Спосіб зварювання плавленням сталевих конструкцій і пристрій для його реалізації

 

Винахід відноситься до машинобудування, переважно до зварювання плавленням сталей і сплавів, і може використовуватися при виготовленні складних конструкцій.

Зараз практично всі технологічні процеси створення зварних виробів поділяють операцію зварювання та термообробки, виняток становить лише попередній підігрів, який проводиться зазвичай газокисневих пальниками з суб'єктивним контролем і підтриманням заданого значення температури. Це негативно позначається на якості отримуваних зварних з'єднань (Термічна обробка в машинобудуванні: довідник / Під ред. Ю. М. Лахтіна, А. Р. Рахштадта - М., «Машинобудування», 1980 стор. 422-423). Крім того, часто зварювання йде навісу, без використання формуючого пристрою, з незадовільним формуванням кореня шва.

Відома технологія термообробки зварних швів, що включає зварювання, охолодження шва на повітрі до температури навколишнього середовища, подальший нагрів до температури Ас3, витримку, охолодження з контрольованою швидкістю (РД 153-34.1-003-01. Зварювання, термообробка і контроль трубних систем котлів і трубопроводів при монтажі і ремонті енергетичного обладнання, п. 17. Термообробка зварних�постановою великого градієнта температур по перерізу деталі, виникнення термічних напруг першого роду, до зниження механічних властивостей (міцності і пластичності), а подальша термообробка не гарантує виправлення поверхневих мікро - і субмикродефектов. Крім того, ця технологія галузь потребує додаткового обладнання.

Відомо, що витримка сплаву при температурі аустенізації дозволяє керувати властивостями металу, в тому числі одночасно підвищити характеристики міцності і пластичності (Фролов А. В. Вплив фазових перетворень на субструктуру і властивості середньолегованих сталей. / Фролов А. В., Мурах в. І., Мартинюк A. M., Кіріков А. В., Zhao Litao // Металургія машинобудування №2. - 2012. - С. 6-10). Але ця технологія передбачає охолодження з повторним нагріванням, що також має недоліки вищеописаного методу.

Спосіб попереднього підігріву і наступної термообробки з використанням гнучких керамічних нагрівальних килимків, при якому реєстрація та регулювання температури проводиться шляхом розміщення на поверхні деталі, що з'єднується термопари з приєднанням до реєстраторів температури за принципом зворотного зв'язку (РД 153-34.1-003-01. Зварювання, термообробка і контроль трубних систем котлів і тру�, �має наступні недоліки:

1. Не дозволяє формувати корінь шва.

2. Високі економічні витрати при проведенні термообробки, так як для нагрівання використовується окреме джерело живлення.

Такі ж недоліки має спосіб індукційного нагріву, при якому індуктор розташовується на поверхні виробів, що з'єднуються.

Використання формуючих пристроїв (мідних підкладок, мідно-флюсових подушок, керамічних підкладок) дозволяє формувати зворотний валик однопрохідного одностороннього зварного шва, але передбачає додаткове обладнання для операцій попереднього, супутнього підігріву і наступної термообробки.

Для усунення недоліків пропонується спосіб зварювання, поєднаний з термообробкою, що включає зварювання, охолодження металу до температури аустенізації, витримку при цій температурі до початку поліморфного перетворення і подальше охолодження.

У пропонованому способі операції зварювання, попереднього нагріву і негайного охолодження і процес формування кореня зварного з'єднання суміщені. Для цієї мети використовується джерело живлення для зварювання, в схему якого вбудований пропорційно-інтегрально-диференціації�атури в періоди бездіяльності зварювальної дуги (зміна покритого електрода, зачистка від шлаку тощо). Це дозволить підвищити мобільність обладнання, оперативність і економічну ефективність проведення операцій термообробки, а також якість виконуваних зварних з'єднань шляхом формування їх на керамічній підкладці-нагрівачі, яка розташовується з зворотної сторони шва.

