Способ определения качества защиты дуговой атмосферы и устройство для его осуществления

Способ определения качества защиты дуговой атмосферы и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для изучения технических характеристик сварочных горелок. Сущность изобретения; в сопле сварс-шой горелки устанавливают фитиль и подают через сопло воздух, а перпендикулярно потоку воздуха подают ламинарный поток кислорода со скоростью, равной скорости движения сварочной горелки в реальном процессе. Устройство для осуществления способа выполнено в виде плиты, с одной из сторон которой установлен штатив для установки горелки, а с другой - газораспределительная камера для подачи кислорода. 2 с,п. ф-лы, 1 ил.

ИХ, > 1754375 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 31/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ” " -" =" .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4674772/08 (22) 06.04.89 (46) 15.08.92. Бюл, N. 30

: (71) Луганский машиностроительный институт (72) В.В.Калюжный (56) Патент ГДР N. 142919, кл, G 01 F 1/22, 1980.

Заявка Японии N 57-62872, В 23 К 9/16, 1982. (57) Использование: для изучения технических характеристик сварочйых горелок, Сущность изобретения: в сопле сварочной горелки устанавливаютфитиль и подаютчереэ сопло воздух; а перпендикулярно потоку воздуха подают"ламинарный поток кислорода со скоростью, равной скорости движения сварочной горелки в реальном процессе. Устройство для осуществления способа выполнено в виде плиты, с одной из сторон которой установлен штатив для уста- новки горелки, а с другой — гаэораспределительная камера для подачи кислорода. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА

ЗАЩИТЫ ДУГОВОЙ АТМОСФЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сварочному ного сечейия поток, равный разности отнопроизводству, а именно к способам и уст- шения максимального расхода на квадрат ройствам, предназначенным для onðåäåëå- давления и коэффициент, зависящий от рония технических характеристик сварочнЫХ да газа, численные значения которогО опрегорелок, применяемых при дуговой сварке в делены для различных газов. защитном газе. При этом способе контроля отсутствует

Известен способ контроля потока за- автоматическая корректировка подачи защитного газа с применением известных щитного газа, а устройство имеет низкую преи.существенно многоступенчатых мемб- надежность в работе, так как состоит из, ранных редукторов, газовых счетчиков, большого количества сложных механичедроссельных клапанов и сварочных уст- ских узлов. ройств для стабилизации условий сварки и Наиболее близким к предлагаемому явпотерь газа. Для этого на первой ступени ляется также способ и устройство для конредуктором создается давление газа, кото- троля качества защиты сварочной ванны от рое в своем абсолютном значении превыша- кислорода и азота воздуха йри дуговой сварет максимально ожидаемое сопротивление . ке. Способ определения качества дуговой потока последовательно включенных csa- . атмосферы заключается в фиксации сигнарочных устройств, На второй ступени газ ла, поступающего иэ зоны защиты, создаваподпостояннымдавлением проходитчерез емой потоком газа, пропускаемого через показывающий это же давление газовый соплосварочной горелки, В качествесигнасчетчик. На третьей ступени газ направляет- ла используется измеренная плотность ся через последовательно подключенный спектральных линий азота излучения дуги. дроссельный клапан, который в полностью . flo изменению плотности спектральных лиоткрытом состоянии пропускает максималь- ний судят о качестве защиты дуговой атмос1754375 феры. Устройство для реализации этого способа содержит плиту для размещения изделия, горелку с соплом для подачи газа и приемник излучения дуги, анализатор спектра, выделяющий полосу спектра с длиной волны 4630,6 и 5679,6 А, измеритель плотности излучения на этом участке спектра и устройство для подачи звукового сигнала, когда плотность излучения превышает допустимый уровейь присутствия азота в дуге. 10

Так как йри реализации известного способа "регистрируется окись азота, необходимо использовать реальный сварбчный процесс и использовать защитный газ, электроэнергию, образцы, т.е; возникаютдополнительные энергетические и материальные непроизводственные расходы. Кроме того, процесс изучения технических возможностей горелки длителен во времени (апроба15

20 ция на различных скоростях с изменением вылета электрода и т.д,), поэтому известный способ при реализации требует значительных энергетических затрат.

Известный способ имеет- низкйй уровень обьективностй оценки качества защиты, так как пары металла и легирующих элементов в дуге могут вносить помехи в спектральный анализ, а световое излучение дуги вынуждает оператора работать в щитке, что осложняет контроль за показаниями приборов. Кроме того, известный способ инерционен, так как проходит зйачительное количество времени с момента нарушения защиты дуги до вьгработки соответствующего сигнала.

Недостатком устройства является сложность era конструкции, обусловленная наличием сложных узлов, их высокой стоимостью.

