CS216188B2 - Method of cooling at welding the metal objects and device for executing the same - Google Patents

Description

Vynález se týká svařování kovových předmětů chráněných ochranným povlakem, například profilů nebo plechů povlečených materiálem, který se vypařuje při nižší teplotě, než je svařovací nebo pájecí teplota předmětů, například zinkem, syntetickými pryskyřicemi a podobně.

Aby nedošlo к poškození ochranného povlaku při svařování předmětů opatřených povlakem, bývá obvykle nezbytné buď se úplně vzdát svařování a použít ke spojování jiné techniky, například šroubování nebo sdrábkování, nebo provést svařování a potom další pracovní operace к obnovení ochranného povlaku.

Tento postup má řadu nevýhod. Spojování šroubováním nebo sdrábkováním je jednak velice drahé a jednak nezaručuje vytvoření těsného spoje, který je v určitých případech nezbytný. Dodatečné zpracování povrchu představuje přídavnou pracovní operaci, a když se musí toto zpracování provádět v lázni, jako je tomu například při zinkování a natírání povrchu nátěrem, nedá se toto dodatečné zpracování provádět v případech velkých předmětů, které se mimo to těžko dopravují.

Při odporovém svařování již bylo navrženo stříkat na předměty pokryté ochranným izolačním povlakem v oblasti práce elektrod tekutinu, která obsahuje látku, jež je elektricky vodivá a dá se ochladit tak, aby se současně chladila a čistila svařovací elektroda. Jako tekutiny se používá chlazené vody. Tento postup je specifický pro odporové svařování a nedá se v žádném případě použít při svařování elektrickým obloukem. Mimo to použití vody stříkané jednoduše na styčnou plochu mezi elektrodou a svařovanými předměty by přineslo více nevýhod než užitku, protože voda by nejen zhoršovala dobrou funkci oblouku, nýbrž následkem toho, že teplota ochlazené vody má dolní hranici, by se musela přivádět ve velkém množství; v důsledku toho by se sice svařované předměty ochladily, porušila by se však tvorba roztavené svařovací lázně nebo by se kov popřípadě vůbec neroztavil.

Vynález odstraňuje uvedené nevýhody a jeho předmětem je způsob chlazení při svařování kovových předmětů chráněných ochranným povlakem z materiálu, který se odpařuje při nižší teplotě, než je svařovací nebo pájecí teplota, při němž se provádí lokalizované chlazení svařovací oblasti chlazenou tekutinou.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že chlazení se provádí výlučně naproti ochrannému povlaku v oblasti proti svařovací zóně, a že chlazenou kapalinou je kryogenní kapalina s velmi nízkou teplotou, například kapalný dusík. Tím, že se účinek ochlazené kapaliny přesně omezí na oblast proti svařovací zóně, sníží se na naprosté minimum poruchy, к nimž by popřípadě mohlo dojít při svařování. Použití kapaliny s velice nízkou teplotou je další nezbytnou podmínkou úspěchu, protože na rozdíl od vody se kapalný dusík může přivádět v malém množství; důležité totiž je rychlé odvádění tepelné energie, aby se neporušila lázeň svarového kovu.

Tato technika lokalizovaného ochlazení s velice intenzívním účinkem nemá nic společného s technikou, která zabraňuje deformování svaru následkem tepelných rázů při svařování a spočívá v ochlazování celého svarového spoje chladicí podložkou, v níž cirkuluje chladicí voda. V tomto případě jde výlučně o kovové předměty bez povlaku a o ochlazování prostřednictvím tekutiny s vysokou tepelnou kapacitou, avšak ochlazené pouze nepatrně, čímž se zajišťuje v sousedství svarové lázně nižší teplota, než je teplota atmosférická, aby se spolehlivě zabránilo přenosu tepla přes svařovaný předmět, který by se mohl teplem deformovat. Při způsobu podle vynálezu se nesnižuje teplota ochranného povlaku, nýbrž se pouze omezuje její zvýšení, aby se udržela pod teplotou odpařování nebo tání.

Podle výhodného význaku vynálezu se před svařováním povlak předběžně ochladí. Přívod kryogenní kapaliny se může regulovat v závislosti na teplotě svařovaných předmětů v místě povlaku. Podle vynálezu se chlazení povlaku provádí převážně vedením tepla mezi ochlazenou podložkou a ochranným povlakem, a popřípadě rovněž prouděním par kryogenní kapaliny.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení к provádění uvedeného způsobu, které obsahuje chladicí ústrojí umístěné s mezerou proti svařovacímu nebo pájecímu ústrojí; jeho podstata spočívá v tom, že chladicí ústrojí sestává z chladicí podložky opatřené napájecím potrubím s ventilem a se stěnou z tepelně vodivého materiálu.

