SU1107972A1 - Способ индукционной пайки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ, преимущественно стыков труб, при котором подготавливают торцы труб под косой стык, прокладывают между ними припой, сжимают торцы и нагревают их индуктором, расположенным над зоной стыка, отличающийс , тем, что, с целью повышени  качества пайки за счет выравнивани  температуры по нагреваемому объему, плоскость симметрии индуктора смещают относительно оси шва в сторону выхода шва на поверхность, обращенную к индуктору, на величину А oL c-to- oL d - толщина стенки трубы; где о/, - угол наклона стыка К - эмпирический коэффициент, завис щий от отношени  теплопроводности основного металла и припо  К 1,0-0,3

Description

СО Изобретение относитс  к индукционному нагреву локального участк издели  и может быть использовано при индукционной стыковой пайке из депий, в частности труб. Известен способ индукционной пайки стыков труб, при котором под готавливают торцы труб под косой стык, прокпадьшают между ними припой , сжимают торцы и нагревают их индуктором, расположенным над зоной стьпса. При этом способе ось индуктора совмещают с осью шва 1J. Недостатком указанного способа  вл етс  то, что при нагреве кольц вым.индуктором, совмещенным с осью шва, зоны косостыкового шва с припоем , электро- и теплофизические характеристики которого отличаютс  от этих же характеристик па емого материала, температура по объему шва неравномерна, разность температ на наружной и внутренней сторонах шва достигает 300-350с. При индукционном нагреве температура определ етс  как за счет вьщелени  тепла от протекающего по изделию тока, так и  влени ми теплопроводности. Преграда на пути потоков тепла из материала с худшей, чем у основного теплопроводностью, расположенна  на разных уровн х от наружной ..поверхности по ширине зоны нагрева, нарушает обычное течение процессов нагрева. Целью изобретени   вл етс  вырав нивание температуры по нагреваемому объему и повьш ение за счет этого ка чества пайки. Указанна  цель достигаетс  за счет того, что согласно способу индукционной пайки, преимущественно стыков труб, при котором подготавли вают торцы труб под косой стьпс, прокладывают между ними припой, ежи мают торцы и нагревают их индуктором , расположенным над зоной стыка плоскость симметрии индуктора смещают относительно оси шва в сторону выхода шва на поверхность, обращеннуюк индуктору, на величину Л , где d толщина стенки трубы; угол наклона стьпсау эмпирический коэффициент, завис щий от отношени  те лопроводности основного ме (1 ) талла и припо  k t,0-0,3. На фиг.1 изображено па емое соединение с установленным индуктором, поперечный разрез; на фиг. 2 диаграммы раслределени  температуры при различных положени х индуктора. Кольцевой индуктор 1 установлен над нагреваемой зоной 2 трубы 3. Кромки 4 и 5 трубы 3 скошены под углом d. Между скошенными кромками 4 и 5 проложен припой 6. Индуктор отстоит от нагреваемой поверхнос ти на величину Ъ, а его плоскость симметрии 7 отстоит от оси 8 шва на величину А. Ток, индуцированный индуктором 1 в нагреваемой зоне 2 трубы 3, в зависимости от частоты тока протекает по кольцу, внешний диаметр которого равен диаметру трубы 3, ширина кольца примерно равна ширине индуктора 1, а толщина зависит от частоты тока и принимаетс  равной величине 4 «--- ,где Л - глубина проникновени  тока в металл трубы; U) f - частота TOKaJ jU. - магнитна  проницаемость материала трубы -у- удельна  электропроводность. Однако величина /J - условна  величина, равна  рассто нию от поверхности проводника, на котором плотность тока с/ убывает в е раз, т.