Патент на изобретение №2158663

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2158663 (13) C1
(51) МПК 7
B23K13/01
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 07.06.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 99118857/02, 07.09.1999

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

07.09.1999

(45) Опубликовано: 10.11.2000

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 1683931 A1, 15.10.1991. SU 416196, 15.07.1974. SU 625869, 18.08.1978. SU 912443, 15.03.1982. SU 1196193, 07.12.1985. SU 1803288 A1, 23.03.1993. RU 2031762 C1, 27.03.1995. RU 2053080 C1, 27.01.1996. EP 0445035 A1, 14.09.1991.

Адрес для переписки:

113556, Москва, ул.Болотниковская 10А, кв.101, Моравскому А.В.

(71) Заявитель(и):

ОАО “КОМПАТ”

(72) Автор(ы):

Коган Б.В.,
Гонопольский А.М.

(73) Патентообладатель(и):

ОАО “КОМПАТ”

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ СВАРКИ ПО ОТБОРТОВАННЫМ КРОМКАМ


(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано при сварке, например, цилиндрического корпуса с крышкой. Устройство содержит индуктирующий провод с каналами охлаждения, а также магнитопровод и газовод с камерой защитного газа. Рабочая поверхность индуктирующего провода образована внутренним коническим и внешним вогнутым участками. Расположение линии сопряжения участков на продолжении внутренней стенки кромки крышки обеспечивает образование при сварке радиальных ребер жесткости на крышке. Угол наклона конического участка к плоскости крышки выбран исходя из расстояния от линии сопряжения участков рабочей поверхности индуктирующего провода до свариваемых кромок и заданной длины наплывов, образующих радиальные ребра жесткости на крышке. 2 ил.


Изобретение относится к индукционной сварке, в частности, к импульсной высокочастотной сварке таких изделий, как тонкостенные цилиндрические корпуса с крышками в радиотехнической и электротехнической промышленности.

Известно устройство для импульсной индукционной сварки по отбортованным кромкам преимущественно цилиндрического корпуса и крышки, содержащее торовидный индуктирующий провод с каналами охлаждения, магнитопровод и газовод с камерой защитного газа – авторское свидетельство СССР 1683931, МПК /6/ B 23 K 13/00, 1991/. Обычно такие корпуса заполняются активной массой под давлением, а в крышке крепятся токовыводы, изолированные от корпуса. В процессе импульсной сварки часто происходит недопустимая деформация крышек ввиду больших электродинамических усилий, что нередко сопровождается деформацией крышки и нарушением герметичности соединения, а также приводит к разрушению изоляционного материала токовыводов. Проблему можно решить увеличивая жесткость крышки за счет увеличения ее толщины. Однако при этом возрастает металлоемкость крышки и снижается качество сварки ввиду разностенности сопрягаемых корпуса и крышки, увеличивается количество брака.

Задачей данного изобретения является устранение деформации при сварке путем повышения прочности и жесткости крышки.

Это достигается тем, что в устройстве для импульсной индукционной сварки по отбортованным кромкам преимущественно цилиндрического корпуса и крышки, содержащем замкнутый индуктирующий провод с каналами охлаждения, магнитопровод и газовод с камерой защитного газа, рабочая поверхность индуктирующего провода образована внутренним коническим и внешним вогнутым участками, линия сопряжения которых расположена на продолжении внутренней стенки кромки крышки, а угол наклона конического участка к плоскости крышки определен соотношением
= arctg(lкр+):l,
где lкр – высота кромки;
– расстояние от точки сопряжения участков рабочей поверхности до плоскости свариваемых крышек;
l – заданная длина наплыва, образуемого перемещением расплавляемого при сварке металла в радиальном направлении.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для импульсной индукционной сварки по отбортованным кромкам;
на фиг. 2 показана фотография изделия, изготовленного с помощью данного устройства.

Устройство для импульсной индукционной сварки по отбортованным кромкам содержит замкнутый индуктирующий провод 1 с каналами охлаждения 2, магнитопровод 3 и газовод с камерой 4 защитного газа. Рабочая поверхность индуктирующего провода образована внутренним коническим 5 и внешним вогнутым 6 участками, сопряженными по линии 7, расположенной на продолжении внутренней стенки кромки крышки 8, причем угол наклона конической поверхности 5 к плоскости крышки 8 определен соотношением
= arctg(lкр+):l,
где lкр – высота кромки;
– технологический зазор (расстояние от линии сопряжения 7 участков рабочей поверхности до кромки крышки 8);
l – заданная длина наплыва 9.