Vynález umožňuje svařování kovových předmětů povlečených ochranným povlakem, aniž by při svařování došlo к poškození povlaku, takže není třeba po skončeném svařování povlak obnovovat.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení znázorněnými na výkrese, kde značí obr. 1 řez zařízením ke svařování plechu na tupo, obr. 2 axonometrický pohled na alternativní provedení zařízení pro výrobu trubek, obr. 3 příčný řez silem při svařování, obr. 4 dílčí nárys tohoto sila, a obr. 5 ve zvětšeném měřítku a v řezu část sila podle obr. 3 a 4.

Podle obr. 1 jsou dva kovové plechy 1, 2, z nichž každý sestává z ocelového tělesa 3 a ze zinkového ochranného povlaku 4 na jedné straně a popřípadě z ochranného povlaku 5 na druhé straně, umístěny vedle sebe a stýkají se ve svaru 6. Svar 6 má zúženou základnu 7 a svarové těleso 8, které je nahoře rozšířeno a je omezeno dvěma úkosy 9, 10. Ke svařování slouží hořák 11 s tavícím drátem 12. Na opačné straně plechů 1, 2 než leží hořák 11, je umí~ 216188

S stěna chladicí podložka 13. Chladicí podložka 13 je tvořena skříní 14 z tepelně vodivého materiálu, například z mědi, je opatřena napájecím potrubím 15 s ventilem 16 pro přívod kapalného dusíku, a vypouštěcími otvory 17 umístěnými podél horní hrany čelní stěny 18. Chladicí podložka 13 a hořák 11 jsou umístěny proti sobě a skříň 14 má ve směru svaru 6 určitý rozměr, například 30 cm, a menší rozměr ve směru příčném ke svaru 6. Během svařovací operace je chladicí podložka 13 udržována vůči hořáku 11 v pevné poloze, a to buď tím, že plechy 1, 2 jsou pevné a hořák 11 a chladicí podložka 13 jsou umístěny na nosičích posouvaných synchronizované, nebo hořák 11 a chladicí podložka 13 jsou upevněny nehybně a plechy 1, 2 jsou podepřeny neznázorněnou pohyblivou nosnou plochou.

Při provozu se do skříně 14 přivádí kapalný dusík napájecím potrubím 15. Dusík se ve skříni 14 odpařuje a ochlazuje celou skříň 14 a zejména její horní stěnu 14a, která se dotýká ochranného povlaku 4 plechů 1, 2. Plynný dusík uniká vypouštěcími otvory 17 na čelní stěně 18, která je proti svarovému spoji. Ke zlepšení přenosu tepla se doporučuje umístit do skříně 14 vodivé elementy, například měděné třísky. Přenos tepla probíhá tedy převážně kondukcí mezi stěnou 14a skříně 14 a ochranným povlakem 4, a přídavně dochází к ochlazování působením odpařeného dusíku, který uniká vypouštěcími otvory 17 a dopadá na část ochranného povlaku 4 ležící před horákem 11. Konstrukce chladicí podložky 13, tloušťka ochranného povlaku 4 a ocelového tělesa 3 i rychlost svařování jsou v konkrétním případě dané; správnou funkci chladicí podložky 13 lze tedy zajistit nastavováním ventilu 16 přivádějícího kapalný dusík tak, aby v nejteplejším místě ochranného povlaku 4, jehož teplotu lze sledovat vhodně umístěným termočlánkem, nedocházelo к odpařování povlaku.

Místo toho, aby na čelní stěně 18 skříně 14 byly umístěny vypouštěcí otvory 17 pro plynný dusík, mohou být analogické otvory umístěny v horní stěně 14a skříně 14; v tomto případě je výhodné vytvořit v této horní stěně 14a prohlubně nebo drážky, které umožňují unikání plynného dusíku, aniž by nepříznivě ovlivnily dotek mezi horní stěnou 14a skříně 14 a ochranného povlaku 4.

Podle obr. 2 ie trubka 70 válcového tvaru, stáčená soustavou válečků 71, 72, svařována na tvořící přímce 73 svařovacím ústrojím, které sestává ze společného držáku 74 hořáku 78 a chladicí podložky 79. Jedno rameno 75 společného držáku 74 leží vně trubky 70, druhé rameno 76 leží uvnitř trubky 70 a mezi oběma rameny 75, 76 leží spojovací rameno 77 probíhající mezi dusud nešvařenými okraji trubky 70.