Пристрій для попередньої термічної обробки заготовок і остаточної термічної обробки зварного шва (фіг. 1) містить: зварювальний трансформатор (Тр), електронний комутатор (ЕК), байпасний комутатор (БК), комутатор струму керамічного нагрівача (К), програмний регулятор (Р), пульт управління (ПУ), керамічний нагрівач (КН), термоелектричний перетворювач (ТП). Конструктивно БК і ЕК розміщуються в безпосередній близькості від зварювального трансформатора. Керамічний нагрівач розміщується безпосередньо на зварювальних заготовках. Термоелектричний перетворювач закріплюється на зварювальних заготовках в безпосередній близькості від зварного шва. Пульт управління, комутатор К і регулятор Р розміщуються в окремому корпусі поблизу зварювального поста.

Технологічний процес зварювання здійснюється наступним чином. Після включення оборудовантор БК і підключає керамічні нагрівачі КН через комутатор К. Регулятор Р керує роботою комутатора ЕК за алгоритмом ПІД регулювання, забезпечуючи нагрівання заготовок до необхідної температури по необхідному алгоритмом. Інформація про температуру заготовок надходить на регулятор від термоелектричного перетворювача ТП. Після підігріву заготовок до необхідної температури програма регулятора Р зупиняється, органи управління ПУ переводяться в режим «З» (зварювання). ПУ відключає комутатор К і включає байпасний комутатор БК. У цьому режимі виконується зварювання. По закінченні зварювання органи управління ПУ переводяться в режим «ТО», а регулятор Р переводиться на роботу по програмі 2 - термічна обробка зварного шва. Після чого комутатор БК відключається, а комутатор До включається. Регулятор Р здійснює управління нагрівом керамічного підігрівача через регулятор ЕК і контролює температуру металу з допомогою термоелектричного перетворювача.

Принципова електрична схема установки представлена на фіг. 2. Електронний комутатор виконаний за схемою симисторного регулятора потужності на елементах R1-R3, С1-С2, VS1-VS2, Пр1-Пр2. Змінний резистор R1 регулює максимальну потужність нагріву. Фільтруюча ланцюжок R3-C2 запобігає пробою щищает симистр від перегріву.

Як байпасного комутатора застосований контактор К1.

В якості програмного регулятора використаний ПІД регулятор ОВЕН ТРМ251.

Пульт керування виконаний на контакторі К2 і кнопки Кн1-Кн2 за схемою з самоудержанием. Індикаторні лампи HL1-HL2 відображають режим роботи пристрою.

При реалізації пристрою в схемі використані наступні елементи:

- конденсатори: С1 = МБМ-0,1 мкФ - 150; С2 = МБМ-0,1 мкФ - 500 В;

- плавкий запобіжник Пр1=ПР2-60;

- термозапобіжник Пр2=TZD-084;

- резистори: R1=СП3-4вМ - 0,5-220 кОм; R2=МЛТ - 0,125-6,8 кОм; R3=МЛТ - 1-68 Ом;

- діністор VS1=DB3;

- симистр VS2=BTA40-600;

- трансформатор Тр;

- контактори: К1; К2;

- кнопки Кн1, Кн2;

- індикаторні лампи HL1, HL2;

- керамічний нагрівач КН;

- програмний регулятор: Р=ОВЕН ТРМ251.

Зварювання на керамічній підкладці - нагрівачі здійснюється наступним чином: з зворотної сторони кореня шва з мінімальним зазором розташовується керамічна підкладка нагрівач, що складається з послідовно з'єднаних один з одним за допомогою ніхромового дроту плоских керамічних елементів з наскрізними отворами (фіг.3). У центральній частині зібраного таким чином килимка розташовуються керамічні еле�єднання і устанавливающимися безпосередньо під ним в лінію стику з метою формоутворення зворотної сторони шва. На відстані 20-25 мм від однієї з зварюваних кромок між керамічним килимком і деталлю встановлюють термопару для контролю температури. Поверхня лицьової сторони і кореня шва ізолюють термоізоляційним матеріалом. Шляхом електроконтактного нагріву ніхромового нитки, розташованої всередині керамічних елементів, відбувається нагрівання металу деталей, що з'єднуються до необхідної температури. При досягненні потрібного значення здійснюється зварювання. В період бездіяльності зварювальної дуги пристрій регулювання температури нагріву проводить аналіз відповідності заданої температури реального значення і при необхідності проводиться підігрів кромок з'єднуваних. Закінчивши процес зварювання, зварювальник негайно переводить нагрівальний пристрій в режим термообробки і здійснює, при необхідності, додаткову теплоізоляцію.

