RS67341B1 - Optimizovani postupak hlađenja zavarenog šava radnog komada zavarenog otporom - Google Patents

Description

[0001] Opis

[0003] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak hlađenja zavarenog šava čelične trake zavarene sučeonim zavarivanjem otporom nakon spajanja dva kraja zavarivanjem, pri čemu su krajevi krajevi čelične trake ili krajevi dva pojedinačna dela čelične trake.

[0004] Postupci za hlađenje zavarenog šava čelične trake zavarene sučeonim zavarivanjem otporom prema preambuli patentnog zahteva 1 poznate su, na primer, iz dokumenata US 2010/059488 A1, WO 2013/134112 A2 i GB 688244 A.

[0005] Prilikom izrade zavarenog šava čelične trake korišćenjem postupka sučeonog zavarivanja otporom, u nekim oblastima primene je važan posebno visok kvalitet zavarenog šava.

[0006] Na primer, čelične trake se zavaruju da bi se koristile kao tračni noževi i/ili tračne testere, između ostalog.

[0007] Nakon procesa zavarivanja, oni se bruse i oštre do određene debljine. Jedna od primena ovih tračnih noževa je, na primer, industrija prerade kože. Tračne testere, na primer, koriste se za sečenje širokog spektra materijala.

[0008] Pod ovim uslovima, čak i najmanje promene u površinskoj strukturi dovode do odbacivanja zavarenih čeličnih traka. Posebno, razlike u tvrdoći materijala unutar zavarenog šava izazivaju probleme. Кada se koristi kao tračni nož ili tračna testera, dodatna opterećenja savijanja tokom procesa savijanja, na primer, kod rolne za promenu pravca, dovode do zatezanja u materijalu, što može skratiti vek trajanja zavarenog šava.

[0009] Štaviše, hlađenje zavarenog šava utiče na mikrostrukturu. To može dovesti do nehomogenosti koje mogu prouzrokovati kidanje trake na zavarenom šavu.

[0010] Čelične trake zavarene sučeonim zavarivanjem otporom obično se hlade na sobnoj temperaturi nakon zavarivanja bez dalje kontrole ovog procesa hlađenja.

[0011] Кada se dostigne temperatura zavarivanja, dva kraja čelične trake se pomeraju jedan prema drugom radi zavarivanja, a zatim se struja isključuje. Brzina hlađenja je određena temperaturnom razlikom između čelične trake i okolnog područja.

[0012] Međutim, tokom hlađenja javljaju se temperaturne razlike unutar zavarenog šava, što se može pripisati različitim uzrocima. Кontaminacija trake se ne može isključiti. To dovodi do različitog unosa energije u čeličnu traku zbog struje koja se primenjuje tokom zavarivanja. Geometrija zavarenog šava preko poprečnog preseka trake, takođe, utiče na prirodno ponašanje hlađenja. Zavareni šav se hladi drugačije na ivicama nego u sredini. Ovo je poznato iz opštih fizičkih procesa.

[0013] Različite temperature unutar zavarenog šava tokom hlađenja mogu dovesti do stvaranja pukotina i/ili defekata unutar zavarenog šava, a takođe su moguća naprezanja u materijalu unutar poprečnog preseka trake. To može dovesti do razlika u tvrdoći unutar materijala, što smanjuje kvalitet zavarenog šava.

[0014] Tu dolazi do izražaja predmetni pronalazak.

[0015] Pronalazak se zasniva na problemu poboljšanja postupaka tipa pomenutog na početku na takav način da se postigne ravnomerno hlađenje zavarenog šava, čime se mogu ispuniti željeni zahtevi kvaliteta.

[0016] Ovaj cilj se postiže prema pronalasku postupkom za hlađenje zavarenog šava čelične trake zavarene sučeonim zavarivanjem otporom prema patentnom zahtevu 1 i uređajem prema patentnom zahtevu 4.

[0017] Aktivnim uticanjem na hlađenje zavarenog šava moguće je smanjiti ili čak sprečiti defekte i/ili pukotine, kao i naprezanja unutar zavarenog šava. Кontrolisano hlađenje zavarenog šava omogućava izbegavanje naprezanja u materijalu izazvanih temperaturnim razlikama tokom hlađenja.

[0018] Prema pronalasku, tokom hlađenja, struja i<2>teče kroz zavareni šav.

[0019] Pogodno je što se može predvideti da se hlađenje kontroliše na takav način da se podešavanjem struje i<2>i praćenjem postojeće temperature, postiže raspodela temperature unutar zavarenog šava koja ograničava temperaturne razlike tokom hlađenja unutar zavarenog šava na ± 10%.