Устройство работает следующим образом.

Под действием высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого индуктирующим проводом 1 и магнитопроводом 2, происходит разогрев до высоких температур кромок 8 крышки и цилиндрического корпуса 10, в результате чего по плоскости 11 свариваемых кромок образуется сварной шов, прочно и герметично соединяющий кромки. При этом, как показали многочисленные эксперименты, описываемая форма рабочей поверхности индуктирующего провода 1 обеспечивает создание такого поля электромагнитных сил, которое перемещает часть расплавленного металла в радиальном направлении, образуя наплывы 9, высота которых уменьшается от периферии к центру. Эти наплывы, как видно из фиг. 2, представляют собой радиальные ребра жесткости, значительно увеличивающие прочность и жесткость крышки 8. Угол наклона поверхности 5 к плоскости крышки 8 определяется по заданной длине 1 наплывов 9 и высоте свариваемых кромок l по соотношению
= arctg(lкр+):l,
Здесь – величина технологического зазора между плоскостью сварного шва и линией сопряжения 7 участков рабочей поверхности индуктирующего провода 1. Оптимальная по условиям сварки величина определяется материалом свариваемых деталей, режимом сварки и т.п.

Таким образом, в отличие от известных устройств, в частности от указанного выше ближайшего аналога, данное устройство в процессе сварки формирует радиальные прочные ребра жесткости (наплывы), перпендикулярные сварному шву. Материалы сварного шва и ребра жесткости представляют собой единую цельную конструкцию, повышающую жесткость детали (крышки), привариваемой к корпусу изделия. Количество и размеры ребер определяются амплитудой сварочного импульса, зазором между индуктирующим проводом и формой индуктирующего провода над внутренней свариваемой кромкой для каждого свариваемого материала.

Изобретение практически реализовано при сварке по отбортованным кромкам корпуса с крышкой малогабаритных химических источников тока. Высота корпуса, имеющего вид стакана, 45 мм, внутренний диаметр 8,7 мм, наружный диаметр крышки 8,7 мм. Перед сваркой изделия были собраны полностью в соответствии с отличительными признаками изобретения. Сварка осуществлялась в среде защитного газа на серийном генераторе ВЧГ-25/0,44 индуктором с ферритовыми концентраторами. Высокочастотный импульс реализовывался посредством устройства для сеточной модуляции генератора. Параметры импульса: длительность 20 мили/с, амплитуда анодного напряжения 7,5 кВ. В партии из 1000 шт. изделий выход годных составил 87%. Длина ребер жесткости, которые отчетливо видны на фиг. 2, составляла (0,2-0,3) радиуса крышки, высота “ребер” жесткости убывает от высоты кромок до нуля примерно по линейному закону.

Корпус источника тока выполнен из ст. 12Х18Н10Т, крышка – из никеля марки ЦП-2. Представленные для анализа образцы выполнены при различных технологических режимах. Целью анализа явилось определение характера сварного соединения и сравнение полученных структур со структурами, полученными при микроплазменной сварке, применявшейся ранее.

Приготовленные микрошлифы просматривались на микроскопе МИМ-8м (100-800 крат) при различных увеличениях с целью определения дефектов типа пор и разрывов сварного шва. Для определения характера кристаллизации сварных соединений металлографические шлифы травились путем погружения на 15-20 с в хим. реактив с последующей промывкой в проточной воде. В результате этих исследований никаких дефектов изделий в зоне сварного шва не обнаружено.

Изготовленные на данном устройстве изделия имеют высокую прочность и повышенную емкость по электролиту. При этом производительность технологического процесса увеличилась в десятки раз по сравнению с традиционно применяемой для тех же целей микроплазменной сваркой.

Формула изобретения


Устройство для импульсной индукционной сварки по отбортованным кромкам преимущественно цилиндрического корпуса и крышки, содержащее замкнутый индуктирующий провод с каналами охлаждения, магнитопровод и газовод с камерой защитного газа, отличающееся тем, что рабочая поверхность индуктирующего провода образована внутренним коническим и внешним вогнутым участками, линия сопряжения которых расположена на продолжении внутренней стенки кромки крышки, а угол наклона конического участка к плоскости крышки определен соотношением
= arctg(lкр+):l,
где lкр – высота кромки крышки; – расстояние от линии сопряжения участков рабочей поверхности индуктирующего провода до плоскости свариваемых кромок; l – заданная длина наплыва, образуемого перемещением расплавляемого при сварке металла в радиальном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.09.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003

Извещение опубликовано: 27.04.2003


Categories: BD_2158000-2158999