УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОФИЛЯ ТИПА "РЕБРО-ПОВЕРХНОСТЬ"

Настоящая полезная модель относится к технологии изготовления сварных изделий, имеющих протяженную поверхность с привариваемыми ребрами, в частности, к технологии изготовления оребренных труб и других изделий, и может найти применение при изготовлении преимущественно теплообменных аппаратов.
Известен «Способ высокочастотной сварки профилей типа поверхность-ребро» (см. патент №2105647, МПК В23К 13/01; В23К 101:08, опубл. 27.02.1998). При его реализации, как отмечается в его описании, используется устройство для сварки профиля типа «ребро-поверхность». Это устройство содержит подвижный кондуктор для позиционирования на нем детали, на поверхность которой осуществляют приварку ребра, элемент силового прижима, установленный с возможностью его расположения над точкой схождения ребра с поверхностью детали и выполненный с возможностью силового давления на ребро в точке схождения при сварке, токоподводы для предварительного нагрева ребра и поверхности детали, механизм подачи ребра в точку его схождения с поверхностью детали, установленный с возможностью его размещения в створе между упомянутыми ребром и поверхностью.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число общих существенных признаков, совпадающих с заявляемой полезной моделью, и является наиболее поздней разработкой по данной тематике.
Недостатком прототипа является трудность в обеспечении точности изготовления оребренных изделий, например, типа оребренных труб или оребренных пластин, используемых потом для сборки теплообменных аппаратов, так как сложно точно позиционировать подаваемое для сварки на поверхность ребро как при его подаче к ней до начала сварки, так и в процессе сварки профилей типа «ребро-поверхность», поскольку ребро позиционируют относительно одной точки - точки схождения начала ребра на поверхности при его выводе на поверхность. Это обусловлено сложностью позиционирования ребра относительно одной точки - точки схождения начала ребра на поверхности при подаче ребра к ней, что особенно сложно реализовать из-за необходимости задать, а потом выдерживать ребро и поверхность с образованием, например, V-образной щели с вершиной в точке их схождения. При этом необходимо применять сложную систему типа роликовой подачи ребра к поверхности и ее позиционирования в точке схождения ребра с поверхностью. Кроме того, при такой сложности позиционирования ребра относительно поверхности трудно обеспечивать соответствующую точность расположения ребра на поверхности по требуемой линии в процессе их сварки.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование известного устройства для сварки профилей типа «ребро-поверхность» с достижением следующего технического результата, а именно, повышения точности изготовления профилей типа «ребро-поверхность» путем упрощения и повышения точности процесса позиционирования ребра относительно поверхности.
Поставленная задача решена следующим образом. В известном устройстве для сварки профиля типа "ребро-поверхность", включающем подвижный кондуктор для позиционирования на нем детали, на поверхность которой осуществляют приварку ребра, элемент силового прижима, установленный с возможностью его расположения над точкой схождения ребра с поверхностью детали и выполненный с возможностью силового давления на ребро в точке схождения при сварке, токоподводы для предварительного нагрева ребра и поверхности детали, механизм подачи ребра в точку его схождения с поверхностью детали, установленный с возможностью его размещения в створе между упомянутыми ребром и поверхностью, согласно настоящей полезной модели, оно снабжено средством предварительного закрепления привариваемого ребра на поверхности детали в точке фиксации, датчиком температуры, установленным с возможностью контроля нагрева привариваемого ребра и поверхности детали в точке их схождения, соединенным с пультом управления, который связан с токоподводами, подвижным кондуктором, элементом силового прижима ребра к поверхности и механизмом подачи ребра с возможностью позиционирования ребра на поверхности до начала сварки по двум упомянутым точкам, при этом токоподводы присоединены к одному или к разным источникам питания и установлены с возможностью индивидуального или совместного перемещения к ребру и к поверхности детали, а также по ним.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достигнуть следующий технический результат, а именно, повысить точность изготовления профилей типа «ребро-поверхность» за счет упрощения и повышения точности позиционирования ребра на поверхности в процессе их сварки друг с другом. Это обусловлено тем, что с помощью средства предварительного закрепления привариваемого ребра на поверхности детали в точке фиксации происходит образование временного участка на поверхности после точки схождения ребра с поверхностью, в пределах которого позиционируют ребро относительно точки схождения его с поверхностью и предварительно зафиксированным началом ребра на поверхности на упомянутом участке, т е. позиционирование ребра ведут по двум точкам на поверхности до начала их сварки, а после точного позиционирования осуществляют сварку. По завершению сварки временный участок ликвидируют. Это может быть за счет сварки на нем участка ребра и поверхности или удаления всего участка.
