Устройство для сварки плавящимся электродом магнитоуправляемой дугой

Устройство для сварки плавящимся электродом магнитоуправляемой дугой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПЛАВЯЬЧИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОЙ ДУГОЙ, содержащее мундштук с токоподводящим наконечником и корпусом иэ ферромагнитного материала , на котором расположена обмотка электромагнита, отличающ е е с -я тем, что, с целью повышения надежности и удобства в эксплуатации , обмотка выполнена из нескольких изолированных ленточных катушек со спиральными каналами для охлаждакмцей среды, образованными ленточными витками, и с уменьшающимся в направлении к токоподводящему наконечнику числом витков , при этом смежные катушки имеют противоположное направление на (П вивки, а в корпусе мундштука выполнены канал для охлаждаквдей среды и соединенные с ним череэ дросселирующие отверстия расширительные камеры, .каждая из которых соединена с одним из спиральных каналов катушек , при этом диаметры дросселирующих отверстий пропорциональны. длинам спиральных каналов. С 00 О5 ю

С0О3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3399334/25-27 (22) 16.02.82 (46) 15.08.83. Бюл. В 30 (72) В.И. Матяш, В.,Д. Кузнецов и И.Н; Красников (71) Киевскйй ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистичес-.:. .кой революции. .(53) 621.791 .75.034(088.8) (56) 1. Бельфон M.Ã., Патон B.Е.

Оборудоваиие для дуговой и шлаковой сварки и наплавки. М., "Высшая школа", 1974, с. 77, рис. 65.

2. Черныш В.П. и др. Устройства ввода управляющего магнитного поля при сварке с применением электромагнитного перемешивания жидкого ме- талла ванны. - "Сварочное производство", 1977, 9 11 с. 53,, рис.5.

3, Патент США )) 3783233, кл. 219-130, 01.01 ° 74.

4. Черныш В.П. и др. Устройства ввода управляющего магнитного поля при сварке с применением электромагнитного перемешивания жидкого металла ванны. — "Сварочное производство", 1977, Р 11, с. 53, рис. 6 (прототип).

9(51) В 23 К 9/08 //. В-23.К 9/18 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ CBAPKH ПЛАВЯТ(ИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОЙ ДУГОЙ, содержащее мундштук с .токоподводящим наконечником и корпусом из ферромагнитного материала, на котором расположена обмот ка электромагнита, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и удобства в эксплуатации, обмотка выполнена из нескольких изолированных ленточных катушек со спиральными каналами для охлаждающей среды, образованными ленточными витками, и с уменьшающимся в направлении к токоподводящему наконечнику числом витков, при этом смежные катушки име- I ют противоположное направление нанивки, а в корпусе мундштука выполнены канал для охлаждающей среды и соединенные с ним через дросселирующие отверстия расширительные камеры, каждая из которых соедине.на с одним из спиральных каналов ка. тушек, при этом диаметры дросселирующих отверстий пропорциональны. длинам спиральных каналов.

10348б2

10

Изобретение относится к сварке и может быть использовано преимущественно при сварке под флюсом плавящимся электродом в аксиальном магнитном поле.

Известны мундштуки для сварки плавящимся электродом, предназначенные для направления электрода в сварочную ванну и для подвода к не-, му тока и содержащие корпус с каналом для направления проволоки и разные по конструктивному выполнению токоподводы, которые для улучшения качества металла шва, дополнительно снабжены устройствами соз- дания и ввода в зону сварки управляющих аксиальных магнитных полей.

Токоподвод и электромагнит ввода поля представляют собой два независимых узла. Сердечник электромагнита выполнен из трансформаторной стали, что в некоторой мере снижает его нагрев вследствие вихревых токов (11 и (2).

Однако эти устройства в значительной мере разогреваются от телла дуги, а электромагнит, кроме того, - током, протекающим по обмотке. Охлаждение предусматривается лишь естественное, что делает невозможным использование указанного мундштука в течение длительного времени. Кроме того, габариты уст-. ройства настолько велики, что значительно снижают его маневренность

Известен охлаждаемый сварочный пистолет с дополнительным каналом для подачи воздуха. Этот канал образован наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью кожуха. Таким обраэом, воздух, про". ходящий по этой полости, охлаждает как поверхность корпуса, так и поверхность кожуха (3J.

