Спосіб отримання виробів незамкнутого контуру, Банк патентів
Винахід може бути використаний при виготовленні виробів незамкнутого контуру, зокрема для зварювання тонкостінних виробів з алюмінієвих сплавів. Елементи, що зварюються, поміщають в зону дії індуктора, створюють замкнутий контур і індуктують по ньому струм. Один з елементів, що зварюються, згинають за формою індуктора і розміщують в контакті з іншим елементом з утворенням замкнутого контуру. Індуктор встановлюють усередині отриманого замкнутого контуру та здійснюють магнітоімпульсне зварювання. Після зварювання вигнутий елемент розрізають і надають йому необхідної форми. Спосіб дозволяє виконати зварювання з високою якістю без використання додаткового силового механічного пристрою для притискання кромок тонкостінних елементів. 3 іл.
Область техніки, до якої належить винахід
Для з'єднання тонкостінних виробів з алюмінієвих сплавів, наприклад струмовивідів з торцями обмотки з алюмінієвої фольги, застосовують пайку, при якій необхідно, щоб розплавлений метал вступив у взаємодію з металом, що паяється, з утворенням металевого зв'язку між ними (А.М.Никитський. "Пайка алюмінію та його сплавів ", М.: Машинобудування, 1983, стор.39-41). Безпосередньому контакту розплавленого припою і металу, що паяється, перешкоджає окісна плівка, яку необхідно видалити безпосередньо в процесі паяння і паяний метал захистити від окислення знову.
Цей спосіб з'єднання деталей із алюмінієвих сплавів має ряд недоліків.
По-перше, алюміній та його сплави мають великий відносний коефіцієнтлінійного розширення. Це спричиняє значні деформації конструкції при нагріванні під пайку та накладає додаткові труднощі при отриманні точних розмірів.
По-друге, флюси, що застосовуються при паянні алюмінієвих сплавів, викликають активну корозію паяних матеріалів, тому залишки їх повинні бути ретельно видалені після паяння.
По-третє, при виготовленні припоїв та флюсів у повітряному середовищі робочої зони знаходяться шкідливі речовини.
Як флюси для паяння алюмінію і його сплавів частіше застосовують фтористі солі лужних і лужноземельних металів, які надають шкідливий вплив на організм людини, тому що пари їх отруйні.
При виплавці припоїв шкідливий вплив на організм людини надають пари металів, оксидів, ливарних флюсів, а також гази та пил, що містяться в пічній атмосфері, які вражають дихальні шляхи, викликають отруєння, розлади нервової системи.
Позбутися цих недоліків можна, якщо замінити пайку зварюванням.
Найбільш близьким до пропонованого винаходу є "Спосіб високочастотного зварювання", а.с. №334025, В23К 13/01, при якому в виробах, що зварюються, з розташованими під гострим кутом кромками індуктують струм, при цьому перед точкою сходження кромок створюють замкнутий електричний контур шляхом установки перемички між виробами, що зварюються.
Недоліками даного способу є додатковий контактний опір, що створюється перемичкою і веде до зниження ККД процесу, пошкодження поверхні виробу, що виникає через ерозію, що утворюється в контактах місця перемички і вироби.
Крім того, при здійсненні процесу зварювання індукційного для притискання кромок необхідно використовувати додатковий силовий механічний пристрій.
Завданням пропонованоговинаходу є усунення вищезгаданих недоліків та розширення технологічних можливостей.
Поставлене завдання вирішується тим, що при здійсненні запропонованого способу зварювані елементи поміщають в зону дії індуктора, створюють замкнутий контур і індуктують по ньому струм, при цьому замкнутий контур виконують зварюваних елементів, один з яких згинають формою індуктора і розміщують в контакті з іншим елементом , індуктор розміщують усередині отриманого замкнутого контуру і здійснюють магнитоимпульсную зварювання, а після зварювання розрізають вигнутий елемент і надають йому необхідної форми.
На фіг.1 зображено схема зварювання, на фіг.2 - зварені елементи після обробки, на фіг.3 - приклад зварювання елемента з пакетом листів.