В результате стало проще и точнее вести позиционирование ребра на поверхности и в дальнейшем надежнее удерживать эту траекторию позиционирования при подаче ребра на поверхность в процессе их сварки.
Проведенный заявителем патентно-информационный поиск показал, что заявленная совокупность существенных признаков не обнаружена. Поэтому предлагаемую полезную модель можно признать новой.
Практическая применимость заявляемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием и чертежами.
Фиг. - Схема устройства для сварки профиля типа «ребро-поверхность» (образование временного участка), где:
1 - подвижный кондуктор,
2 - деталь,
3 - ребро,
4 - элемент силового прижима,
5 - механизм подачи ребра на поверхность,
6 - точка схождения ребра с поверхностью,
7 - средство предварительного закрепления привариваемого ребра на поверхности детали в точке фиксации,
8 - датчик температуры,
9 - пульт управления,
10 - участок предварительного нагрева ребра,
11 - участок предварительного нагрева поверхности детали,
12 - участок позиционирования и подачи ребра на поверхность детали,
13 - временный подвижный участок позиционирования ребра на поверхности детали,
14 - фиксатор.
Устройство для сварки профиля типа «ребро-поверхность» (Фиг.) включает подвижный кондуктор 1 для позиционирования на нем детали 2, на поверхность которой осуществляют приварку ребра 3, элемент 4 силового прижима, токоподводы (на чертеже показано условно) для предварительного нагрева ребра 3 и поверхности детали 2, механизм 5 подачи ребра 3 в точку 6 его схождения с поверхностью детали 2, средство 7 предварительного закрепления привариваемого ребра 3 на поверхности детали 2 в точке фиксации, датчик 8 температуры, соединенный с пультом 9 управления.
Элемент 4 силового прижима установлен с возможностью его расположения над точкой 6 схождения ребра 3 с поверхностью детали 2 и выполнен с возможностью силового давления на ребро 3 в точке 6 схождения при сварке. Механизм 5 подачи ребра 3 в точку 6 его схождения с поверхностью детали 2 установлен с возможностью его размещения в створе между упомянутыми ребром 3 и поверхностью детали 2.
Датчик 8 температуры установлен с возможностью контроля нагрева привариваемого ребра 3 и поверхности детали 2 в точке 6 их схождения.
Пульт 9 управления связан с токоподводами (на чертеже показано условно), подвижным кондуктором 1, элементом 4 силового прижима ребра 3 к поверхности детали 2 и механизмом 5 подачи ребра 3 с возможностью позиционирования ребра 3 на поверхности детали 2 до начала сварки по двум упомянутым точкам. При подаче сигнала с пульта 9 управления включаются упомянутые устройства, и элемент 4 силового прижима ребра 3 к поверхности детали 2 придавливает с соответствующим усилием ребро 3 в точке 6 схождения к поверхности детали 2. Это происходит тогда, когда тепловое поле от токоподводов (на чертеже изображены условно) ребра 3 и поверхности детали 2 сойдется в точке 6 схождения при определенной температуре. При этом поверхностный слой ребра 3 со стороны его контакта с поверхностью детали 2 и соответствующая поверхность детали 2 в этой точке достигнут пластичного состояния. В итоге, при их силовом соединении эти части свариваются друг с другом.
При этом токоподводы (на чертеже показано условно) присоединены к одному или к разным источникам питания (на чертеже не показано) и установлены с возможностью индивидуального или совместного перемещения к ребру 3 и к поверхности детали 2, а также по ним.
При этом с помощью токоподводов (на чертеже показано условно) образованы участки 10 и 11 предварительного нагрева ребра 3 и поверхности детали 2, расположенные на разном расстоянии от точки 6 схождения.
С помощью механизма 5 подачи ребра 3 в точку 6 его схождения с поверхностью детали 2 образован участок 12 позиционирования и подачи ребра 3 на поверхность детали 2, расположенный в створе между участками 10 и 11 предварительного нагрева ребра 3 и поверхности детали 2 расположен.
При этом предварительно (перед началом сварки) на поверхности детали 2 с помощью механизма 5 подачи ребра 3 в точку 6 схождения с поверхностью детали 2 образован временный подвижный участок 13 позиционирования ребра 3 на поверхности детали 2. Причем, в его начале расположен фиксатор 14, предварительно закрепленный на торце ребра 3. Этот участок 13 имеет время существования, соответствующее времени выхода в номинальный режим процесса сварки ребра 3 и детали 2.