Цель изобретения — снижение энерге40 тических затрат, повышение обьективности оценки качества защиты, снижение инерци. онности и упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что со: гласно способу, при котором фйксируют сигнал, поступающий из зоны защиты, создаваемой потоком пропускаемого через сопло сварочной горелки газа, в последнем альном процессе, В качестве сигнала нару- 55 шения качества защиты считают возгорание фитиля. При нарушении защиты зоны сварки, имитируемой потоком воздуха, выходящего из сопла, активный газ воздействует на тлеющий фитиль, воспламеняя его, что. устанавливают тлеющий фитиль и подают 50 через confro воздух, а в зону фитиля перпендикулярно потоку воздуха подают ламинарный поток кислорода со скоростью, равной . скоростидвижения сварочной горелки в рефиксируется наблюдателем, на основании чего производится регулирование потока воздуха, подающегося в горелку.

Устройство определения качества защиты дуговой атмосферы, содержащее плиту для размещения изделия и горелку с соплом для йодачй газа, дополнительно снабжено установленными на плите с двух противойоложных сторон газораспределительной камерой с окном, в котором уста-. новлена газовал линза и штатив для крепления горелки, а горелка снабжена фитилем йсоединена с баллоном сжатого воздуха, Испытуемая горелка устанавливается на штатив и подключается к сжатому воздуху, а в газораспределительную камеру подается кислород(активный газ), имитирующий встречный поток атмосферного воздуха при сварке.

На чертеже показана схема предлагаемого способа определения качества защиты зоны сварки и устройство (вид сбоку) для его реализации.

Устройство содержит плиту 1, под которой размещены плоские баллоны для активного газа 2 и сжатого воздуха 3. На плите 1 установлен штатив 4, в зажим которого устанавливается испытуемая горелка 5. С помощью штатива 4 можно изменять высоту расположения горелки 5 над плитой 1, которая имитирует поверхность свариваемого изделия и угол наклона горелки 5 относительно плиты 1, На плите 1 со стороны, противоположной штативу 4, закреплена газораспределительная камера 6 (далее камера 6) с рассекателем потока 7 активного газа и с окном 8 для выхода активного газа в патрубок 9, который одним концом плотно примыкает к,,камере 6. Второй конец патрубка 9 направлен к горелке 5, закрепленной на штативе 4. В электрододержатель (не показан) горелки 5 установлен фитиль

10, который может быть выполнен из любого материала: войлока, плотного шнура, спрессованных опилок и т.п. К горелке 5 через манометр l1 и редуктор 12 по воздуховоду

13 подводится воздух от баллона 3, Аналогично через манометр l4 и редуктор 15 по воздуховоду 16 активный газ из баллона 2 подводится к камере 6. Устройство предель- . но компактно и размеры позволяют размещать его на лабораторном столе, Сущность способа определения качества защиты атмосферы заключается в следующем.

Перед использованием устройства манометры 11 и 14 тарируют в соответствии-с расходом атмосферного воздуха, поступающего в горелку 5 (литры в минуту), и в соответствии со скоростью движения активного

1754375

20

30

50 газа по патрубку 9, Далее горелку 5 закрепляют на штативе 4 так, как бы она располагалась над свариваемым иэделиам в реальном процессе. Роль свариваемого иэделия выполняет плита 1, При этом штативом 4 фиксируется и высота расположения горелки над плитой 1 и угол ее наклона по отношению к плите 1, Затем поджигают фитиль 10, который начинает тлеть. Открывают редуктор 12, благодаря чему в горелку

5 поступает воздух из баллона 3. Расход воздуха контролируют по манометру 11; . Воздух является имитатором защитного газа, так как в нем присутствует небольшое количество кислорода (в атмосферном воздухе количество кислорода недостаточно для воспламенения фитиля 10). Открывая редуктор 15, заполняют камеру б активным газом, например, кислородом (далее— активный газ — кислород). Благодаря рассекателю 7 кислород равномерно распространяется по камере 6. Заполнив объем камеры 6, кислород через окно 8, в котором установлена мелкоячеистая сетка для выравнивания потока по сечению 0КНВ 8, IlO" ступает в патрубок 9 ламинарным потоком.

Скорость истечения кислорода по патрубку

9 контролируется по манометру 14 и имитирует скорость движения встречного воздуха в сварке, т,е. равняется скорости движения сварочной горелки в режимном процессе (скорость движения кислорода) по патрубку

9 равна скорости сварки, поэтому манометр

14 показывает (протарирован) скорость сварки. Кислород по патрубку 9 поступает к горелке 5, где встречается с потоком воздуха, выходящего из горелки 5. Если воздух выходит иэ горелки слабомощным потоком, то кислород достигает тлеющего фитиля 10, воспламеняет его. При этом фитиль 10 возгорается белым ярким пламенем, что наблюдается оператором визуально. Чтобы загасить горение фитиля 10, достаточно

"отсечь" кислород иэ зоны горелки, при этом увеличивает расход воздуха, поступающего в горелку 5. Изменяя расход кислорода, имитируют изменение скорости сварки, а изменяя расход воздуха имитируют изменение расхода защитного газа, Варьируя расходом воздуха в горелке 5 и расходом кислорода в патрубке 9, а также изменяя пространственное положение горелки 5 штативом 4 относительно плиты 1, можно наиболее полно изучить защитные свойства горелки, Способ предполагает воздействие активным газом на неподвижную горелку, в которую установлен тлеющий фитиль-, который воспламеняется при воздействии ие него кислорода, что возможно только лишь при нарушении зоны защиты, кото )oe11Mãå место при недостаточном расходе воздуха.