Пропонований спосіб здійснюється наступним чином.
Елемент 1 згинають формою індуктора 2, при цьому утворюються полиці 3 і 4. Елемент 1 встановлюють на елемент 5 таким чином, щоб полиці 3 і 4 стикалися з поверхнею елемента 5, обмежуючи на ній ділянку 6. Елемент 5 є основою і виконаний, наприклад , як пластини, плити, пакет листів і т.д. Елемент 1 і ділянка елемента 6 6 разом утворюють замкнутий контур, всередині якого поміщають індуктор 2.
Струм, що виникає від одиночного імпульсу, проходячи по індуктору 2, наводить струми зворотного напрямку на елементи 1 і 5. В результаті чого на різних ділянках виникають електричні дуги та з'являється зона розплавленого металу.
При досягненні максимуму імпульсного струму і імпульсного магнітного поля, створюваного індуктором 2, полиці 3 і елемента 4 1 притягуються до елемента 5. При цьому окисні плівки разом з деякою кількістю розплавленого металу виштовхуються за кромки.
Після проходження імпульсного струму тепло миттєворозсіюється, через що розплавлений шар моментально остигає, елемент 1 приварюється до елемента 5, утворюючи надійне зварне з'єднання.
Після зварювання елемент 1 розрізають та надають необхідну форму.
При недостатній жорсткості елемента 1 для його утримання встановлюють статичний вантаж 7. Щоб уникнути замикання при проходженні імпульсного струму між елементом 1 і вантажем 7 є зазор 8.
При зварюванні, де елемент 5 використовується пакет листів, набраний з пластинок 9, проявляється додатковий ефект.
Під дією імпульсного струму індуктора 2 і виникають в елементах 1 і 5 струмів зворотного напрямку, а також через утворюється в пластинах 9 різниці потенціалів на ділянці 6 9 пластинки притягуються один до одного і приварюються.
Розглянемо приклад, в якому П-подібна рама з міді завтовшки 0,05 мм, ширина полиць 3-4 мм, приварюється до пакета листів товщиною 5 мм, набраного з пластин алюмінієвої фольги товщиною 0,01 мм.
Для здійснення способу використали індуктор за схемою роздачі.
Для забезпечення зварювання було дано імпульс (час імпульсу - мільйонні частки секунди) і енергія 54 Дж.
У процесі зварювання відбулося з'єднання полиць П-подібної рами з торцем пакета листів, а на ділянці між цими полицями пластинки пакета притяглися і приварилися один до одного на глибину 0,5-1,0 мм. Це забезпечило ще більш надійне з'єднання елементів, що зварюються.
При магнітоімпульсном зварюванні пропонованим способом струм, що виникає при подачі одиночного імпульсу, створює осередок тепла тільки в місці зварювання, і, враховуючи короткий час імпульсу, тепло не встигає розсіюватися, тому не потрібна велика витрата енергії.
Даний спосіб дозволяє зварювати елементи, виконані зрізних металів, а при з'єднанні тонкостінних алюмінієвих виробів може замінити пайку з цинковим напиленням.
Пропонований спосіб дає можливість зварювати елементи незамкнутого контуру, в якості основи можна використовувати як пластини, плити і т.д., так і пакети листів, при цьому додатковий ефект, що проявляється, робить з'єднання більш надійним.
Наступна після зварювання обробка дозволяє надати елементам різну конфігурацію, що значно розширює сферу застосування даного способу.
формула винаходу
Спосіб отримання виробів незамкнутого контуру, при якому елементи, що зварюються, поміщають в зону дії індуктора, створюють замкнутий контур і індуктують по ньому струм, який відрізняється тим, що замкнутий контур створюють з елементів, що зварюються, один з яких згинають за формою індуктора і розміщують в контакті з іншим елементом , при цьому індуктор встановлюють усередині отриманого замкнутого контуру і здійснюють магнітоімпульсного зварювання, а після зварювання вигнутий елемент розрізають і надають йому необхідної форми.