При зварюванні протяжних стикових з'єднань листових конструкцій необхідно використовувати кілька джерел живлення, забезпечених пристроєм регулювання температури. У цьому випадку стики розбиваються на кілька ділянок, кількість яких залежить від довжини стику і зварювання ведеться одночасно декількома зварниками за схемою про�н здійснюватися синхронно.

При проведенні термообробки пристрій регулювання температури (УРТ) контролює і стабілізує швидкість нагріву і охолодження зварного з'єднання, а також температуру та час витримки. Після виконання операції ТО УРТ відключається автоматично. Зварне з'єднання може бути передано для контролю якості.

Запропонований спосіб був апробований при зварюванні зразків із сплаву 30ХГСА. Механічні властивості зварних з'єднань наведено в Таблиці.

Спосіб може бути здійснений як у цехових умовах, так і на монтажних майданчиках, як при зварюванні сталей і сплавів, а також і кольорових металів, як стикових з'єднань листових конструкцій, так і трубних заготовок, як прямолінійних, так і криволінійних конструкцій. Може застосовуватися як в авто-, судно-, авіа-, ракетобудуванні, при виробництві об'єктів нафтопереробного комплексу, в будівництві, так і на залізничному транспорті, як в сукупності технологічних операцій, так і для проведення виключно підігріву і термообробки.

1. Спосіб зварювання плавленням сталевих конструкцій, що включає підготовку кромок під зварювання, підігрівання зварюваних кромок, зварювання плавленням з ф�обробку здійснюють за допомогою керамічних нагрівальних елементів, які встановлюють на зварюваних конструкціях, відрізняється тим, що в якості керамічних нагрівальних елементів використовують керамічні підкладки-нагрівачі, виконані з можливістю регулювання швидкості нагріву з допомогою принаймні одного зварювального джерела живлення в період відсутності зварювальної дуги і які розташовують з зворотної сторони кореня шва.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в залежності від протяжності стикових з'єднань конструкцій стикові з'єднання розбивають на ділянки, зварювання яких ведуть одночасно за схемою обратноступенчатого методу за допомогою зварювальних джерел живлення, забезпечених пристроєм регулювання температури, причому початок і кінець процесів зварювання і термічної обробки кожної ділянки по заданому режиму здійснюється синхронно.

3. Пристрій для зварювання плавленням сталевих конструкцій, що містить щонайменше один зварювальний джерело живлення зі зварювальним трансформатором, електронний і байпасний комутатори, керамічні нагрівальні елементи, комутатор струму згаданих елементів, програмний регулятор і термоелектричний перетворювач, виконаний з можливістю розміщення на сва�ських підкладок-нагрівачів з можливістю регулювання швидкості їх нагрівання за допомогою зварювального джерела живлення в період відсутності зварювальної дуги і установки на зварювальні конструкції з зворотної сторони кореня шва, а програмний регулятор виконаний у вигляді пропорційно-інтегрально-диференціального регулятора.