[0020] Prema pronalasku, struja i<2>se podešava na sledeći način :

[0021] - prati se stvarna raspodela temperature unutar zavarenog šava,

[0022] - u slučaju temperaturnih odstupanja, vrednost omskog otpora na tačkama zavarenog šava sa temperaturnom razlikom van određenog raspona određuje se pomoću tabele,

[0023] - iz temperaturne razlike određuje se energija potrebna za izjednačavanje temperature, - iz potrebne energije, ponovo se izračunava potrebna struja i<2>.

[0024] Može se predvideti da se, kako bi se proizveo zavareni šav čelične trake zavarene sučeonim spajanjem dva kraja zavarivanjem otporom, pri čemu su krajevi krajevi čelične trake ili krajevi dva pojedinačna dela čelične trake,

[0025] pri čemu

[0026] - dva kraja su stegnuta u steznom uređaju,

[0027] - dva kraja su pritisnuta jedan na takav način da se stzavarenog šava kontakt na površinama koje se dodiruju preko cele površine poprečnog preseka,

[0028] - primenjuje se struja koja zagreva mesto zavarivanja do temperature zavarivanja, pri čemu se, kada se dostigne potrebna temperatura, struja isključuje, a dva kraja se komprimuju pomoću pomeranja i zavaruju da formiraju čeličnu traku,

[0029] zavareni šav hladi prema jednom od prethodnih zahteva.

[0030] Štaviše, postoji mogućnost da je u prvom vremenskom periodu struja jednaka struji i<1>i podešava se tako da generisana energija bude dovoljna za zagrevanje čelične trake do temperature zavarivanja a u drugom vremenskom periodu podešava se struja i<2>tako da generisana energija bude takva da se postigne ili održi ravnomerna raspodela temperature unutar zavarenog šava tokom hlađenja zazavarenog šava.

[0031] Može se pretpostaviti u ovom slučaju da je struja i<1>> i<2>.

[0032] Promenom struje, ceo proces se može završiti sa jednim izvorom napajanja. Sasvim je moguće da između prvog i drugog vremenskog perioda dođe do perioda tokom koga je struja potpuno ili skoro potpuno isključena. To može biti posebno period tokom koga se krajevi čelične trake pomeraju jedan prema drugom pokretom pomeranja.

[0033] Temperaturna razlika se koristi za određivanje energije potrebne za izjednačavanje temperature. Takođe je moguće odrediti energiju potrebnu za povećanje temperature unutar zavarenog šava kroz niz testova. Na osnovu Džulove toplote električne struje koja teče kroz zavareni šav, potrebna struja može se odrediti iz poznate vrednosti otpora. Кao prva aproksimacija,

[0034] može se koristiti jednačina

. U ovom slučaju, W<s>je potrebna energija, R<s>otpor na zavarenom šavu u razmatranoj tački, t<s>vreme i I<2>struja u drugom periodu.

[0035] Za ovu vrstu kontrole hlađenja, važno je znati specifična svojstva korišćenog materijala.

[0036] Za čelične trake, pogodni su nerđajući čelici, termički obradivi čelici i/ili ugljenični čelici. Oni imaju različite vrednosti otpornosti za različite temperature.

[0037] Sledeća tabela prikazuje primere temperaturno zavisnih vrednosti otpora za čelik.

[0040]

[0043] Vrednost otpora na 400°C je podešena na =100%, jer se pretpostavlja da je ova temperatura temperatura zavarivanja. Ova vrednost se može drugačije odabrati za druge procese. U ovom slučaju, ova vrednost je izabrana zato što je ova temperatura temperatura zavarivanja nekih materijala.

[0044] Studije su pokazale da su temperaturne razlike od 200° do 300° obično prisutne unutar zavarenog šava koji se hladi.

[0045] Iz donje tabele se vidi da pri temperaturnoj razlici od ±200° od standardne temperature od 400°, otpor pada na 64% (na 200°) ili se povećava na 136% (na 600°) u odnosu na vrednost otpora na 400°.

[0046] Tokom drugog perioda, struja se primenjuje da bi se izjednačila temperatura unutar zavarenog šava. Naravno, struja teče jače u područjima sa manjim otporom nego u područjima sa većim otporom. U područjima sa većim protokom struje, čelična traka se jače zagreva. To zatim dovodi do izjednačavanja temperature unutar zavarenog šava.

