устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в процессе сварки

Классы МПК:C21D9/50 для сварных швов 
C21D7/06 путем наклепа и тп 
B23K28/02 комбинированные способы или устройства для сварки или резки
B23K20/10 с использованием колебаний, например ультразвуковая сварка
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-11-10
публикация патента:

Изобретение относится к области технологии сварки. Устройство содержит горелку с электродом, ультразвуковой магнитострикционный излучатель, ультразвуковой генератор и пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный приемник. Ультразвуковой генератор соединен с ЭВМ и выполнен с возможностью обработки данных об амплитуде вошедшего в сварное соединение ультразвука. Пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный приемник закреплен на поверхности сварного соединения и подключен к электронному блоку обработки сигнала. Блок обработки сигнала выполнен с возможностью передачи данных на ЭВМ об амплитуде ультразвука, вошедшего в сварное соединение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов. 1 ил. устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в   процессе сварки, патент № 2469108

Рисунки к патенту РФ 2469108

устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в   процессе сварки, патент № 2469108

Предлагаемое изобретение относится к области технологии сварки и служит для снятия остаточных напряжений, возникающих в сварных соединениях в процессе сварки.

При сварке металлов, особенно сталей аустенитного класса, возникают высокие градиенты температур, которые приводят к возникновению остаточных напряжений как термических, так и структурных. Одним из основных источников возникновения остаточных сварных напряжений являются структурные превращения металла шва. Особенно большие остаточные напряжения возникают в тех случаях, когда в металле шва образуются структуры, имеющие высокую температуру превращения аустенита.

На величину образовавшихся при сварке напряжений оказывают влияние рациональный температурный цикл, последовательность проведения сварочных операций, подбор свойств свариваемого и электродного металлов, подогрев соединений перед сваркой. При подогреве металла в процессе сварки снижается тепловыделение при образовании сварного соединения. При этом уменьшается объем металла, в котором протекают пластические деформации и образуются растягивающие напряжения.

Для полного снятия остаточных напряжений температура подогрева должна быть близкой к температуре плавления металла, что практически невозможно. Кроме того, подогрев в процессе сварки требует больших затрат энергии, например электроэнергии, при подогреве с помощью электронагревателей в случае сварки трубопроводов больших диаметров.

Наиболее близким к предлагаемому устройству снятия остаточных напряжений является способ того же назначения, раскрытый в US 2281192 А, 27.08.2006. Согласно данному изобретению в процессе кристаллизации металла рядом с электродом (горелкой) устанавливается ультразвуковой магнитострикционный преобразователь, излучающий ультразвук, воздействие которого на расплав сварочной ванны приводит к практически полному снятию остаточных напряжений.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов, включающее воздействие ультразвука на металл ультразвуковым устройством.

Указанная задача решается за счет того, что рядом со свариваемым соединением на поверхности оборудования, рядом с ультразвуковым магнитострикционным преобразователем (излучателем), закреплен пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник), который в процессе обработки сварного соединения ультразвуком принимает ультразвуковые колебания, вошедшие в металл. Пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник) подключен к электронному блоку обработки сигнала, который передает данные об амплитуде ультразвука, вошедшего в сварное соединение в ЭВМ. Программное обеспечение ЭВМ, после обработки данных об амплитуде вошедшего в металл сварного соединения ультразвука, увеличивает или оставляет без изменения выходное напряжение на ультразвуковом генераторе, передаваемое на ультразвуковой магнитострикционный преобразователь (излучатель).

Эти явления приводят практически к полному снятию остаточных напряжений в сварных соединениях металлов.

Схема предложенного устройства представлена на рис.1.

В статическом режиме рядом со свариваемым соединением 1, на поверхности оборудования, на расстоянии 150-200 мм от сварочной головки (электрода) 2, закреплен пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник) 4, который в процессе обработки сварного соединения ультразвуком принимает ультразвуковые колебания, вошедшие в металл. Пьезоэлектрический ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник) 4 подключен к электронному блоку обработки сигнала 7, который передает данные об амплитуде ультразвука, вошедшего в сварное соединение в ЭВМ 6. Программное обеспечение ЭВМ, после обработки данных об амплитуде вошедшего в металл сварного соединения ультразвука, увеличивает или оставляет без изменения выходное напряжение на ультразвуковом генераторе 5, передаваемое на ультразвуковой магнитострикционный преобразователь (излучатель) 3.

Ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник) 4 не может быть расположен ближе 150 мм к свариваемому соединению 1 вследствие высокой температуры, приводящей к его расплавлению. Ультразвуковой измерительный преобразователь (приемник) 4 не может быть расположен дальше 200 мм от свариваемого соединения 1 вследствие затухания ультразвука в материале сварного соединения.