Причем размеры временного участка 13, скорость его образования зависят от скорости теплового нагрева ребра 3 и поверхности детали 2 таким образом, чтобы их тепловые поля в точке 6 схождения достигли температуры, при которой начинается процесс плавления поверхностного слоя поверхности детали 2 и ребра 3. В сущности, это является выходом процесса сварки в номинальный режим. По его достижению начинается сам процесс сварки ребра 3 с поверхностью детали 2. Однако сам принцип предложенного предварительного позиционирования ребра 3 на предварительно образуемом временном подвижном участке 13 поверхности детали 2 и с последующем выдерживанием этого положения ребра 3 при его сварке с поверхностью детали 2 позволяет обеспечивать высокую точность изготовления упомянутого профиля.
В частности, подвижный кондуктор 1 может быть выполнен в виде рамы или обечайки и установлен на соответствующем приводе (на чертеже не показано). Механизм 5 подачи ребра 3 в точку 6 его схождения с поверхностью детали 2 может быть выполнен по принципу роликового подающего устройства, используемый в различных машиностроительных и технологических устройствах (на чертеже не показано).
Предлагаемое устройство для сварки профиля типа «ребро-поверхность» реализуется следующим образом.
Вначале формируют зону сварки. Для этого в ней располагают, например, сварочный аппарат для точечной сварки (на чертеже не показан). Он необходим для формирования фиксации торца ребра 3 на поверхности детали 2. Над точкой 6 схождения в зоне сварки расположен элемент 4 силового прижима ребра 3 к поверхности детали 2. Этим элементом 4 может быть, например, ролик с пазом, обхватывающим кромку ребра 3 и придавливающий его к поверхности детали 2, когда температуры ребра 3 и поверхности детали 2 достигли соответствующих градусов. Причем перед началом сварки в точке 6 схождения ребра 3 с поверхностью детали 2 начало-торец ребра 3 фиксируют на этой части поверхности детали 2. Это может быть выполнено, например, путем точечной сварки, образуя неподвижное соединение начала-торца ребра 3 с поверхностью детали 2, устраняя при этом технологические колебания ребра 3 в пределах определенного угла. При этом область фиксации начала-торца ребра 3 продлевают, т.е. под зоной сварки продвигают поверхность детали 2 с ребром 3 на ней. Так образовывают временный подвижный участок 13 позиционирования ребра 3 на поверхности детали 2. Одновременно токоподводами (на чертеже показаны условно) нагревают ребро 3 и поверхность детали 2, тепловое поле от которых сходится в точке 6 схождения ребра 3 с поверхностью детали 2. Причем, при достижении требуемой температуры нагрева в точке 6 схождения датчик 8 температуры выдает соответствующий сигнал на пульт 9 управления и с него включаются остальные участки рабочей части. А именно, зона сварки, участок 10 подачи ребра 3 и кондуктор 1 перемещения поверхности детали 2, а так же элемент 4 силового прижима ребра 3. В результате действия последнего происходит сварка ребра 3 с поверхностью детали 2.
Таким образом, в пределах этого временного участка 13 позиционируют положение ребра 3 на поверхности детали 2 относительно точки 6 схождения, которая потом становится точкой начала сварки ребра 3 с поверхностью детали 2. После завершения позиционирования на упомянутом участке 13 производят сварку ребра 3 и поверхности детали 2 (благодаря наличию точки 6 их схождения) с одновременным их продвижением относительно этой точки 6 схождения. Необходимо отметить, что по завершении их сварки временный участок 13 ликвидируют или путем заваривания на нем ребра 3 на поверхности детали 2, завершая тем самым сварку профилей типа «ребро-поверхность», или удаляют. Удаление может быть, например, механическим, т.е. отрезают этот участок (процесс широко известный и пояснения не требует).
Пример. На неподвижной трубе диаметром 32 мм толщиной 5 мм из стали 20 крепили начало ребра (ленты) шириной 12 мм, толщиной 1,0 мм из стали 08 кп, контактной точечной сваркой. Потом произвели осевое перемещение трубы вместе с ребром и образовали временный участок, в пределах которого позиционировали ребро по поверхности трубы, чему способствовали контактные ролики, расположенные над зоной сварки и через которые, после подачи токов высокой частоты (0,44 МГц (напряжение порядка 8,0-8,2 кВ; ток - 11,5.-12 А) и нагрева в результате зоны сварки осуществляли прижим роликами ребер к месту схождения, придавая усилие осадки на ленту, направленное перпендикулярно ее перемещению Рос=40 кгс. В результате получили оребренную трубу. Временный же участок был ликвидирован путем обрезания трубы.