[0047] Praćenjem temperature zavarenog šava, određuje se otpor u svakoj tački. Ovo se zatim koristi za određivanje energije potrebne za postizanje željene temperature unutar zavarenog šava.

[0048] Ovaj proces omogućava kontrolu hlađenja zavarenog šava prema potrebi kako bi se postigla željena svojstva materijala.

[0049] [0033] Prema patentnom zahtevu 4, predviđen je uređaj za izradu zavarenog šava čelične trake zavarene sučeonim spajanjem dva kraja zavarivanjem otporom, pri čemu su krajevi krajevi čelične trake ili dva pojedinačna dela čelične trake, a taj uređaj ima sredstva za upravljanje i/ili regulaciju, pri čemu je sredstvo za upravljanje i/ili regulaciju pogodno i konfigurisano za sprovođenje postupka prema jednom od patentnih zahteva 1-3.

[0050] Dalje karakteristike i prednosti predmetnog pronalaska biće jasne iz sledećeg opisa poželjnih oblika realizacije uz upućivanje na prateće crteže. Prikazane su:

[0051] Sl. 1 dijagram toka postupka prema patentnim zahtevima

[0052] Sl. 2a, 2b pojednostavljeni prikaz čelične trake sa zavarenim šavom

[0053] Slika 1 je dijagram toka koji prikazuje hlađenje zavarenog šava prema predmetnom pronalasku.

[0054] Prvo se sprovode svi pripremni koraci za proces zavarivanja. To uključuje stezanje krajeva i druge radove.

[0055] U prvom vremenskom periodu, potrebna je struja i<1>koja zagreva krajeve do temperature zavarivanja. Кada se dostigne ova temperatura, struja i<1>prvog vremenskog perioda se isključuje, a čelična traka se pomera jedna prema drugoj pomeranjem krajeva. Vrši se stvarno zavarivanje čelične trake.

[0056] Nakon što se struja prvog perioda ukloni, počinje hlađenje čelične trake, a samim tim i zavarenog šava.

[0057] Bez daljih mera, zavareni šav bi se neravnomerno hladio do sobne temperature. Nastale temperaturne razlike mogu prouzrokovati defekte u zavarenom šavu, što bi dovelo do različitih tvrdoća materijala. Ove razlike u kvalitetu su u većini slučajeva nepoželjne i dovode do odbacivanja čelične trake. Iz tog razloga, pušta se u drugom periodu struja i<2>da ponovo zagreje zavareni šav.

[0058] Odgovarajućim praćenjem postojeće temperature, na primer, optičkom kontrolom zavarenog šava pirometrom, prati se dobijena temperatura.

[0059] Ako je temperatura u trenutku hlađenja unutar unapred određenog raspona tolerancije, proces hlađenja se nastavlja dok se ne dostigne željena konačna temperatura.

[0060] Ako se odstupi od ovog raspona tolerancije, optimalna struja i<2>se mora podesiti za drugi period.

[0061] Moguće su različite varijante za protok struje.

[0062] Na primer, pronalazak ne dozvoljava podešavanje struje tako da se ona linearno smanjuje tokom određenog vremenskog perioda ili da pulsira tokom određenog vremenskog perioda. Ako se otkriju odstupanja temperature, profil struje se može podesiti.

[0063] Zbog prikazanih razlika u otporu, područja sa nižom temperaturom se više zagrevaju od područja sa višom temperaturom. Ovo se, takođe, koristi za određivanje optimalne struje.

[0064] Izmerena temperatura se dodeljuje određenoj vrednosti otpora. Ovo, zauzvrat, određuje struju potrebnu za zagrevanje zavarenog šava do željene temperature.

[0065] Кada se odredi optimalna struja, ona se primenjuje na takav način da se zavareni šav ponovo zagreje.

[0066] Proces se nastavlja sve dok zavareni šav ne dostigne konačnu temperaturu uz željeno hlađenje.

[0067] Slike 2a i 2b prikazuju pojednostavljene prikaze čelične trake 2 sa zavarenim šavom 1. Dva kraja 3, 4 čelične trake 2 su stegnuta u steznom uređaju 5, pri čemu svaki kraj 3, 4 drži sopstvena stezaljka 5.

[0068] Potrebna struja se dovodi do čelične trake 2 preko stezaljke 5. Nakon dostizanja potrebne temperature zavarivanja, dva kraja 3, 4 se pomeraju jedan prema drugom pomoću pokreta 7 dopremanja. U ovom slučaju, pokret 7 dopremanja vrše stezaljke 5. Međutim, sasvim je moguće da je prisutan i drugi uređaj koji vrši pokret 7 dopremanja.

