83

1 (72) Авторы изобретения

Б.Е.Патон, A.М.Макара, A.Т.Назарчук,и Ю.Н.Скачко

Институт электросварки им. Е.О.Патона (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к области сварки металлов токами высокой частоты, оно может применяться при изготовлении металлических изделий из листов различных толщин, в производстве биметаллических пластин, полос, труб и трубных заготовок, а также при наплавке, заварке отверстий, ремонте и т.д.

Известен способ высокочастотной сварки плавлением, при котором свариваемые кромки собирают параллельно друг другу и подводят к ним ток высокой частоты.

При этом заполнение зазора произ- 15 водится за счет присадочного металла, который подается в него. Это приводит к значительной величине зазора (минимум 10-20 мм), а следовательно, к большим электрическим мощностям для переплавления большого количества присадочного металла, к малой скорости сварки, широкой. зоне нагрева и т.д. Кроме,тогог эначитвльныв размеры ванны расплавленного металла 25 и ее небольшая кривизна приводят к тому, что твпловыделение в ванне незначительно отличается от тепловыделения в кромках вследствие проявления так называемого катушечного эффекта, 30 т. е. практически отсутствует преиму-, щественный нагрев ванны расплавленного металла.

С целью повышения скорости оплавления и снижения расхода электрической энергии зазор между сваривавмыми кромк ми выбирают соизмеримым с величиной глубины проникновения тока в нагретый свариваемый металл, но не превышающим двадцатикратного значения этой величины. При этом процесс сварки ведут от места, где кромки предварительно замкнуты между собой, а заплавление зазора осуществляют за счет тепловыделения в результате проявления катушечного эффекта.

Катушечный эффект заключается в том, что в проводнике по определенному радиусу, плотность тока высокой частоты, текущего по внутренней поверхности, увеличивается с уменьшением радиуса изгиба проводника. При очень малом радиусе закругления (в ваннах небольшого размера) IIJIoTHocTb тока на поверхности ванны значительно больше, чвм на поверхности проводника и преимущественное твпловыделвние происходит в ванне расплавленного металла и близлежащих участках поверхности кромок. Металл кромок (сраэ396938 нительно тонкий слой) после расплавления стекает в ванну, в результате чего ванна быстро перемещается вдоль зазора, а кромки свариваются между собой. Поскольку зазор между кромками мал, количество дополнительного металла также должно быть небольшим, а в некоторых случаях его вообще может не потребоваться вследствие сближения свариваемых кромок под действием деформации сжатия сваренного 10 шва, вызываемой его охлаждением.

На фиг.1 показана схема осуществления предлагаемого способа сварки1 на фиг ° 2 — то жв для кольцевого шва; на фиг.3 — то же с наклонным положением сварочной ванны.

На фигурах даны следующие обозначения: 1 — свариваемые изделия, 2 — полэун,. удерживающий жидкий металл, 3 — контакты токопровода, 4 — 20 сварочная ванна, 5 — сварной шов, 6 — место начала сварки, 7 — изделия, свариваемые кольцевым швом, 8 — изоляционная прокладка, 9 — изделия, свариваемые наклонным швом, 10 — ин- 25 дуктор, 11 — присадочный материал и

12 — подкладк:а. Стрелками показано условное направление тока °

Свариваемые изделия 1 (см. фиг.1) собирают так, чтобы между ними ос- 30 тался минимальный зазор, обеспечивающий его электрическую прочность при подводе тока высокой частоты, соизмерижяй с величиной глубины проникновения тока в нагретый свариваемый металл, но не превышающий двадцатикратного значения этой величины. В месте 6 начала сварки .изделия соединяют, обеспечивая хороший электрический контакт. Ток высокой частоты подводят к кромкам контактами 3 или индуктором 10 (см. фиг. 3) так, чтобы он протекал через место начала сварки, где кромки замкнуты между собой. При малом зазоре в месте контакта проявляется катушечный эффект и поверхности КроМоК плавятся, Расплавленный металл, не имея воэможности вытечь благодаря наличию электромагнитнопрозрачных полэунов 2, стекает в ванну и, заполняя зазор, кристаллизуется. Ванна быстро движется вверх, оставляя за собой сварной шов. Сварка может производиться как без движения токопроводов и ползунов, так и при движении их вдоль шва. 55

При сварке кольцевого шва (см. фиг. 2) расплавленный металл выхода не имеет и здесь полэуны не нужны. Свариваемые иэделия 7 могут быть сплошными или полыми (например, две 60 трубки). Здесь непрерывный процесс сварки осуществить невозможно, так как нельзя ввести контакты внутрь зазора. При большей длине одновременно свариваемого шва, например при сварке двух трубок, одна внутри другой, для .уменьшения развара шва можно применять охлаждение во время нагрева и сварки.

При малом зазоре между кромками трудно достичь постоянства зтогo =-азора. Поэтому в зазор может быть введена изоляционная прокладка 8 легкоплавкого материала, например из стеклоткани, которая при расплавлении одновременно может служить флюсОмр предохраняющим металл от окисления.

Возможно осуществление предлагаемого способа при.гориэоитальном и наклонном положении сварочной ванны ° Свариваемые иэделия 9 (см. фиг.3) с одной стороны, в данном случае снизу, в месте 6 начала сварки замыкаются между собой с помощью допол>нителъной подкладки 12. При движении токоподвода ток захватывает и оплавлявт участки кромок, ванна принимает наклонное .положение и выходит наружу иэделия с одной стороны. Токоподвод при этом удобно производить индуктором 10, так как при этом нужен ток большей величины (при меньших напря>кениях). Поскольку металла кромок может не хватить, для заполнения зазора в сварочную ванну может вводиться присадочный материал 11 в небольшом количестве сбоку, например. через полэуны. Для повышения качества соединения процесс можно вести в вакууме, в среде защитных газов или с использованием флюсов.

Формула изобретения

Способ высокочастотной сварки плавлением, при котором свариваемыв кромки собирают параллельно друг другу и к ним подводят ток высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости оплавления и снижения расхода электрической энергии, зазор между свариваемыми кромками выбирают соизмеримым с величиной глубины проникновения тока в нагретый свариваемый Металл, но нв превышающим двадцатикратного значения этой величины, процесс сварки ведут от места, где кромки предварительно замкнуты между собой, а заплавлвние зазора осуществляют эа счет тепловыделения в результате проявления катушечного эффекта.

396938

Редактор Е.Эубиетова Техред М. Костик Корректор Г.Огар

Заказ 10725j3 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д.4/5

Филиал IIIIII Патент, r.Óìãîðîä, ул.Проектная,4