Устройство для реализации способа предельно простое. наличие камеры и патрубка позволяет имитировать скорость движения горелки, плита — свариваемое иэделие, штатив — крепление горелки к сварочному автомату. Ни один из известных способов не может обладать отмеченными свойствами, так как необходимо йеремещать сварочную горелку и вынуждает учитывать путь движения горелки, следовательно, увеличивать габариты устройства, либо неподвижная горелка не обдувается активным газом, что вообще не позволяет получать информацию о влиянии скорости сварки на надежность защиты эоны сварки. Ни одно из известных устройств не позволяет имитировать сварочный процесс (в частности, скорость движенил горелки, ее наклон и уровень над изделием) при абсолютно всех неподвижных ее узлах, так как регистрируют сигналы, поступающие от горящей дуги, которая должна перемещаться вместе в горелкой, следовательно, и устройство должно также перемещаться, Пример, Плита выполнена иэ обычной стали размером 500х200х5 мм. Баллоны изготовлены из стали, толщиной 10 мм, имеют размеры 500х200х100 мм (объем 8000 см ) и закачиваются воздухом и кислородом до

100 атм. (кислородный баллон закачивается до 150 атм.), Редукторы используются стандартные: мембраны газовые. Манометры тоже. Камера объемом 1 дм выполнена в виде цилиндра с толщиной стенок 1 мм из листовой стали, имеет размер окна

60х40 мм, которое закрыто ла-;унной сеткой с размером ячеек 0,63 мм . Патрубок выпол2 нен из органического стекла толщиной 2 мм, имеет длину 200 мм, сечение (внутреннее) 40 х 40 мм. Штатив выполнен иэ прутьев диаметром 8 мм и снабжен винтовыми зажимами. В качестве фитиля используется стержень из древесной коры диаметром 3 мм или деревянный стержень, покрытый пеплом табака, который в достаточной степени поддерживает тление.."

К техническим преимуществам предло>кенного решения, по сравйению с прототипом, можно отнести следующее, наглядность способа за счет того, что нарушение качества защиты определяется по воспламенению фитиля; неподвижность всех узлов устройства за счет обдува фитиля активным газом; отсутствие инерционности, так как наблюдение ведется непосредственно за поведением фитиля; простота изготовления эксплуатации и ремонта устройства эа счет того, что оно состоит из

1754375 простых деталей; простота реализации способа эа счет отсутствия редких узлов в устройстве. отсутствия источника питания, образцов; сохранность испытуемого объекта(горелки), так как он не подвержен нагрузкам и воздействию вредных факторов (перегрев от дуги, налипание брызг, замыкания), имеющим место в реальном процессе; способ и устройство не требуют реализации и обслуживания специалистов высокой квалификации благодаря простоте.

Экономический эффект от внедрения изобретения по сравнению с прототипом получают эа счет снижения стоимости устройства (оно состоит из простых деталей, изготовленных из общедоступных материалов), снижения энергоемкости реализации способа (отсутствует расход электроэнергии для источника питания), снижения затрат на реализацию. способа (отсутствуют сварочные материалы, образцы), повышения качества и сокращения времени изучения горелок (широкий диапазон варьирования потоков газов, положения горелки) и за счет улучшения условий работы оператора, Формула изобретения

1. Способ определения качества защиты дуговой атмосферы, при котором фиксируют сигнал, поступающий из эоны защиты, создаваемой потоком пропускаемого через сопла сварочной горелки газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения энерге5 тических затрат, повышения уровня обьективности оценки качества защиты, снижения инерционности, в сопле сварочной горелки устанавливают тлеющий фитиль и подают через сопло воздух, в зону

10 фитиля перпендикулярно к потоку воздуха подают ламинарный поток кислорода со скоростью, равной скорости движения csa- . рочной горелки в реальном процессе, а в качестве сигнала нарушения качества за15 щиты считают возгорание фитиля.

2. Устройство для определения качества защиты дуговой атмосферы, содержащее плиту для размещения изделия и горелку с

20 соплом для подачи газа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения конструк- . ции, устройство снабжено установленными на плите с двух противоположных сторон газораспределительной камерой с окном, в

25 котором установлена газовая линза, и штативом для крепления горелки, при этом горелка снабжена фитилем и соединена с баллоном сжатого воздуха.