×
17.08.2019
219.017.c163

Способ лазерно-дуговой сварки труб

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к производству труб большого диаметра и может быть использовано в отраслях промышленности, например судостроительной. В способе лазерно-дуговой сварки труб сварку трубной заготовки осуществляют гибридной лазерно-дуговой сваркой в импульсно-периодическом режиме, при котором выбирают одинаковую частоту пульсаций электрической дуги и лазерного излучения. Колебания тока электрической дуги и мощности лазерного излучения синхронизируют во времени, обеспечивая совпадение передних фронтов импульсов электрической дуги и мощности лазерного излучения или опережение импульса лазерного излучения. Опережение фронта импульса лазерного излучения обеспечивают не более чем на 200 мкс по отношению к фронту импульса электрической дуги. Частоту импульсов выбирают в диапазоне 100-900 Гц, ток дуги 300-800 А, мощность лазера 1-20 кВт, скважность импульсов 0,2-0,7. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности процесса сварки, мелкокапельного переноса металла и повышение механических свойств шва. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к производству труб большого диаметра и может быть использовано в отраслях промышленности, например, судостроительной.

Известен способ сварки стыков прямошовных сварных труб из стали повышенной прочности из патента RU 2412032, при котором лазерно-дуговую сварку ведут в импульсно-периодическом режиме, причем частота пульсаций дуги совпадает с частотой лазерных импульсов. Способ способствует организации капельного переноса присадочного материала – плавящегося электрода в сварочную ванну. Это позволяет получить мелкодисперсную структуру и повысить механические свойства металла шва. Сочетание импульсных режимов дуги и лазера расширяет технологические возможности сварки.

Однако даже при одинаковой частоте пульсаций расположение импульсов параметров сварочной дуги и лазера относительно друг друга во времени в течение каждого периода носит случайный, непредсказуемый характер. Это означает отсутствие стабильности процесса сварки и нестабильный характер переноса металла в сварочную ванну. В сварке плавящимся электродом перенос металла электрода осуществляется двумя процессами: в диапазонах короткой и горячей сварочной дуги. В процессе короткой сварочной дуги металл переносится крупными каплями в связи с периодическими короткими замыканиям. Сварка получается во всех пространственных положениях. Однако в этом случае проблемами являются образование брызг, непровары, валики невыгодной формы. В процессе горячей сварочной дуги металл переносится без коротких замыканий (капельный, мелкокапельный, струйный перенос) маленькими каплями, отделяющимися от присадочной проволоки усилиями значительно выше земного притяжения. Силы эти носят электромагнитный характер и зависят от величины тока, протекающего через сварочный электрод, а под термином «горячая сварочная дуга» имеется в виду непотухающая сварочная дуга (во время короткого замыкания сварочная дуга гаснет).

При импульсной сварке во время электроимпульса металл переносится от присадочной проволоки в сварочную ванну в форме небольших капель. Во время низкого тока паузы металл не переносится, но остается расплавленным. Чтобы хорошо владеть процессами импульсной сварки, необходимо регулировать пять разных сварочных параметров: ток паузы, ток импульса, время импульса, частоту импульса, скорость подачи присадочной проволоки.

Из сказанного выше следует, что наиболее эффективным в достижении мелкокапельного переноса и исключении больших капель, замыкающих дуговой промежуток, что приводит к короткому замыканию, является процесс импульсной сварки, тем более, что он поддается управлению и позволяет за счет этого регулировать размеры капель. (Справочник - Сварка. Резка. Контроль. Под редакцией Алешина Н.П., Чернышева Г.Г. М. Машиностроение. 2004. с. 271). Это в полной мере относится и к параметрам лазера тоже.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является недостаточная стабильность импульсной гибридной лазерно-дуговой сварки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности процесса сварки, мелкокапельного переноса металла и повышение механических свойств шва.

Заявляемый технический результат достигается за счёт того, что в способе лазерно-дуговой сварки труб сварку трубной заготовки осуществляют гибридной лазерно-дуговой сваркой в импульсно-периодическом режиме, при котором выбирают одинаковую частоту пульсаций электрической дуги и лазерного излучения, колебания тока электрической дуги и мощности лазерного излучения синхронизируют во времени, обеспечивая совпадение передних фронтов импульсов электрической дуги и мощности лазерного излучения или опережение импульса лазерного излучения.

В обычном режиме лазерно-дуговой сварки лазерное излучение непрерывно и постоянно ионизирует дуговой промежуток (делает его токопроводящим), за счет чего параметры электродуговой сварки становятся гораздо стабильнее, чем при отсутствии излучения.

Но введение импульсного режима одновременно и в лазерное излучение, и в электрическую дугу даже с одинаковой частотой пульсаций, но без их синхронизации, может не только не улучшить сварку, но и дестабилизировать ее, нарушив процесс горения сварочной дуги, что безусловно скажется на качестве шва. В заявляемом изобретении за счёт синхронизации тока электрической дуги и мощности лазерного излучения обеспечивается повышение стабильности процесса сварки и мелкокапельного переноса металла.