 

Схожі патенти:

Пристрій для зварювання кільцевих швів

Винахід відноситься до галузі зварювання і може бути використане для закріплення деталей напівсферичної конструкції при зварюванні кільцевих швів. Пристрій містить редуктор з фіксованим кутом нахилу осі обертання і вбудоване токоподводящее пристрій з ковзним контактом, а також позиціонер напівсферичної конструкції з алюмінієвого сплаву, встановлений з можливістю обертання на веденої осі редуктора. Для забезпечення зачеплення конічних шестерень редуктора за середнім делительному діаметру зубів з можливістю осьового підтискання без радіального і бічного зазору пристрій забезпечений пружинами, встановленими на осях обертання співвісно конічним шестерням. А для забезпечення електричної ізоляції вбудованого токоподводящего пристрою з ковзним контактом пристрій забезпечений ізолюючими втулками, запресованими в маточинах конічних шестерень, в корпусі редуктора і на веденої осі обертання. Пристрій дозволяє підвищити якість зварювання кільцевого шва, а також зменшити залишкові деформації і внутрішні напруження зварюваних деталей. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Пристрій заміни електродів, що забезпечує підвищену безпеку

Винахід відноситься до пристрою для заміни електрода в электрододержателе зварювального пристрою. Пристрій містить контейнер для використаних електродів з утвореним у ньому отвором, на якому встановлений вузол, що містить наскрізний канал (7) з поздовжньою віссю (X), що з'єднує гніздо (46), призначене для утримання утворює оправлення кінця електродотримача, з контейнером. Зазначена вісь (X) є приблизно вертикальної. Пристрій також містить засіб (46) для затягування або ослаблення оправки електродотримача, засіб (54) для фіксації електрода в зазначеному пристрої і засіб (28) виконання або блокування скидання використаного електрода в контейнер. Пристрій спрощує установку нового електрода замість використаного і забезпечує скорочення тимчасових витрат на заміну електрода. 3 н. і 22 з.п. ф-ли, 18 іл.

Пристрій для заміни електрода, що володіє підвищеною безпекою

Винахід відноситься до пристрою для заміни електрода в зварювальному пристрої. Пристрій містить першу частину (12), виконану з можливістю розміщення інструменту (2) для утримання електрода. Перша частина (12) містить засіб для запобігання переміщення інструмента (2) для утримання електрода. Друга частина (14) встановлена навколо першої частини (12) і закриває частину електрода (8), триваючу назовні з першої частини (12). Друга частина (14) може бути відділена від першої частини (12) шляхом ковзання вздовж електроду і виконана з можливістю обертання відносно фіксованої частини (14), коли вона оточує її. Друга частина (14) містить засіб (33) затягування або вивільнення оправки (6) і засіб (36) закріплення електрода (8) і другої частини (14), що забезпечує можливість його видалення з оправки (6), коли перша частина (12) і друга частина (14) розділені. 3 н. і 18 з.п. ф-ли, 6 іл.

Система зварювання, яка містить систему індукційного нагріву, система індукційного нагріву і спосіб нагрівання оброблюваної зварюванням або різанням деталі

Винахід відноситься до системи для зварювання, нагрівальної індукційної системи і способу нагрівання з використанням системи для зварювання. Індукційна нагрівальна система (34), що використовується в системі для зварювання, включає в себе котушку (36) індукційного нагріву, розташовану поруч зі зварювальної пальником або установкою для плазмового різання (16). Індукційний джерело (38) електроживлення нагрівальної системи (34) налаштований для генерування змінного струму. Понижуючий трансформатор (42) з'єднаний з індукційним джерелом (38) електроживлення. Котушка (36) індукційного нагріву з'єднана з понижуючим трансформатором (42) і налаштована для прийому змінного струму і індукування вихрових струмів в оброблюваній зварюванням деталі (32) для нагрівання оброблюваної зварюванням деталі (32) перед просувається зварювальної дугою або установкою для плазмового різання до гомологічної температури, щонайменше, приблизно рівною 0,5. Гомологическая температура являє собою відношення фактичної температури матеріалу до температури плавлення матеріалу, обидві з яких виражені в абсолютних одиницях температури. В результаті процес зварювання може протікати при підвищеній швидкості, і/ та-ли, 6 іл.