[0069] Slika 2a prikazuje raspodelu 6 temperature u zavarenom šavu 1, koja nastaje kada se zavareni šav 1 ohladi na sobnu temperaturu bez daljeg praćenja. Formiraju se različiti regioni sa različitim temperaturama. Slika 2a prikazuje ove regione označene različitim šrafiranjem.

[0070] Ako se prirodno ponašanje hlađenja kontroliše ciljanom upotrebom struje za ponovno zagrevanje, raspodela 6 temperature može se povoljno formirati u zavarenom šavu 1, kao što je prikazano na slici 2b.

[0071] Čitav zavareni šav 1 pokazuje ravnomernu raspodelu 6 temperature. Tačan raspon tolerancije za ravnomernu raspodelu 6 temperature zavisi od materijala koji se koristi za čeličnu traku 2 i zahteva kvaliteta za razlike u tvrdoći materijala.

[0072] Toleranciju temperature treba unapred odrediti za svaki proces. Sa početnom temperaturom zavarivanja od 400°, hlađenje se može dogoditi u rasponu tolerancije od ± 10%. Moguće su i druge vrednosti u zavisnosti od zahteva zavarivanja.

Claims (4)

1. Patentni zahtevi

1. Postupak hlađenja zavarenog šava (1) čelične trake (2) zavarene sučeonim zavarivanjem otporom nakon spajanja dva kraja (3, 4) zavarivanjem, pri čemu su krajevi (3, 4) krajevi (3, 4) čelične trake (2) ili krajevi dva pojedniačna dela čelične trake (2), pri čemu je hlađenje kontrolisano i razlikuje se od prirodnog ponašanja hlađenja zavarenog šava (1) na sobnoj temperaturi, pri čemu tokom hlađenja struja i<2>prolazi kroz zavareni šav (1),

naznačen time, da

struja i<2>je podešena na sledeći način:

- prati se stvarna raspodela temperature unutar zavarenog šava (1),

- u slučaju temperaturnih odstupanja, određuje se vrednost omskog otpora na tačkama zavarenog šava sa temperaturnom razlikom van definisanog raspona pomoću tabele, - temperaturna razlika se koristi za određivanje energije potrebne za izjednačavanje temperature,

- potrebna energija se koristi za izračunavanje potrebne struje i<2>.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, da se hlađenje kontroliše na takav način da se podešavanjem struje i<2>i praćenjem postojeće temperature postiže raspodela (6) temperature unutar zavarenog šava (1), koja ograničava temperaturne razlike tokom hlađenja unutar zavarenog šava na ± 10%.

3. Postupak za izradu zavarenog šava (1) čelične trake (2) zavarene sučeonim zavarivanjem otporom spajanjem dva kraja (3, 4) zavarivanjem, pri čemu su krajevi (3, 4) krajevi čelične trake (2) ili krajevi dva pojedinačna dela čelične trake (2), pri čemu

- dva kraja (3, 4) su stegnuta u steznom uređaju (5),

- dva kraja (3, 4) su pritisnuta jedan uz drugi na takav način da se kontakt ostvaruje na spojnim površinama preko cele površine poprečnog preseka,

- primenjuje se struja koja zagreva mesto zavarivanja do temperature zavarivanja, pri čemu se, kada se dostigne potrebna temperatura, struja isključuje i dva kraja (3, 4) se pritiskaju zajedno pomoću pokreta (7) dopremanja i zavaruju da bi se formirala čelična traka (2), pri čemu se zavareni šav (1) hladi prema jednom od patentnih zahteva 1 do 2.

4. Uređaj za izradu zavarenog šava (1) čelične trake (2) zavarene sučeonim zavarivanjem otporom spajanjem dva kraja (3, 4) zavarivanjem, pri čemu su krajevi (3, 4) krajevi (3, 4) čelične trake (2) ili krajevi dva pojedinačna dela čelične trake (2), koji sadrži

- izvor energije,

- sredstva za praćenje raspodele temperature unutar zavarenog šava,

- stezni uređaj (5), pri čemu su dva kraja (3, 4) čelične trake (2) stegnuta u steznom uređaju (5) i potrebna struja se dovodi do radnog komada preko steznog uređaja (5),

- uređaj za dovod, pri čemu uređaj za dovod pomera dva kraja (3, 4) čelične trake (2) jedan prema drugom pokretom (7) dopremanja, i

- sredstvo za upravljanje, pri čemu je sredstvo za upravljanje pogodno i podešeno za sprovođenje postupka prema jednom od patentnih zahteva 1 do 3.