Повышение механических свойств шва даже при отсутствии непроваров за счет исключения коротких замыканий сварочной дуги – это повышение прочности шва. Кроме того, при мелкокапельном переносе улучшается структура металла и стабильность геометрии шва.

Способ поясняется с помощью фиг. 1-2, на которых показаны:

Фиг. 1 – диаграммы тока ток электрической дуги и мощность лазерного излучения в несинхронизированном режиме;

Фиг. 2 – диаграммы тока ток электрической дуги и мощность лазерного излучения в синхронизированном режиме.

На фиг. 1-2 позициями 1-2 обозначены:

1 – ток электрической дуги;

2 – мощность лазерного излучения.

Способ осуществляют следующим образом.

Трубную заготовку размещают в сборочно-сварочном стане и осуществляют гибридную лазерно-дуговую сварку в импульсно-периодическом режиме. Для сварки выбирают одинаковую частоту пульсаций электрической дуги и лазерного излучения. Колебания тока электрической дуги и мощности лазерного излучения синхронизируют во времени, обеспечивая совпадение передних фронтов импульсов электрической дуги и мощности лазерного излучения или опережение импульса лазерного излучения.

На фигурах 1-2 показаны диаграммы тока электрической дуги 1 и мощности лазерного излучения 2. Частота колебаний обоих параметров одинакова, но на фиг. 1 они не синхронизированы, и импульсы тока электрической дуги и мощности лазера могут быть сдвинуты относительно друг друга непредсказуемо. Для стабилизации горения электрической дуги, а это особенно важно, когда ток электрической дуги в паузе между импульсами небольшой или равен нулю, необходимо совпадение передних фронтов импульсов обоих параметров или некоторое опережение импульса лазерного излучения при любой по отдельности их длительности. Опережение лазерного излучения максимально допустимо на 200 мкс (0,0002 с), чего вполне достаточно для ионизации дугового промежутка.

На фиг. 2 импульс мощности лазера после включения достигает максимальной величины с затяжкой во времени (форма может быть и трапецеидальной), потому что при резком увеличении мощности излучения происходит разбрызгивание сварочной ванны, которое ухудшает геометрию шва и может повредить оптические элементы сварочной головки. Отношения максимальных значений импульсов к минимальным, скважности импульсов (отношения длительности импульсов к их периоду) – это тоже показатели формы.

Для реализации заявляемого способа используют единую систему управления сваркой. Системы управления технологическими процессами, в т.ч. и различными видами сварки, строятся с помощью микропроцессорной техники на базе универсальных программируемых контроллеров. Один и тот же контроллер, но с разными управляющими программами, может управлять совершенно разными технологическими агрегатами, причем одновременно. Синхронизация в этом случае осуществляется просто – в одном из сегментов программы организуется единый генератор импульсов, определяющий частоту колебаний обоих параметров, по переднему фронту которого одновременно выдаются соответствующие задания на мощность лазера и ток электрической дуги, которые в зависимости от принятых форм этих величин меняются в течение периода частоты Т.

Функциональные схемы в подобных системах выглядят почти одинаково – устройство задания параметров и визуализации процесса, как правило, персональной электронной вычислительной машины с сенсорным монитором, которое осуществляет обмен данными с управляющим контроллером, имеющим соответствующий набор элементов для связи с объектами управления.

Для реализации заявляемого способа используют следующие параметры:

частота импульсов – 100-900 Гц;

максимальный ток дуги – (300-800) А;

мощность лазера – 1-20 кВт;

скважность импульсов – от 0,2 до 0,7.

Эти параметры подбираются экспериментально и зависят от толщины свариваемой детали, скорости сварки и от многих других факторов.


Способ лазерно-дуговой сварки труб
Способ лазерно-дуговой сварки труб
Способ лазерно-дуговой сварки труб
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 45.
29.12.2017
№217.015.f43a

Способ лазерной сварки труб

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов цилиндрической трубной заготовки. Осуществляют наложение технологического шва с наружной стороны трубы и последующее наложение рабочего шва посредством лазерной сварки. Предварительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637034
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f4c1

Способ изготовления труб сваркой

Изобретение может быть использовано для сварки толстостенных металлоконструкций, собранных между собой встык, в частности, при изготовлении стальных прямошовных труб для магистральных газо- и нефтепроводов с использованием лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки. Кромки трубной заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637039
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f537

Способ сварки труб методом лазерной сварки

Изобретение относится к способу сварки труб методом лазерной сварки. Осуществляют наложение технологического шва и лазерную сварку стыка кромок, при этом при наложении технологического шва виртуально задают три точки, соответствующие точкам на кромках трубной заготовки и включающие точку на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637038
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f5f7

Способ гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва трубы

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва толстостенных трубных заготовок. Технический результат: повышение качества сварного шва при сварке заготовки стыка кромок как с максимально допустимым зазором, так и излишним зазором. Для сварки используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637035
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f6bb

Способ ремонта продольного шва трубы, нанесенного методом лазерной сварки

Изобретение относится способу ремонта трубы с продольном швом. Ремонт включает обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки. Оборудование для обнаружения, выборки дефекта и заплавления выборки устанавливают с возможностью работы через блок управления в единой системе координат....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639182
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.fa9d

Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку

Изобретение относится к сварочному производству и может быть применимо для производства труб с использованием технологии лазерной сварки. Способ подготовки стыка кромок трубной заготовки под лазерную сварку включает подготовку разделки кромок листа, сборку трубной заготовки, размещение между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640119
Дата охранного документа: 26.12.2017
29.12.2017
№217.015.fb40

Способ сварки продольных швов труб

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей. После стыковки кромок трубной заготовки выполняют прихваточный шов дуговой сваркой....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640106
Дата охранного документа: 26.12.2017
29.12.2017
№217.015.fb42

Способ гибридной лазерно-дуговой сварки

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов. В качестве инертного компонента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640105
Дата охранного документа: 26.12.2017
20.01.2018
№218.016.16fa

Способ сварки стыковых соединений

Изобретение относится к способу лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки стыковых соединений толстостенных металлоконструкций, в частности к сварке продольных швов труб большого диаметра, кольцевых швов трубопроводов и трубопроводных изделий. Cварку стыковых соединений осуществляют с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635680
Дата охранного документа: 15.11.2017
20.01.2018
№218.016.1764

Стан для сборки и сварки прямошовных труб

Изобретение относится к трубосварочному производству. Стан содержит эстакаду с направляющими, на которых установлен с возможностью перемещения сварочный мост, несущий сварочное оборудование с первой сварочной головкой, предназначенной для нанесения сварного шва с наружной стороны трубной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635649
Дата охранного документа: 14.11.2017
Показаны записи 1-10 из 58.
10.07.2013
№216.012.5382

Способ изготовления сварных труб большого диаметра

Изобретение относится к производству сварных труб большого диаметра. Осуществляют пошаговую подгибку продольных кромок заготовки одновременно с двух сторон, формовку основной части профиля на прессе шаговой формовки, сборку заготовки и сварку ее кромок технологическим швом на сборочно-сварочном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486981
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.04.2014
№216.012.b1a4

Способ многослойной сварки труб

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра, в частности к сварке сформованных цилиндрических заготовок для улучшения эксплуатационных характеристик труб и повышения производительности сварки. Техническим результатом изобретения является повышение процесса изготовления труб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511191
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.07.2014
№216.012.e114

Способ сварки труб большого диаметра лазерной сваркой

Изобретение относится к области производства труб большого диаметра, в частности, к лазерной или лазерно-дуговой сварке сформованной цилиндрической заготовки. Цель изобретения - повышение качества сварки за счет одинакового распределения мощности лазерного луча на обоих свариваемых кромках...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523406
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2014
№216.013.07d2

Способ электрофизической обработки сварных соединений металлических конструкций

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения надежности сварных соединений стальных конструкций и увеличения срока их службы. Способ включает пропускание знакопеременных импульсов электрического тока через шов и зону...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533403
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.0ea3

Способ изготовления прямошовных труб большого диаметра

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства прямошовных, электросварных труб большого диаметра. Способ включает подгибку кромок листа, формовку, сварку, экспандирование. Повышение эффективности операции экспандирования путем создания условий, при которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535164
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.10.2015
№216.013.808b

Способ лазерной сварки труб большого диаметра

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра. Перед сваркой продольного шва выполняют прихваточный шов, во время сварки которого с наружной стороны трубы, непосредственно перед зоной сварки упомянутым лазерным датчиком фиксируют через определенное расстояние по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564504
Дата охранного документа: 10.10.2015
25.08.2017
№217.015.996a

Способ сварки труб большого диаметра лазерной и гибридной лазерно-дуговой сваркой

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра. Выполняют прихваточный шов сварочной горелкой с одновременным слежением за стыком кромок с помощью сканирующего датчика, расположенного перед сварочной горелкой. Непосредственно после сварки прихваточного шва осуществляют нанесение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609609
Дата охранного документа: 02.02.2017
25.08.2017
№217.015.a27f

Способ сварки металлических изделий

Изобретение относится к способу сварки металлических изделий. Сварку осуществляют по меньшей мере двумя электродами с подачей импульсов тока ультразвуковой частоты. Импульсы тока от источников, питающих электроды, подают на разные электроды с разной полярностью и с одинаковой частотой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607296
Дата охранного документа: 10.01.2017
29.12.2017
№217.015.f43a

Способ лазерной сварки труб

Изобретение относится к способу лазерной сварки труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов цилиндрической трубной заготовки. Осуществляют наложение технологического шва с наружной стороны трубы и последующее наложение рабочего шва посредством лазерной сварки. Предварительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637034
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f4c1

Способ изготовления труб сваркой

Изобретение может быть использовано для сварки толстостенных металлоконструкций, собранных между собой встык, в частности, при изготовлении стальных прямошовных труб для магистральных газо- и нефтепроводов с использованием лазерной или гибридной лазерно-дуговой сварки. Кромки трубной заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637039
Дата охранного документа: 29.11.2017
+ добавить свой РИД