Токоподводящий мундштук для автоматичного зварювання у вузьке оброблення

Винахід відноситься до зварювального обладнання, зокрема до токоподводящему мундштука для автоматичного зварювання у вузьке оброблення, і може бути використане при зварюванні товстостінних посудин (товщиною стінки 300-500 мм), що працюють під тиском, і великогабаритних судин нафтохімічної промисловості. Токоподводящий мундштук містить плоский корпус з каналами для направлення зварювального дроту і для циліндричного штока маятникового наконечника і гнучкий струмопідвід. Наконечник шарнірно закріплений на корпусі і складається з нерухомої маятникових контактної пластини і рухомий контактної пластини. На бічних площинах сполучаються ділянок корпусу і нерухомої маятникових контактної пластини виконані розташовані симетрично прямокутні пази з напівциліндричними канавками. Гнучкий струмопідвід складається з декількох кручених струмопровідних канатиків, які вставлені в згадані напівциліндричні канавки і зафіксовані за допомогою притискних планок, що мають відповідні напівциліндричні канавки, стягнутих різьбовими елементами. Така конструкція дозволяє підвищити термін служби мундштука і забезпечити якість зварювання шляхом забезпечення стабільного п�

Корпус з вбудованою опорою для мотка дроту і вбудованим роздільником

Винахід відноситься до корпусу (10) механізму подачі зварювального дроту і роздільник (40) цього корпусу. Корпус (10) містить передню сторону, задню сторону, верх і низ, противолежащие бічні отвори, віддалені один від одного на ширину корпусу, пристосовані для входження бічній панелі, і роздільник (40), розташований переважно між передньою стороною, задньою стороною, верхом і низом, що проходить через середину ширини корпусу (10) і ділив внутрішній об'єм корпусу (10) на робочу сторону (20) і власну бік. Роздільник (40) виконаний у вигляді панелі, що має один або кілька підсилюючих елементів (60), відходять у вертикальному напрямку назовні від бічної поверхні панелі в безпосередній близькості від положення для установки вбудованого шпинделя. Роздільник виконаний монолітно з одним або кількома підсилюючими елементами. 2 н. і 24 з.п. ф-ли, 12 іл.

Спосіб і пристрій для перетворення енергії, а також зварювальний апарат

Винахід відноситься до способу управління зварювальним апаратом (1) і зварювального апарату. Апарат містить энергоаккумулятор (2), пальник (7) для утворення дуги (6), з'єднане з пристроєм (4) пристрій управління (5) введення і/або виводу для установки зварювального струму і силову частину (3) для перетворення енергії енергоакумулятора (2) для горіння дуги (6). Пристрій (4) управління обчислює орієнтовне значення залишкового часу зварювання для горіння дуги (6) визначається в залежності від ємності енергоакумулятора (2) і встановлене значення зварювального струму і містить індикатор (27) для відображення обчисленого значення залишкового часу зварювання. Пристрій (4) управління здійснює відповідне коригування часу, що залишився зварювання при зміні зварювального струму і під час проведення зварювального процесу на основі фактичних значень зварювального струму і зварювального напруги. 2 н. і 11 з.п. ф-ли, 5 іл.

Компонент зварювального апарата з пристроєм для захисту його корпусу

Винахід відноситься до пристрою (27) для захисту корпусу (26) компонента зварювального апарата під час зміни його місцезнаходження. Пристрій (27) для захисту корпусу виконано у вигляді пластини (28). Пластина (28) на зовнішній стороні (29) забезпечена підвищеннями (30). При цьому пластина (28) закріплена на корпусі (26) таким чином, що її зовнішня сторона (29) взаємодіє з поверхнею, по якій переміщається корпус (26) під час зміни його місцезнаходження. Технічним результатом винаходу є забезпечення оптимального захисту корпусу компонента зварювального апарату і розташованих у ньому складових частин при зменшенні опору тертя пристрою для захисту корпусу компонента зварювального апарата під час зміни його місцезнаходження. 8 з.п. ф-ли, 8 іл.

