Спосіб електромагнітного зварювання

Спосіб електромагнітного зварювання, при якому з'єднання крайок здійснюють за рахунок виникнення електромагнітних сил тяжіння внаслідок пропущення по розташованих під гострим кутом крайках постійного струму однакового напрямку і прикладання механічного тиску, який відріз 3 18209 великої величини, що підвищує енергоємність процесу. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб електромагнітного зварювання, у якому за рахунок здійснення нових дій забезпечується зближення атомів стикуйомих поверхонь, збільшення електромагнітного тиску, зниження енергоємності процесу, підвищення продуктивності, механічних властивостей і якості зварних з'єднань. Поставлена задача зважується за рахунок того, що при електромагнітному зварюванні, при якому з'єднання крайок здійснюється за рахунок виникнення електромагнітних сил тяжіння внаслідок пропущення по розташованим під гострим кутом крайках постійного струму однакового напрямку і прикладання механічного тиску, відповідно до винаходу, у процесі пропущення струму крайки пластично деформують із швидкістю, величину якої вибирають залежно від товщини металу, зварювального струму і механічного тиску відповідно до виразу: V (9 10) 10 7 , м/с, IP де - товщина металу, мм; I - зварювальний струм, що протікає по крайках, А. P - механічний тиск, МПа. Пластична деформація крайок у процесі пропущення струму із швидкістю у заявленому співвідношенні з товщиною металу, зварювальним струмом і механічним тиском забезпечує виникнення нового ефекту різкого зростання електромагнітного поля зварювального струму, електромагнітного тиску, зниження енергоємності процесу та підвищення механічних властивостей зварних з'єднань. Пластична деформація крайок з підвищеною швидкістю приводить до індукції струму, величина якого прямо пропорційна швидкості аналогічно зростання струму індукції при зростанні швидкості зміни магнітного потоку. Індукція електромагнітного поля різко зростає відповідно принципу суперпозиції, згідно якому магнітне поле, яке створюється кількома струмами, рівняється сумі магнітних полів, створених кожним струмом роздільно. Внаслідок зростання індукції струму зростає електромагнітне поле і в квадратичній залежності від індукції електромагнітний тиск, який забезпечує зближення атомів на міжатомну відстань і виникнення міжатомних сил зв'язку, природа яких електромагнітна. Під дією електромагнітного тиску стикуйомі крайки з'єднуються і забезпечується зниження зварювального струму та підвищення механічних властивостей зварних з'єднань. Крім того, пластична деформація збільшує площу контакту стикуьомих поверхонь і міжатомні сили зв'язку, що забезпечує підвищення механічних властивостей зварних з'єднань. Спочатку атоми поверхонь зближуються на міжатомну відстань в місті виступів, що зменшує площу контакту і посилює електромагнітний тиск. Потім внаслідок зближення атомів на міжатомну відстань зростає пінчефект і електромагнітна індукція, величина якої прямо пропорційна величині струму і навпаки про 4 порційна відстані між атомами. В квадратичній залежності зростає електромагнітний тиск, який в співкупі з механічним тиском забезпечує пластичну деформацію і зближення атомів на міжатомну відстань в місті впадин. Ефект індукції струму у процесі пластичної деформації в електромагнітному полі і значного зростання поля дозволяє значно знизити величину зварювального струму, знизити енергоємність процесу і підвищити механічні властивості зварних з'єднань. Пропонований винахід заснований на ефективному способі впливу на якість зварних з'єднань за рахунок регулювання електромагнітних сил і електромагнітного тиску зварювального струму шляхом пластичної деформації крайок із підвищеною швидкістю. Отже, даний спосіб виявляє свої особливості - збільшення електромагнітних сил і електромагнітного тиску тяжіння тільки за певних дій, а саме, за рахунок пластичної деформації