УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ИЗ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СВАРИВАЕМОСТИ МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к исследованию свойств материалов при сварке, в частности, при лазерной сварке, а именно к устройству для удаления металла из сварочной ванны.
Из уровня техники известен способ оценки свойств металла сварочной ванны, в частности ее веса и геометрических размеров, при котором выполняют сварной шов, удаляют металл сварочной ванны и выполняют его исследование (Автоматическая сварка, №11, 1966, с. 30-31, Ищенко Ю.С., Гречишкин В.И. «Оценка веса сварочной ванны и геометрических размеров зоны проплавления»).
Известно также устройство для удаления жидкого металла из сварочной ванны для исследования свойств сварки, которое содержит плиту с опрокидываемой пластиной для выполнения на ней сварочной ванны и ударный механизм (Автоматическая сварка, №10, 1980, с. 75, Галаков С.В. и др. «Устройство для удаления жидкого металла из сварочной ванны»).
Преимуществами приспособления является малое время приведения в рабочее состояние и простота конструкции. Недостатками являются значительные габариты устройства и невозможность варьирования силой удара, которое необходимо для обеспечения возможности исследования различных объемов сварочной ванны для разных материалов.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности варьирования силой удара при исследовании.
Для этого устройство для удаления жидкого металла из сварочной ванны при исследовании свариваемости, содержащее основание с приспособлением для размещения образца, в котором выполняется сварочная ванна, и ударный механизм с бойком, снабжено концевым упором для образца, приспособлением для приведения ударного механизма во взведенное состояние, спусковым механизмом и защитными пластинами, при этом ударный механизм выполнен в виде пружин, расположенных на осях, закрепленных на основании, приспособление для размещения образца выполнено в виде направляющих, приспособление для приведения ударного механизма во взведенное состояние выполнено в виде взводного болта, соединенного с бойком, гайки и рым-гайки, а спусковой механизм выполнен в виде крюка и средства для подвижного крепления крюка, при этом средство подвижного крепления крюка установлено в прорезях, выполненных в основании, с возможною изменения расстояния от пружин ударного механизма.
Кроме того, пружины выполнены в виде пружин сжатия с максимальным рабочим усилием не менее 500 Н.
Кроме того, пружины выполнены в виде пружин сжатия с максимальным рабочим усилием не менее 300 Н каждая.
Кроме того, пружины выполнены в виде пружин растяжения с максимальным рабочим усилием не менее 300 Н каждая.
На фиг. 1 - устройство для удаления металла из сварочной ванны; на фиг. 2 - основание устройства с выполненными в нем прорезями.
Устройство состоит из основания 1, ножек 2, направляющих 3 для размещения образца 15, ударного механизма с пружинами 4, расположенными на осях 5, закрепленных на основании, и с бойком 7, упора пружин 6, защитных пластин 8, взводного болта 9 с гайкой 10 и рым-гайкой 11, спускового механизма, содержащего крюк 13 и средство 12 для подвижного крепления крюка 13, и концевого упора 14. Взводный болт 9 соединен с бойком 7. Средство 12 крепления крюка может быть установлено на разном расстоянии от опоры пружин 6, что обеспечивается прорезями в основании 1, показанными на фиг. 2. Устройство находится в невзведенном состоянии.
Принцип его работы заключается в следующем. В устройстве на направляющие 3 помещается образец 15 в форме прямоугольного параллелепипеда так, чтобы обращенная к бойку 7 сторона образца касалась его. Далее, вращением гайки 10 происходит стягивание бойка 7 и упора пружин 6, при этом пружины 4 сжимаются. При достижении необходимого сжатия пружин, характеристика которых известна, происходит фиксирование болта 9 путем зацепления крюка 13 за рым-гайку 11. Необходимое положение крюка обеспечивается перемещением рым-гайки вдоль болта и, при необходимости, изменением положения подвижного крепления крюка 13. При неполном взведении пружины образец смещается в направлении бойка на расстояние от 2 до 5 мм. После чего гайка 10 перемещается вдоль болта до упора в рым-гайку 11. Устройство готово к работе. Удаление металла осуществляется путем сообщения образцу ускорения путем удара бойком, движимым освобожденным в необходимый момент упругим элементом.
В процессе сварки образуется ванна расплавленного и испаренного металла. Производится освобождение болта с бойком путем поворота крюка, который может осуществляться вручную, либо с использованием тех или иных средств автоматизации. При освобождении боек под действием пружин достигает образца и совершает удар, после которого образец приобретает ускорение в направлении сварки, а расплавленный металл в силу инерции выплескивается из сварочной ванны. Образец движется дальше вдоль направляющих и ударяется в концевой упор 14, при этом защитные пластины 8 препятствуют движению образца в вертикальном направлении. Удаленный металл из сварочной ванны подвергается исследованию, при этом определяют при необходимости форму сварочной ванны, ее размеры и состав. Известно, что форма сварочной ванны представляет интерес, поскольку ее граница является изотермой плавления металла, знание которой необходимо при оценке технологической прочности. Кроме того, при выплеске металла можно определить объем, площадь поверхности и время существования расплава, что необходимо при исследовании физико-химических процессов взаимодействия метала с окружающей средой в процессе сварки.
Варьирование усилия достигается за счет возможности достижения при взведении различной силы сжатия пружины, поскольку средство крепления 12 крюка 13 позволяет зафиксировать пружины во взведенном состоянии в различных положениях, а также изменением рым-гайки 11 на взводном болте 9. Первое связано с тем, что средство крепления крюка может быть установлено на разном расстоянии от опоры пружин 6, что обеспечивается прорезями в основании 1 (см. фиг. 2).
Выплеск металла происходит за счет сил инерции при ускоренном движении образца после удара бойка. Застывший выплеснутый металл наблюдается на поверхности образца за образовавшейся полостью. Малый объем оставшегося в ванне расплава достигается, во-первых, за счет высокого (не менее 10 g) ускорения образца в горизонтальном направлении, во-вторых, за счет незначительного наклона образца, возникающего в момент начала движения за счет взаимного расположения плоскости центра пружин и плоскости вертикальной симметрии образца, в результате которого его передняя часть приподнимается. Дальнейшему движению образца в вертикальном направлении препятствуют защитные пластины 8.
Варьирование усилием удара необходимо для испытания образцов различных толщин, либо выполненных из различных материалов. Так, если применить максимальное усилие удара к образцам толщиной менее 2 мм, выполненных из незакаленных черных сталей, либо из аустенитной нержавеющей стали, может произойти деформация образца, затрудняющая его движение, и как следствие, снижение эффективности процесса удаления металла. При испытании образцов из металлов с низким удельным весом, например, из алюминиевых сплавов, чрезмерное ускорение образца может привезти к тому, что при ударе о концевой упор 14, часть выплеснутого, но не успевшего застыть, металла может попасть обратно в полость ванны, чего не наблюдалось на стальных образцах. Для испытания образцов различных толщин, выполненных из различных металлов, необходимо обеспечить возможность снижения силы удара по меньшей мере в 3 раза по сравнению с максимальной, необходимой для исследования образцов наибольшей расчетной массы. Конструкция предложенного устройства, кроме того, позволяет, в случае необходимости, заменить пружины на отличающиеся по длине в пределах возможности регулирования без замены остальных деталей, что дополнительно расширяет диапазон варьирования усилием.
Преимущество данного устройства заключаются в возможности варьировать силу удара. Кроме того, устройство является компактным.