Высокочастотная сварка металлов на первом этапе была внед­рена в трубоэлектросварочное производство и производство обо­лочек кабеля. При высокочастотной сварке труб условия нагрева и теплопередачи на обеих свариваемых кромках одинаковы, и для получения равной температуры на кромках контакты и индуктор размещаются симметрично. На втором этапе высокоча­стотная сварка была применена для изготовления несимметрич­ных систем (незамкнутого профиля, оребренных труб и т. д.).

Приводим краткий обзор процес­сов, в которых высокочастотная свар­ка до сих пор не нашла применения, но целесообразность ее использова­ния очевидна. Все эти процессы ха­рактеризуются повышенной трудно­стью достижения оптимальной тем­пературы на обоих изделиях, созда­ния оборудования, решения органи­зационных вопросов.

Сварка биметаллических полос.

Для изготовления ножовочных поло­тен и других изделий целесообразно использовать полосу, изготовленную из двух элементов, имеющих различ­ные свойства. Часть полотна, на ко­торой нарезаются зубья, должна быть изготовлена из твердой износоустойчивой стали. Вторую часть полотна можно выполнять из дешевой низкоуглеродной стали. Такую биметаллическую полосу можно сваривать т. в. ч. из двух полос различных сталей. Толщина полос должна быть одинако­вой, а ширина может быть различной. Принципиальная схема высокочастотной сварки биметаллических полос представлена на рис. 113.

Полосы 1 я 2, подготовленные для высокочастотной сварки, протягиваются приводными валками 5 через шовосжимающую клеть, состоящую из шовосжимающих валков 3 и валков 4, удер­живающих от смещения. Перед шовосжимающей клетью между полосами создается угол 2—7°. На расстоянии 20—100 мм на полосы устанавливаются контакты 6, которые подводят к полосам ток.

Интенсивность нагрева каждой из кромок регулируется за счет изменения положения контактов. Контакт на более широкой полосе должен быть установлен на большем расстоянии от места сварки. Разрабатывается также устройство для регулировки тока узкой полосы при постоянном токе широкой полосы.

Установки для сварки полос созданы и эксплуатируются в США. Ведутся работы по созданию технологии и оборудования для сварки биметаллических и триметаллических полос и в СССР. Кроме того, в СССР опытные установки для сварки полос исполь­зуются в экспериментах с целью исследования свариваемости низколегированных и сложнолегированных сталей значительной толщины в случаях, когда организация эксперимента при сварке реального изделия затруднительна.

Изготовление биметаллической проволоки. В электротехни­ческой и других отраслях промышленности используется боль­шое количество биметаллической проволоки с различным соче­танием металлов: сталь и медь, сталь и алюминий, алюминий и медь и др. Для изготовления такой проволоки используется мно­гократная прокатка биметаллической заготовки или напрессо — вание поверхностного слоя на движущуюся проволоку. Первый процесс очень сложен и трудоемок, второй позволяет изготовлять биметаллическую проволоку с поверхностным слоем из алюминия.

Применение высокочастотной сварки при изготовлении би­металлической проволоки представляется целесообразным. Принципиальная схема этого процесса во многом напоминает схему высокочастотной сварки оболочек кабеля. Проволока, предназначенная для сердечника, разматывается из бунта, и передний конец ее с помощью стыкосварочной машины привари­вается к заднему концу проволоки предыдущего бунта. Для обеспечения непрерывности процесса определенное количество проволоки накапливается в петлевом устройстве. Затем прово­лока проходит через внутренний калибр валков формовочного устройства, сварочной машины, редукционного и калибровоч­ного станов и наматывается на барабан с готовой продукцией.

Лента, служащая для изготовления наружной оболочки би­металлической проволоки, разматывается из рулона, стыкуется с лентой предыдущего рулона, проходит через петлевое устрой­ство, создавая в нем необходимый запас для обеспечения непре­рывности процесса, и поступает в формовочный стан. В формовоч­ном стане лента сворачивается в трубную заготовку, как это де­лается на трубоэлектросварочных станах. При этом проволока, заправленная в агрегат, ранее оказывается внутри трубной за­готовки. Затем трубная заготовка вместе с сердечником поступает в сварочную машину, где ее кромки нагреваются т. в. ч., сдавли­ваются с помощью валков и свариваются. Сваренная труба посту­пает в редукционный стан, где последовательно уменьшаются ее диаметр и толщина стенки. Скорость движения трубы все время нарастает и на выходе становится равной скорости движения про­волоки. В калибровочном стане наружная труба плотно обжи­мается на внутренней проволоке.

Размеры свариваемой наружной трубы выбираются из усло­вий рациональных режимов сварки и редуцирования. Наличие токопроводящего сердечника, расположенного внутри трубной заготовки, повышает ток шунтирования, замыкающийся по пе­риметру внутри трубной заготовки. Кроме того, изменения поло­жения проволоки внутри трубной заготовки могут приводить к колебаниям режима нагрева. Однако эти трудности носят не­принципиальный характер и могут быть преодолены.

Непрерывная печная сварка труб с предварительным подогре­вом кромок токами высокой частоты. В трубной промышленности широко распространен способ производства труб на непрерывных станах печной сварки. Непрерывно движущаяся полоса в газовых печах нагревается по всей ширине до температуры 1350—1400° С, затем формуется в трубную заготовку и при обжатии кромок сва­ривается в трубу. Этот процесс характеризуется высокой произ­водительностью (до 600 м/мин), низкими требованиями к качеству исходной полосы. Трубы, изготовленные на станах непрерывной печной сварки, имеют самую низкую себестоимость. Однако, ввиду того что полоса нагрета до высокой температуры на всю ширину, не представляется возможным обеспечить в стыке достаточное уси­лие осадки. Поэтому качество сварного соединения получается невысоким. Трубы используются только при низких давлениях. Кроме того, нагрев больших поверхностей до сварочной темпера­туры приводит к значительным потерям металла на угар и ока­лину и требует больших затрат энергии.