крайок із швидкістю у залежності від товщини металу, зварювального струму і механічного тиску , м/с. Виходить, ці умови є істоIP тними. А пластична деформація крайок із швидкістю у заявленій закономірності від товщини металу, зварювального струму і механічного тиску забезпечує підвищення електромагнітного тиску, зниження енергоємності процесу, підвищення продуктивності, механічних властивостей і якості зварних з'єднань. При пластичної деформації: крайок із швидкісV (9 10) 10 7 тю величиною менше 9 10 7 електромагнітне IP поле та електромагнітний тиск тяжіння посилюються недостатньо, тому для створення якісного зварного з'єднання необхідно використовувати великий струм, що підвищує енергоємність процесу електромагнітного зварювання. При пластичної деформації крайок із швидкістю величиною більше 10 10 7 електромагнітне IP поле та електромагнітний тиск тяжіння зростають настільки, що на поверхні стикуьомих крайок виникає ґрат, який необхідно зачищати. Це підвищує трудоємність і собівартість процесу зварювання. Спосіб електромагнітного зварювання здійснюється в такий спосіб. Роблять підготовку стикуьомих крайок і розташовують крайки під гострим кутом. До зібраного металу здійснюють струмопідвід і пропускають по розташованим під гострим кутом крайках постійний струм однакового напрямку. При пропущены струму прикладають механічний тиск і крайки пластично деформують із швидкістю у залежності , м/с, IP Приклад. Вироблялося електромагнітне зварювання металу із сталі Ст.3 1х100х1000мм шляхом розміщення крайок під гострим кутом, пропущення постійного струму однакового напрямку, додатка механічного тиску і пластичної деформації зі швидкістю різної величини. Як джерело живлення використовували випрямляч ВМГ-5000. Струмопідвід здійснювався до двох пластин. РезультаV (9 10) 10 7 5 18209 ти проведених досліджень впливу величини швидкості пластичної деформації крайок на енергоємність процесу, продуктивність, механічні властиво Відносне подовження, % 480 30 Ударна в'язкість кДж/м2 140 (53 м/с) 490 31 (73 м/с) 500 (59 м/с) (67м/с) Відомий Пат54853А Пропонований Величина швидкості пластичної деформації V=11 107 V=9,0 107 V=10 107 IP IP IP IP сті і якість зварних з'єднань представлені в таблиці. Тимчасовий опір, МПа Спосіб V=8,0 107 6 60,0 250,0 150 30,0 200 32 160 30,0 200 520 33 170 30,0 200 520 33 170 30,0 200 Іспити механічних властивостей виробляли згідно ДОСТ 6996-94. У результаті проведених досліджень установлено, що пластична деформація крайок із швидкістю, величину якої вибирають в залежності від товщини металу, зварювального струму і механічного тиску V , м/с, є оптиIP мальним. Використання пропонованого способу в порівнянні з існуючими забезпечує наступні переваги: - зростання електромагнітного поля зварювального струму внаслідок пластичної деформації і індукції струму; - підвищення індукції внаслідок принципу суперпозиції й у квадратичній залежності електромагнітного тиску притягнення, під дією якого забезпечується зближення атомів на міжатомну відстань; - якісне формування і поліпшення механічних властивостей зварних з'єднань; (9 10) 10 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Продуктивність, Потужність, с кВт зниження витрати електроенергії й енергоємності процесу за рахунок зниження величини струму; - підвищення продуктивноті за рахунок збільшення швидкості процесу електромагнітного зварювання. Упровадження пропонованого способу при зварюванні штрипсів у процесі виготовлення труб малого діаметра дозволяє забезпечити якісне формування зварних швів, зниження енергоємності процесу і собівартості, зменшення кількості відбракованих труб і збільшення виходу придатного. Література 1. Пат.1706814 РФ, МКИ В 23 К 31/02. Способ сварки/В.И. Щетинина, С.В. Щетинин. 2. Пат.54853А, Україна, МКІ В 23 К 31/02. Спосіб електромагнітного зварювання / С.В. Щетинін. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601