Na obr. 3 až 5 je znázorněno zařízení, které slouží ke svařování velkokapacitních sil z pozinkovaných plechů. Svitek 50 pozinkovaného pásu 30 je umístěn uvnitř sila, které se svařuje, a pomalu se odvíjí, přičemž kladky 31 dávají pozinkovanému pásu 30 požadované zakřivení. Pozinkovaný pás 30 prochází postupně ohýbačkou 33, která vhodně zohýbá horní okraj 34 a dolní okraj 35 pásu 30.

Pozinkovaný pás 30 se odvíjí ve směru šipky A, a přitom se opírá o dolní stranu sila. V zóně předcházející svařování je umístěna dvojitá předchlazovací podložka 36, do které se přivádí kryogenní tekutina. Druhá skupina kladek 37 umožňuje přesné nastavení svařovaných okrajů 34, 35 pozinkovaného pásu 30. Před těmito druhými kladkami 37 je umístěna svařovací souprava 80, proti které je upravena dvojitá chladicí podložka 38 napájená rovněž kryogenní kapalinou. Obě chladicí podložky 36, 38 jsou s výhodou tvořeny trubkovými tělesy 39 a mají měděné nástavce 40’ s dotekovou plochou 40. Svar 60 je znázorněn na obr. 5. Z výkresu je patrné, že je výhodné vypouštět kryogenní plyn otvory 41 na styčné ploše 42 mezi trubkovým tělesem 39 a okraji 34, 35 pozinkovaného pásu 30 tak, aby proud plynu směřoval na pás 30. Svařování se provádí s výhodou svařovacím automatem, tak aby rozdíly způsobované při ručním svařování nemohly ovlivnit správný postup svařování a chlazení. Silo vzniká postupně tím, že se pomalu otáčí rychlostí svařování ve směru šipky B.

Zařízení pracuje takto: Chladicí podložky 36, 38 se uvedou na zvolenou chladicí teplotu, potom se začne odvíjet ze svitku 50 pozinkovaný pás 30 a začne se otáčet válcovou částí sila tak rychle, jak probíhá svařování. Regulace přívodu kryogenní kapaliny se provádí v závislosti na teplotě pozinkovaného pásu 30, která se zjišťuje termočlánkem 43 umístěným těsně před chladicí podložkou 38.

Claims (12)

1. PREDMÉT VYNALEZU

   1. Způsob chlazení při svařování kovových předmětů chráněných ochranným povlakem z materiálu, který se odpařuje při nižší teplotě, než je svařovací nebo pájecí teplota, při němž se provádí lokalizované chlazení svařovací oblasti chlazenou tekutinou, vyznačený tím, že chlazení se provádí výlučně naproti ochrannému povlaku v oblasti proti svařovací zóně, a že chlazenou kapalinou je kryogenní kapalina s velmi nízkou teplotou, například kapalný dusík.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, · že před svařováním se povlak předběžně ochladí.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že přívod kryogenní kapaliny se reguluje v závislosti na teplotě svařovaných předmětů v místě povlaku.
4. 4. Způsob podle bodů 1 nebo 2, vyznačený tím, že chlazení povlaku se provádí převážně vedením tepla mezi chlazenou podložkou a ochranným povlakem.
5. 5. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že chlazení povlaku se provádí rovněž prouděním par kryogenní kapaliny.
6. 6. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, obsahující chladicí ústrojí umístěné s mezerou proti svařovacímu nebo pájecímu ústrojí, vyznačené tím, že chladicí ústrojí sestává z chladicí podložky (13, 79,

   38) opatřené napájecím potrubím (15) s ventilem (16) a stěnou (14a) z tepelně vodivého materiálu.
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že chladicí ústrojí obsahuje alespoň jednu předchlazovací podložku (36), která je umístěna před chladicí podložkou (38).
8. 8. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že chladicí podložka (79) a svařovací ústrojí jsou uloženy na nosičích pohybujících se stejně a vzájemně synchronizované.
9. 9. Zařízení podle bodu 8, vyznačené tím, že nosič je společný pro svařovací ústrojí i chladicí podložku (79).
10. 10. Zařízení podle jednoho z bodů 6 až 9, vyznačené tím, že chladicí podložka (13) sestává ze skříně (14, 39) opatřené napájecím potrubím (15) a vypouštěcími otvory (17, 41], které ústí do atmosféry.
11. 11. Zařízení podle bodu 10, vyznačené tím, že vypouštěcí otvory (17) jsou umístěny v příčné stěně skříně (14).
12. 12. Zařízení podle · bodu 10, vyznačené tím, že vypouštěcí otvory (41) jsou upraveny ve stěně skříně (39) v místě mezery mezi skříní (39) a svařovanými předměty.