В динамическом режиме ультразвуковой магнитострикционный преобразователь 3 перемещается синхронно вместе с пьезоэлектрическим ультразвуковым измерительным преобразователем (приемником) 4, при перемещении сохраняется одинаковое расстояние от электрода (горелки) 2 до пьезоэлектрического ультразвукового измерительного преобразователя (приемника) 4.

Контроль величины ультразвуковых колебаний, вошедших в сварное соединение, повышает эффективность снятия остаточных напряжений в сварном соединении при его ультразвуковой обработке в процессе сварки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для ультразвуковой обработки сварного соединения в процессе сварки, содержащее горелку с электродом, ультразвуковой магнитострикционный излучатель, ультразвуковой генератор, соединенный с ЭВМ, выполненный с возможностью обработки данных об амплитуде вошедшего в металл сварного соединения ультразвука и передаваемого на ультразвуковой магнитострикционный излучатель, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пьезоэлектрическим ультразвуковым измерительный приемником, который закреплен на поверхности сварного соединения и подключен к электронному блоку обработки сигнала, который выполнен с возможностью передачи данных на ЭВМ об амплитуде ультразвука, вошедшего в сварное соединение.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2469108

patent-2469108.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C21D9/50 для сварных швов 

Патенты РФ в классе C21D9/50:
способ термической обработки сварных стыков рельсов -  патент 2524526 (27.07.2014)
способ аргонодуговой обработки сварных соединений, полученных линейной сваркой трением -  патент 2524037 (27.07.2014)
способ внепечной термообработки сварных изделий -  патент 2518813 (10.06.2014)
способ лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6% -  патент 2510627 (10.04.2014)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов -  патент 2492037 (10.09.2013)
способ охлаждения зоны сварки рельса, устройство для охлаждения зоны сварки рельса и сварное соединение рельса -  патент 2485187 (20.06.2013)
способ термической обработки сварных труб -  патент 2484149 (10.06.2013)
способ снятия остаточных напряжений в кольцевых сварных соединениях металлов при сварке под флюсом и устройство для его реализации -  патент 2477202 (10.03.2013)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)
способ получения толстолистовой стали и стальных труб для ультравысокопрочного трубопровода -  патент 2461636 (20.09.2012)

Класс C21D7/06 путем наклепа и тп 

Патенты РФ в классе C21D7/06:
труба из нержавеющей аустенитной стали с отличной стойкостью к окислению паром и способ ее получения -  патент 2511158 (10.04.2014)
аустенитная нержавеющая сталь -  патент 2507294 (20.02.2014)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)
способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин -  патент 2462519 (27.09.2012)
способ упрочнения поверхности изделия из стали -  патент 2455368 (10.07.2012)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов -  патент 2451583 (27.05.2012)
способ ультразвуковой обработки сварных металлоконструкций -  патент 2447162 (10.04.2012)
способ снятия остаточных сварочных напряжений в сварных соединениях стыков труб -  патент 2444423 (10.03.2012)
способ алюминотермитной сварки рельсов -  патент 2425741 (10.08.2011)
способ сварки рельсов давлением с подогревом -  патент 2425738 (10.08.2011)

Класс B23K28/02 комбинированные способы или устройства для сварки или резки

Патенты РФ в классе B23K28/02:
система для термической обработки изделий, содержащая плазменную и/или лазерную обрабатывающую головку, которые могут быть присоединены с использованием одного хвостовика -  патент 2525016 (10.08.2014)
способ сварки трубопроводов без предварительного подогрева стыков -  патент 2521920 (10.07.2014)
комбинированный способ сварки, использующий комбинацию газоэлектрической сварки металлическим электродом и дуговой сварки под флюсом, и машина комбинированного действия для дуговой сварки -  патент 2506148 (10.02.2014)
способ фрикционно-лучевой сварки -  патент 2504463 (20.01.2014)
способ двусторонней дуговой сварки -  патент 2500509 (10.12.2013)
способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях трубопроводов -  патент 2492037 (10.09.2013)
способ получения сварных конструкций из литых деталей алюминиевых сплавов -  патент 2482944 (27.05.2013)
способ изготовления толстостенного отвода трубопровода большого условного диаметра, отвод трубопровода и устройство для подготовки под сварку кромок его скорлуп -  патент 2481180 (10.05.2013)
способ изготовления криволинейных сварных ребер жесткости -  патент 2479397 (20.04.2013)
ультразвуковое устройство для обработки сварных соединений металлов аустенитного класса в процессе автоматической сварки -  патент 2469109 (10.12.2012)

Класс B23K20/10 с использованием колебаний, например ультразвуковая сварка



Наверх