Патент на изобретение №2291037

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНО-СТЫКОВОЙ СВАРКИ ТРУБЫ С ЗАГЛУШКОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к контактно-стыковой сварке трубы с заглушкой при герметизации тепловыделяющих элементов атомных станций. Устройство представляет собой электрод в виде цангового зажима с центральным отверстием, имеющий токоподводящую поверхностью и поверхность для передачи сварочного усилия. Поверхность электрода для токоподвода и поверхность для передачи сварочного усилия разделены и находятся под углом друг к другу. Токоподводящая поверхность расположена параллельно оси центрального отверстия. Поверхность для передачи сварочного усилия выполнена из диэлектрического материала, а на токоподводящей поверхности осевого отверстия электрода выполнена проточка. Это позволит обеспечить качественную сварку трубы с заглушкой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области сварки, и может быть использовано для герметизации контактно-стыковой сваркой тепловыделяющих элементов атомных станций.

Известно устройство для контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой, содержащее электрод в виде неразрезной втулки с центральным отверстием для размещения заглушки (Европейский патент ЕР 0587926 В1).

Недостатком известного устройства является наличие в электроде поверхности, используемой одновременно для токоподвода к заглушке и сварочного усилия, которая расположена под острым углом к оси электрода. Эта поверхность имеет коническую форму, в результате для обеспечения стабильности сварки требуется точное изготовление электрода и заглушки, что повышает затраты на их стоимость. Наличие конической токоподводящей поверхности увеличивает объем разогреваемого металла, в результате ухудшается качество сварки. Устройство не может быть использовано для сварки заглушек с оболочкой, когда требуется заглушка с длинной наружной частью и диаметром, равным диаметру твэла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату – прототипом является установка по патенту РФ №2152091 С1 7 G с 21/02 В 23 К 11/04, бюл. №18 2000 г. для герметизации трубчатых элементов, содержащая устройство в виде цангового электрода с центральным отверстием для размещения заглушки.

Недостатком известного устройства является наличие торцевой поверхности, расположенной перпендикулярно оси электрода и предназначенной одновременно для токоподвода и подвода сварочного усилия к заглушке. Это не позволяет использовать электрод для сварки заглушки, имеющей длинный хвостовик, находящийся снаружи сварного соединения, с диаметром, больше диаметра ввариваемой части, или не обеспечивает качественную сварку из-за проскальзывания внутренней поверхности осевого отверстия электрода относительно заглушки при равенстве этих диаметров.

Технической задачей заявляемого решения является обеспечение возможности и качественной сварки заглушки с трубой, когда максимальный наружный диаметр заглушки независимо от его протяженности больше или равен ее диаметру, ввариваемому в трубу.

Решение технической задачи достигается тем, в устройстве для контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой, представляющем собой электрод в виде цангового зажима с центральным отверстием, имеющий токоподводящую поверхность и поверхность для передачи сварочного усилия, согласно формуле изобретения поверхность электрода для токоподвода и поверхность для передачи сварочного усилия разделены и находятся под углом друг к другу, при этом токоподводящая поверхность расположена параллельно оси центрального отверстия.

Задача решается также благодаря тому, что на токоподводящей поверхности осевого отверстия электрода выполнена проточка, а также тому, что поверхность, передающая сварочное усилие, выполнена из диэлектрического материала.

Указанная совокупность признаков является новой не известной из уровня техники и решает поставленную задачу, так как

– наличие в предлагаемом устройстве поверхностей, предназначенных для раздельного подведения к заглушке сварочного тока и усилия, расположенных под углом друг к другу, позволяет выполнять сварку заглушек практически без ограничения длины их наружной части при диаметре ее, равном или больше диаметра ввариваемой части заглушки. Такая организация подвода сварочного тока и усилия позволяет нагревать преимущественно поверхностные слои заглушки, участвующие в образовании сварного соединения, что способствует повышению качества сварки;

– расположение токоподводящей поверхности параллельно оси центрального отверстия между участком ввода тока в заглушку и поверхностью, через которую осуществляется подвод к заглушке сварочного усилия, обеспечивает отсутствие недопустимого нагрева, деформации поверхностей заглушки на этом участке за счет сопротивления материала заглушки или диэлектрических свойств поверхности электрода, через которую сварочное усилие передается на заглушку;

– наличие кольцевой проточки на токоподводящей поверхности позволяет выполнять сварку заглушек имеющих, например, маркировку в зоне токоподвода или когда шунтирование сварочного тока через поверхность для подвода сварочного усилия приводит к недопустимой деформации ответной поверхности заглушки;

– наличие поверхности для подвода сварочного усилия из нетокопроводящего материала исключает возможность шунтирования сварочного тока через нее, обеспечивая качественную сварку особенно для заглушек, выполненных из материалов с низким электрическим сопротивлением.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом. Устройство состоит из электрода 1, представляющего собой цанговую конструкцию, с центральным отверстием 2 цилиндрической формы. Конкретная величина диаметра этого отверстия определяется в зависимости от диаметра размещаемой в нем части заглушки (показана пунктиром), электропроводности ее материала и требований к сварному шву. Например, для герметизации твэлов с оболочками из сплавов циркония диаметром 9-10 мм величина его составляет в пределах 0,8-0.995 от максимального диаметра ввариваемой заглушки. Электрод имеет основную токоподводящую поверхность 3 и поверхность для передачи сварочного усилия 4. На поверхности 3 может быть выполнена проточка 5, которая необходима, если на заглушку наносится маркировка. Поверхность 4 может быть выполнена из электроизоляционного материала, например специального вкладыша (не показан). Необходимость ее изоляции зависит от электропроводности свариваемых материалов и протяженности части заглушки, размещаемой в электроде.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Привариваемую заглушку с полным или частичным заглублением максимального диаметра помещают в осевое отверстие 2 до упора в поверхность 4. Электрод сжимают приводом (не показан), обеспечивая надежный электрический контакт между заглушкой и поверхностью 3. Во время сварки сварочный ток в основном идет через поверхность 3, а усилие передается через поверхность 4. Поверхность 3 электрода препятствует изменению геометрии диаметра заглушки в зоне токоподвода в радиальном направлении. На участке подвода сварочного усилия, так как нагрев там отсутствует, какие либо деформации практически отсутствуют. Если на заглушку наносится какая-либо маркировка, то в зоне ее расположения на поверхности 3 электрода выполняют проточку 5 для исключения повреждения этой маркировки и изменений условия токоподвода.

Формула изобретения

1. Устройство для контактно-стыковой сварки трубы с заглушкой, представляющее собой электрод в виде цангового зажима с центральным отверстием, имеющий токоподводящую поверхность и поверхность для передачи сварочного усилия, отличающееся тем, что поверхность электрода для токоподвода и поверхность для передачи сварочного усилия разделены и находятся под углом друг к другу, при этом токоподводящая поверхность расположена параллельно оси центрального отверстия.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на токоподводящей поверхности осевого отверстия электрода выполнена проточка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность, передающая сварочное усилие, выполнена из диэлектрического материала.

РИСУНКИ