Спосіб зварки металів тиском

Спосіб зварки металів тиском, що включає нагрів зварюваних поверхонь металів та подальшу осадку їх, від мінний тим, що нагрів зварюваних поверхонь і подальша їх осадка відбувається в рідинному середовищі, наприклад, у воді. (19) (21) 97084381 (22) 28.08.1997 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Фурманов Валерій Борисович, Ковіка Микола Данилович, Гладченко Олександр Федорович, Ул'янов Віктор Михайлович, Прокопенко Григорій Григорович, Новіков Леонід Миколайович, Білий Олександр Іванович, Ха устов Георгій Йосипович, 29855 тного зварювання труб за допомогою високошвидкісної кінозйомки на трубоелектрозварювальному стані 159-529 Hoвомосковського трубного заводу. Ці дослідження показали, що геометричні параметри осередку зварювання (довжина осередку, кут сходження кромок, кут розвалу їх торців і т. п.) змінюються за одну секунду 10-20 разів, що призводить до відповідного багаторазового коливання електричних і теплових параметрів. Крім того, багаторазові (вимірювані сотнями і тисячами разів за секунду) пробої (вибухи) перетинок розплавленого рідкого металу між кромками, що мають місце при високочастотному зварюванні, супроводжуються великим іскроутворенням, а також багаторазово за одну секунду змінюють геометричні, електричні і температурні параметри осередку зварювання. Саме тому такий найбільш повний показник надійності зварного з'єднання, як його ударна в'язкість при мінусових температурах випробувань, може мінятися по довжині зварного шва від зразка до зразка, тобто буквально через 1 см. Нестабільність процесу високочастотного зварювання труб добре видима на нестабільності форми грата, тобто застиглого металу, раніше видавленого при зварюванні, який по довжині труби в кожному її поперечному перетині має практично різну форму у вигляді розплесканого металу начебто "рваної" конфігурації, на відміну від плавного валика, що має місце при дуговому зварюванні. Задачею винаходу, що пропонується, є стабілізація процесу зварювання металів тиском і захист зварного шва від окислів, що дозволяє підвищити якість і надійність зварного з'єднання, а також розширити сортамент зварюваних тиском металів за марками сталей. Це стосується як високочастотного зварювання, так і інших видів зварювання тиском. Ця задача розв'язана тим, що в способі зварювання металів тиском, який включає нагрів зварюваних поверхонь металу і подальшу осадку їх на повітрі, відповідно до винаходу, нагрів зварюваних поверхонь металу і їх подальша осадка відбуваються в рідинному середовищі, наприклад, у воді. Відміною запропонованого способу від прототипу є: - нагрів зварюваних виробів відбувається у рідинному середовищі, наприклад, у воді; - осадка (і, отже, зварювання тиском) зварюваних виробів відбувається в рідинному середовищі, наприклад, у воді. Технічним результатом використання запропонованого методу є стабілізація параметрів осередку зварювання і захист нагрітих зварюваних поверхонь від окислів, що підвищує якість і надійність зварного з'єднання. Це зумовлено тим, що: - нагрів зварюваних виробів у рідинному середовищі, наприклад, у воді стабілізує і зменшує зону нагріву і, одночасно, в зв'язку з відсутністю повітря, не дає при нагріві окислятися зварюваним поверхням; - осадка (і, отже, зварювання тиском) зварюваних виробів в рідинному середовищі, наприклад, у воді, стабілізує температуру зварювання; - при високочастотному зварюванні або іншому зварюванні з оплавленням рідинне середовище, крім стабілізації температури і зони нагріву, а також захисту від окислення зони шва, стримує утворення перетинок розплавленого металу і тим самим в ще більшій мірі стабілізує процес зварювання. Таким чином, зварювання металів тиском у рідинному середовищі, наприклад, у воді, особливо зварювання з оплавленням (наприклад, високочастотне зварювання труб), дає можливість стабілізувати процес зварювання і температуру нагрітих зварюваних поверхонь, а також захистити зварне з'єднання від окислів. Все це підвищує якість і надійність зварного з'єднання. Здійснення цього способу на практиці не має особливих труднощів на будь-якому трубоелектрозварювальному стані. На фігурі у вигляді прикладу показаний один із можливих варіантів здійснення запропонованого способу, наприклад, при високочастотному зварюванні труб в рідинному середовищі. Сформована трубна заготовка 1 проходить через високочастотний індуктор 2, який нагріває її кромки 3. Дільниця ℓ1 характеризує зону інтенсивного нагріву кромок, в якій можуть утворюватися окисли. Дільниця ℓl2 характеризує зону їх оплавлення з утворенням перетинок розплавленого металу, їх вибухами і великим іскроутворенням. Дільниця ℓ3 характеризує зону осадки нагрітих кромок зварювальними валками 4, тобто зону зварювання тиском. Дільниця ℓ4 характеризує зону пружинення заготовки за зварювальним калібром. Сума довжин зон дільниць ℓ1+ℓ2+ℓ3+ℓ4=L характеризує довжину L, яка повинна знаходитися в рідинному середовищі, наприклад, у воді. Вода 5 подається через спеціальний розтруб 6 (перетин І-І). Основний струмінь води 7, проходячи між нагрітими кромками 2 сформованої заготовки, змиває з них окисли, які могли бути раніше на кромках штабу, не дозволяє утворюватися новим окислам при нагріві кромок, стабілізує зону і температуру нагріву кромок по периметру заготовки і по її довжині, не дає утворюватися рідинним перетинкам розплавленого металу між кромками, стабілізує температуру зварювання і т. п. Охолодження водою зони ℓ4 пружинення зменшує небезпеку виникнення тріщин у зварному шві. Все це, як уже відзначалось, підвищує якість і надійність зварного шва. Можливі також інші варіанти подачі води, наприклад, із труби між кромками вверх або зварювання в спеціальній водяній ванні і т. п. Приклад здійснення способу: при високочастотному зварюванні труби Æ 33 мм зі стінкою 2,8 мм із сталі ЗСП на трубоелектрозварювальному стані 20-76 Новомосковського трубного заводу була здійснена схема, показана на фіг. 1. Під час проведення експерименту витрати води, яка подавалася, весь час збільшувалися до повного придушення процесу іскроутворення, тобто до ліквідації перетинок розплавленого металу. Результати випробувань показали: - грат на трубах став плавним і рівним по всій довжині труб, що свідчить про стабілізацію процесу зварювання; - у зварному шві не виявлені окисли, що доказує про захист зварного шва від окислення; 2 29855 - у зварному шві не виявлена структура відманштет, що свідчить про відсутність негативного впливу води на структур у шва; - зварний шов витримав найжорсткіші механістичні випробування, а саме: повне сплющування труби до зіткнення стінок з розташуванням шва в двох взаємно перпендикулярних площинах, розташованих уздовж навантаження і перпендику лярно до неї, що свідчить про високі пластичні властивості шва. Таким чином, зварювання металів тиском, наприклад, високочастотне зварювання труб у воді, стабілізує процес зварювання і захищає зварний шов від окислів, що дає можливість підвищити якість зварного з'єднання і його надійність. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3