Однако эффект охлаждения здесь недостаточен, так как такое решение позволяет лишь активно разгородить и уменьшить теплопередачу от корпуса к кожуху либо достаточно охладить кожух. Внутренние же части инструмента при длительной работе будут горячими.

Наиболее близким по техническбй сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для сварки плавящимся электродом магнитоуправляемой дугой, содержащее мундштук .с токоподводящим наконечником и корпусом из ферромаг":: нитного мамериаЯа, на котором расположена обмотка электромагнита.

Корпус выполнен с водоохлаждающей рУбашкой. В верхней части предусмотрено место для крепления к головке сварочного аппарата. Электродная проволока в зону сварки проходит Ферез канал, выполненный вдоль оси мундштука. Применение в качестве охлаждающей среды - жидкости позволяет активно охлаждать корпус мундштука (41.

Однако применение жидкости в качестве охлаждающей среды опасно как с точки зрения технологии, так и в отношении безопасности работы, так как в случае прорыва подводящих магистралей либо нарушения герметичности соединений происходит заливание места сварки жидкостью, что приводит к дефектам. в сварном соединении и может быть причиной ожогов оператора-сварщика.

Кроме того, эффективное охлаждение корпуса мундштука не является достаточным условием для охлаждения обмотки электромагнита, так как эффективно охлаждаются лишь те слои обмотки, которые находятся в непосредственном соприкосновении с корпусом, остальные же витки охлаждаются за счет теплопередачи от более нагретых к менее нагретым слоям. Это не позволяет применять достаточное количество слоев обмотки и поэтому такие электромагниты имеют значительную длину, что также отрицательно сказывается на коэффициенте полезного действия такого устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и удобства в эксплуатации устройства.

Цель достигается тем, что в уст« ройстве для сварки плавящимся электродом магнитоуправляемой дугой, содержащем мундштук с токоподводящим наконечником и корпусом из ферромагнитного материала, на . котором расположена обмотка электромагнита, обмотка выполнена из нескольких изолированных ленточных катушек со спиральными каналами для охлаждающей среды, образованными ленточными витками, и с уменьшающимся в направлении к токоподводящему наконечнику числом вит-. ков, при этом смежные катушки имеют противоположное направление навивки, а в корпусе мундштука выполнены канал для охлаждающей среды и соединенные с ним через дросселирующие отверстия .расширительные камеры, каждая из которых соединена с одним из спиральных каналов катушек, при этом диаметры дросселирующих отверстий пропорциональны длинам спиральных каналов.

Противоположное направление навивки смежных катушек позволяет конструктивно расположить их концы то внутри, то снаружи катушки, что позволяет короткими перемычками соединить все катушки. Это обеспечивает достаточную компактность обмотки электромагнита, устраня.ет перекрещивание соединительных элементов, что сохраняет заданное направление протекания тока, упро-, щает систему охлаждения каждого витка.

Применение воздушной системы охлаждения взамен водяной упрощает его эксплуатацию за счет исключения второго (сливного ) шланга, что, кроме, того, улучшает маневренность мундштука, причем исключается вероятность заливания места сварки водой. Принудитель=

-ная система охлаждения корпуса и каждого витка катушек делает мунд-. штук способным работать длительное время, исключается воэможность перегрева отдельной части обмотки или ее отдельных витков, что значительно повышает надежность самого устройства.

Уменьшающееся число витков кату= шеи в направлении к токоподводящему наконечнику позволяет улучшить обзор эсны сварки, а также обеспечивает применимость мундштука в труднодоступных местах, таких как угловые швы, толстолистовые конст-рукции с глубокой разделкой и т.п.

Меньшему количеству витков катушки соответствует меньшее сопротивление прохождению по ней потока . воздуха. Поэтому против катушки с меньшим. сопротивлением воздуху вы, полнено меньшее дросселирующее отверстие, что позволяет уравнивать потоки воздуха, а .также степень охлаждения каждого витка.