е. на 63,2%. Действительный закон распределени  плотности тока по толщине проводника есть экспонента x ee-iс/ У - плотность тока на рассто нии X от поверхности . cAg- плотность тока на поверхности проводника. Таким образом, нагрев проводника ивдуцированным в нем током высокой частоты есть комштексньй процесс, св занный с протеканием тока и  влением теплопроводности, поэтому коса  граница в теле проводника из материала с низшей теплопроводностью и с различным по длине границы тепловым и электрическим контактом существенно искажает тепловые процессы . При совмещении оси 8 инДуктора 1 и оси 7 шва противолежаща  индуктору поверхность трубы 3 отстает в нагреве (рассз ждени  проJ вод тс  дл  оптимальной частоты тока, при котооой глубина, проникновени  тока Л близка к толщине сЯ стенки трубы) . При этом разность температур между прилежащей и противолежащей индуктору стенкой трубы неодинакова по ширине шва. Свои особенности вносит коса  граница в нагреваемой зоне. Пограничный слой проводника у кромки 4, прилежащей к индуктору 1, имеющий меньшую по нормали к поверхности толщину, опережает, в нагреве смежный с ним послеграничный слой у кромки 5. Однако закон распределени  разности температур по ширине шва НО.СИТ сложный характер, так как на температуру оказывает вли ние и неодинаковое значение напр женности магнитного пол  по ширине короткого индуктора, и тангенциальные потоки тепла как в холодные области трубы в сторону от индуктора, так и по зоне нагрев Аналитический расчет этих зависимо тей весьма сложен. Дл  получени  равномерного наг рева по объему нагреваемую плоскость симметрии 7 индуктора 1 необходимо сместить от оси 8 шва в сторону выхода шва на поверхность, прилежащую к индуктору 1, на велич ну А , Величина А - -К , Коэф фициент К - эмпирический коэффициент , выбираемый в пределах от 1 до 0,3, зависит от отношени  тепл проводности основного металла и I припо . При отношении этих теплопроводностей близком к 1 К следу выбирать ближе к нижнему пределу, этом случае он будет учитывать лиш неплотный тепловой и электрически контакт ме ду кромками 4,5 и при поем 6. При большой разнице в тепл проводност х k стремитс  к 1. . Пример. Проводилс  нагрев кольцевого участка трубы диаметром 426 , толщиной 24 мм кольцевым индуктором шириной 35 мм. Кромки трубы были скошены под углом 30°, между ними проложен припой марки П-87 толщиной 1,5 мм в виде кольца. Дл  контрол  температуры нагрева на внутреннюю и наружную поверхности трубы были зачеканены термопары по оси и по границам шва. Нагрев производилс  на частоте тика 800 Гц, врем  нагрева составл ло 20 Ос. Ось индуктора совмещалась с осью шва (положение I) и передвигалась в процессе эксперимента в сторону выхода шва на наружную поверхность та- КИМ образом, что К 1,0 (положение II) и К 0,3 (положение III, фиг.2). При размещение индуктора точно над нагреваемой зоной (положение I) наблюдаетс  отставание нагрева внутренней поверхности трубы, разность температур достигает 270°С, К 0. При смещении оси индуктора на рассто ние А вычисленна  при К 1 (положение II) разность температур между наружной и внутренней поверхност ми уменьшаетс  до 90, а при значении А вычисленном при k 0,3, до 50°С. По сравнению с известным способом , при котором нагрев па емой зоны производитс  кольцевым индуктором , расположенным точно над швом, изображение позвол ет уменьшить перепад температур в нагреваемом под пайку объеме с 270 до 50°С и повысить качество пайки, где особенно важно иметь равномерный нагрев по всей спаеваемой поверхности. Изобретение предполагаетс  использовать при пайке кольцевых швов труб 219-530 мм и 820-1420 мм с толщиной стецки до 24 мм.

Г

та

1000 900

т

oo

то

woo

т

т

700

Claims (1)

1. СПОСОБ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ, преимущественно стыков труб, при котором подготавливают торцы труб под косой стык, прокладывают между ними припой, сжимают торцы и нагревают их индуктором, расположенным над зоной стыка, отличающийся. тем, что, с целью повышения качества пайки за счет выравнивания температуры по нагреваемому объему, плоскость симметрии индуктора смещают относительно оси шва в сторону выхода шва на поверхность, обращенную к индуктору, на величи^ну A oi ctg-ol

   А-----2 ---^k ' где d - толщина стенки трубы; с/ - угол наклона стыка; К - эмпирический коэффициент, зависящий от отношения теплопроводности основного металла и припоя К= 1,0-0,3