Спосіб (варіанти) та пристрій для управління джерелом струму, а також зварювальний шолом для користувача джерелом струму

Винахід відноситься до способу і пристрою для керування джерелом струму (1), сполученим з ручним робочим приладом (4) у вигляді зварювального пальника. За допомогою елементів керування (3) блоку (2) управління і індикації на джерелі струму (1) настроюються параметри джерела струму (1). За допомогою розташованого в джерелі струму (1) блока обробки (9) реєструється рух робочого приладу (4) у просторі (6). Для забезпечення швидкого управління джерелом струму навіть без зняття користувачем можливої захисного одягу передбачено, що на джерелі струму (1) активується функція управління, після чого реєструється рух робочого приладу (4) у просторі (6) та результуюче з цього руху становище робочого приладу (4) призначається блоку (2). 4 н. і 12 з.п. ф-ли, 9 іл.

Кріплення газової форсунки

Винахід відноситься до системи кріплення газової форсунки (33) на зварювальної пальнику і газової форсунки. Газова форсунка (33) кріпиться на тримачі (30), розташованому на зварювального пальника (10), з можливістю роз'ємного кріплення газової форсунки (33) шляхом поворотного руху газової форсунки (33). Для забезпечення такого роду кріплення передбачено, що одна з сходинок утримувача (30) газової форсунки виконана ексцентрикової і з можливістю установки кільцеподібного фіксуючого елемента (35). Друга щабель виконана з направляючою поверхнею (36) для газової форсунки (33). Третя щабель виконана з торцевою поверхнею (37) у вигляді упорної поверхні для газової форсунки (33). Сопловая трубка (31) зварювального пальника (10) має принаймні одну ділянку, який виконаний у вигляді другої направляючої (38) для газової форсунки (33). 2 н. і 6 з.п. ф-ли, 10 іл.

Пристрій для зварювання кільцевих швів

Винахід відноситься до галузі зварювання і може бути використане для закріплення деталей напівсферичної конструкції при зварюванні кільцевих швів. Пристрій містить редуктор з фіксованим кутом нахилу осі обертання і вбудоване токоподводящее пристрій з ковзним контактом, а також позиціонер напівсферичної конструкції з алюмінієвого сплаву, встановлений з можливістю обертання на веденої осі редуктора. Для забезпечення зачеплення конічних шестерень редуктора за середнім делительному діаметру зубів з можливістю осьового підтискання без радіального і бічного зазору пристрій забезпечений пружинами, встановленими на осях обертання співвісно конічним шестерням. А для забезпечення електричної ізоляції вбудованого токоподводящего пристрою з ковзним контактом пристрій забезпечений ізолюючими втулками, запресованими в маточинах конічних шестерень, в корпусі редуктора і на веденої осі обертання. Пристрій дозволяє підвищити якість зварювання кільцевого шва, а також зменшити залишкові деформації і внутрішні напруження зварюваних деталей. 2 з.п. ф-ли, 1 іл.

Спосіб виготовлення ребристих панелей

Винахід відноситься до технології виготовлення металевих виробів з окремих листових елементів і може бути використане для дугового зварювання металевих конструкцій

Підкладка для формування зварного шва

Винахід відноситься до технології зварювання, а саме до підкладці для формування зварних швів при зварюванні листових деталей

Підкладка для формування зварного шва

Винахід відноситься до технології зварювання, а саме до пристроїв для формування зворотної сторони зварних швів при зварюванні листових деталей

Підкладка для формування зварного шва

Винахід відноситься до технології зварювання, а саме до пристроїв для формування зворотної сторони зварних швів переважно при зварюванні листових деталей з алюмінієвих сплавів

Спосіб з'єднання відрізків броньованих кабелів каротажних

Винахід відноситься до засобів для геофізичних досліджень свердловин, а саме до технології зрощування і ремонту броньованих кабелів каротажних

Складова підкладка для формування зворотної сторони шва

Винахід відноситься до обладнання для зварювання кільцевих швів циліндричних виробів і дозволяє формувати внутрішню сторону шва
Up!