На фиг. 1 показан мундштук, осевое сечение; на фиг. 2 - .разрез A-A ..на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Мундштук состоит из корпуса выполненного иэ ферромагнитного материала, на котором размещены .токоподводящий наконечник 2 с токо подводом 3, обмотка электромагнита, собранная из катушек 4, .и уплотнительных резиновых прокладок 5 и кронштейна б. Кронштейн б служит для укрепления сварочного мундштука на сварочной головке, кроме того, в него ввинчены винты 7, которые сжимают весь набор катушек 4 и прокладок, обеспечивая тем.самым герметичность их соединения. В корпусе 1 выйолнен канал 8 для направления сварочной проволоки с предупреждающей его изаос сменной втулкой 9 и канал 10 для подведения охлаждающей среды (сжатого газа) . На нижнем конце канала 8 для направления сварочной проволоки выполнена резьба 11, куда» ввинчен токоподводящий наконечник

2, прижимающий токоподвод 3, выполненный с отверстием для подсо1034862! единения сварочного кабеля 12.

Дросселирующие отверстия 13, выполненные в корпусе 1, соединяют ка.нал 0 для подвода сжатого воздуха с расширительными камерами 14.

5 Каждая из расширительных камер 14 соединена со спиральным каналом одной из катушек 4.

Витки катушек 4, выполненные из медной полосы, одним краем защем1а лены в каркасе катушки и находятся на определенной дистанции друг от друга. Этим обеспечивается изоляция витков н в то же время между витками образуется спиральный канал, который предназначен для пропускания воздуха из расширительной камеры 14 в атмосферу. Витки выполнены иэ тонкого листа, что значительно увеличивает поверхность теплообмена по сравнению с витками круглого сечения такой же проводимости. Направление навивки смежных катушек противоположное. Таким образом, перемычки 15 и 16 соединяют .конец одной катушки 4 с началом .25 другой катушки 4 по кратчайшему пути. Расширительные камеры 14 от-. .,делены одна от другой резиновыми прокладками и основанием катушек

4, что позволяет направлять воз3{) дух из каждой камеры 14 строго по определенному каналу катушки 4 °

Длина канала каждой катушки 4 определяет сопротивление его прохождению воздуха. Для улучшения маневренности, увеличения возможного угла наклона мундштука либо применения его при сварке в разделку, а также увеличения угла обзора катушки .4 имеют различное количество витков, а следовательно, сопротив4О ление каждой катушки 4 прохонддению воздуха различно. Дросселированне воздуха, определяемое разницей давлений до и после дросселирующего"отверстия, поэтому тоже

45 может быть .разным. Для управления потоком воздуха во всех катушках диаметры дросселирующих отверстий

13, выполненных в корпусе, различной величины. Против катушки 4 с

5П:меньшей длиной спирального канала выполнено отверстие с меньшим диаметром и наоборот; Штуцер 17 ., служит для закрепления воздухопод. водящей трубы, токоподводящие шины 18 и 19 — для питайия электро магнита.

В процессе работы сжатый воздух по штуцеру 17 поступает в канал 8 и оттуда через дросселиру60 ющие отверстия 13 в расширительные камеры 14 ° При этом происходит ади;абатическое расширение сжатого воз духа и он охлаждается. Охлаждае-

;май таким образом воздух омывает . корпус мундштука и устремляется в

1034862 спиральный канал катушки 4 электромагнита и через него выходит в атмосферу. При этом происходит активный отбор тепла от корпуса 1 мундштука и витков электромагнита, причем кажцый виток обдувается потоком воздуха с двух сторон, что позволяет значительно снизить температуру нагрева витков катушек 4 электромагнита.

При подаче напряжения на токопод- 10 вод 3 и включения механизма подачи проволоки происходит возбуждение сварочной дуги между проволокой и изделием. При перемещении мундштука вдоль линии стыка образуется сваркой шов в результате кристаллизации объемов распЛавленного металла. При питании обмотки электромагнита от специального источника питания магнитное поле, сконцентрированное под ферромагнитным корпусом мундштука, вводится в зону сварки и его взаимодействие с током расплава сварочной ванны приводит к перемешиванию ее в процессе кристаллизации.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить индукцию магнитного поля на

40% и значительно повысить срок службы.

Применение воздушного охлаждения позволяет избавиться от питания сварочного поста очищенной водой и позволяет применять практически в неограниченных условиях: цехо- вых, монтажных, полевых. Кроме того, устранена вероятность заливания места сварки водой.

10348б2

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Н. Киштулинец Техред A.Бабинец

Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Эаказ 5721/13 Тираж 1106

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5