Для изготовления труб печной сваркой можно нагревать т. в. ч. до высокой температуры только кромки заготовки. Весь осталь­ной металл достаточно нагреть до 1000—1100° С, чтобы обеспе­чить формовку трубной заготовки на существующем оборудовании и редуцирование сваренной трубы.

Известны два варианта выполнения печной сварки труб с пред­варительным подогревом кромок.

1. Подогрев кромок полосы током частотой 2,5; 8 или 10 кГц на участке между печью и формовочным станом с помощью ли­нейных индукторов.

2. Подогрев кромок трубной заготовки током частотой 8, 10 или 440 кГц на участке между формовочным станом и шовосжимающей клетью с помощью ^охватывающих индук­торов.

Оба варианта опробованы: на Таганрогском металлургическом заводе — током частотой 10 кГц с линейными и охватывающими индукторами и на Челябинском трубопрокатном заводе — током частотой 440 кГц с охватывающим индуктором. Получены хоро­шие результаты. Однако процесс внедрения задерживается из-за трудности достижения устойчивости кромок и обеспечения до­статочной работоспособности высокочастотного оборудования в условиях печных станов.

Дуговая сварка под слоем флюса с предварительным подо­гревом кромок токами высокой частоты. Дуговая сварка под слоем флюса металла большой толщины в настоящее время яв­ляется по существу единственным способом производства труб большого диаметра, изготовления корпусов кораблей, емкостей и т. д.

Недостатком этого процесса является низкая скорость сварки и большой объем нагреваемого дугой металла кромок свариваемого изделия. Скорость сварки может быть существенно повышена, а объем нагреваемого металла снижен, если свариваемые кромки предварительно подогреть током частотой 8—10 или 440 кГц. Так, американская фирма «Корбайт» получила положительные результаты при дуговой сварке под слоем флюса металлических плит толщиной до 20 мм. Предварительный подогрев осуще­ствлялся током частотой 500 кГц. Мощность лампового генера­тора составляла 280 кВт. Передача энергии к кромкам осуще­ствлялась с помощью скользящих контактов, установленных на расстоянии 150—170 мм от зоны сварки. Сварка плит толщиной 20 мм была выполнена двухдуговой головкой за один проход со скоростью 7 м/мин. Ширина шва была максимальной (22—24 мм) в верхней части, со стороны поступления высокочастотной энер­гии и энергии дуги и постепенно снижалась книзу до 8—10 мм.

В СССР работы по созданию технологии дуговой сварки с пред­варительным подогревом т. в. ч. ведет ИЭС им. Е. О. Патона.

Наплавка изношенного инструмента с предварительным по­догревом наплавляемой поверхности токами высокой частоты. В последние годы износившийся инструмент (валки, элементы штампов, валы, подшипники скольжения) ремонтируют с исполь­зованием дуговой наплавки. Сущность способа заключается в том, что на износившиеся поверхности детали наплавляется слой ме­талла, толщина которого несколько выше толщины износа. Затем деталь подвергается механической обработке и термообработке — Скорость наплавки ограничена из-за того, что и нагрев инстру­мента, и расплавление электрода осуществляются за счет мощ­ности дуги. Производительность наплавки можно существенно повысить, если износившуюся поверхность детали перед наплав­кой нагреть с помощью т. в. ч. до температуры, близкой к темпе­ратуре плавления. Глубина разогрева металла может быть не­большой, и расход электроэнергии будет незначителен.

Если же глубину разогрева существенно увеличить, можно не только наплавить, но и переплавить слой металла, толщина ко­торого зависит от частоты тока, используемого при подогреве, времени, а также режима дуговой наплавки. Представляется це­лесообразным использовать этот процесс для дуговой переварки технологического шва, полученного методом высокочастотной сварки.

Одновременная стыковая высокочастотная сварка изделий ко­нечной длины. В 1970-е годы зарубежные фирмы начали уделять серьезное внимание созданию технологии и оборудования для стыковой высокочастотной сварки изделий конечной длины. При этом способе свариваемые изделия устанавливаются с зазо­ром, обеспечивающим отсутствие пробоев. С одной стороны с по­

мощью специальных зажимов к кромкам изделий подводи і оі іпк высокой частоты. С другой стороны кромки замыкаются между собой. При такой схеме токи на кромках имеют встречное направ­ление. Это обеспечивает благоприятное действие эффекта бли­зости, концентрирующего ток на свариваемых поверхностях. Возможны и другие способы передачи тока к свариваемым кром­кам. После нагрева кромок до сварочной температуры полосы сжимаются и свариваются, а токоподводы автоматически отсоеди­няются.

Х±Ъ 2 Vat

* + 6 2)Rat

нх±1

2Jfat)

X±l

2)fat

r(xh±)

2 Yat )

* 1 £ 2 Y at

1 (— 1 1 ] 2 |/ lit 1

2,62

1,073

2,69

1,069

2,76

1,066

2,83

1,062

2,63

1,072

2,70

1,069

2,77

1,065

4,84

1,062

2,64

1,072

2,71

1,068

2,78

1,065

2,85

1,062

2,65

1,071

2,72

1,068

2,79

1,064

2,86

1,061

2,66

1,071

2.73

1,067

2,80

1,064

2,87

1,061

2,67

1,070

2,74

1,067

2,81

1,063

2,88

1,060

2,68

1,070

2,75

1,066

2,82

1,063

2,89

1,060