Способ плазменной сварки плавящимся электродом и плазмотрон

Способ плазменной сварки плавящимся электродом и плазмотрон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: автоматическая сварка и наплавка в среде защитных газов. Сущность изобретения: в способе плазменной сварки плавящимся электродом, который подают через неплавящийся кольцевой электрод в сжатую дугу, газ подают двумя концентричными потоками, внешний из которых подают на срез кольцевого электрода . Углы подачи газовых потоков устанавливают одинаковыми в соответствии с выражением 32° а 38°, а расстояние между потоками по вертикали h на выходе из сопел устанавливают соответствии с выражением 0,.7D, где D - диаметр выходного канала кольцевого электрода , равный 4-6d. где d - диаметр плавящегося электрода. 2 с.п. и 2 з.п., 1 табл. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 10/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4890916/08 (22) 17.12.90 (46) 15.05.93, Бюл, ¹ 18 (71) Черкасское научно-производственное обьединение по защите металлов от коррозии, сварочному и раскройно-заготовительному производству "Комплекс" (72) В.И.Каика, В.Л.Ронский, ЛЛ .Кузьменков, Н,И.Шинкаренко и А.А.Ефименко (73) Черкасский НПО "Комплекс" (56) Патент США N 3612807, кл, В 23 К 9/00, 1971, (54) СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ПЛА. ВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ И ПЛАЗМОТР0Н (57) Использование: автоматическая сварка

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано для автоматической сварки и наплавки в среде защит ных газов.

Целью изобретения является повышение стойкости неплавящегося электрода и стабильности процесса сварки.

На фиг. 1 изображен плазмотрон, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 — плавящийся электрод, сечение

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4- изображена втулка, сечение Б-Б на фиг, 1; на фиг. 5 — схема подачи плазмообразующего газа.

В способе плазменной сварки плавящимся электродом, при котором плавящий ся электрод подают через неплавящийся трубчатый электрод в сжатую дугу, возбуждаемую между неплавящимся трубчатым

„„ЯЦ„„1816250 АЗ и наплавка в среде защитных газов. Сущность изобретения: в способе плазменной сварки плавящимся электродом, который подают через неплавящийся кольцевой электрод в сжатую дугу, газ подают двумя концентричными потоками, внешний из которых подают на срез кольцевого электрода. Углы подачи газовых потоков устанавливают одинаковыми в соответствии с.выражением 32 < a < 38, а расстояние между потоками по вертикали h на выходе из сопел устанавливают р соответст-, вии с выражением 0,9D>h>0.70, где 0— диаметр выходного канала кольцевого электрода, равный 4 — 6d. где d — диаметр плавя- щегося электрода. 2 с.п. и 2 з.и., 1 табл. 5 ил. электродом и иэделием, поток плазмообрЪзующего газа разделяют и по соплам под- а ают одну часть внутри канала трубчатого . (ф электрода, а вторую часть потока подают д снаружи, на срез канала трубчатого электрода, обе части потока плазмообразующего газа подают к плавящемуся электроду под одинаковым углам к горизонтальной плоскости, причем расстояние между верхним С) . потоком газа и нижним потоком газа по вер-, тикали устанавливают исходя из соотноше- . ния: ()

0,90 > h > 0,70 где h — расстояние между потоками плазмо- . образующего газа по вертикали;

D — диаметр выходного канала трубчатого электрода, на срез которого подается часть потока плвэмообразующего газа, 1816250

Величина 0 устанавливается в зависимости от диаметра плавящегося электрода и принимается равной 6-4d, где d — диаметр плавящегося электрода, т,е, чем тоньше плавящийся электрод, тем эта величина меньше, Угол подачи потоков плазмообразующего газа устанавливают в зависимости от

0 и определяют из выражения

32 < а< 38О, где а- угол подачи потока плазмообраэующего газа в направлении плавящегося электрода..

Часть потока плазмообразующего газа, подаваемого внутрь канала трубчатого неплавящегося электрода разделяется на "Н"ное количество потоков (струй), часть их направляется по касательной к плавящемуся электроду, а часть перпендикулярно к плавящемуся электроду. Пример. Производилась плазменнодуговая сварка в среде аргона технического алюминия толщиной 8,0 мм, проволокой марки AK-5, диаметром 2,0 мм с использова, нием устройства для обеспечения данного процесса.

Величина тока плазменной дуги принималась в пределах J<>.=120-350 А, величина тока дугового разряда — А=80-200 А.

Расход плазмообразующего газа, подаваемого на срез полого канала трубчатого неплавящегося электрода, составляет 8-12 л/мин, подаваемого внутрь полого канала — 0,4-0,5.л/мин, Вылет алектрода устанавливается в пределах 30-35 мм.

Результаты сварки сведены в таблицу, Наилучших результатов удавалось получить при величинах: 0,90 > h > 0,70 и 32 <

< а <38О.

Плазмотрон содержит корпус 1. в котором на резьбе установлен сменный неплавящийся электрод 2 с полым каналом 3 и каналом 4, в который вставляется сменная изоляционная втулка 5. В изоляционной трубке 5 выполнена полость 6 с конусной частью 7. В полость 6 помещается токопровод 8 с центральным отверстием 9 для направления плавящегося электрода 10. который через токоподвод 8, изоляционную втулку 5 (через ее центральный канал 11) и полый канал 3 трубчатого электрода 2 подается в сжатую плазменную дугу 12...

° Конусообразное образование в полости

6 соединено каналами 13 и каналами 14, выполненными на периферии изоляционной втулки 6. На конусной, части втулки 6 выполнены каналы 15. направленные по касательным к каналу 11, К корпусу 1 с помощью резьбы (на черт. не показана) крепится насадка 16 плазмообразующего сопла 17 и насадка 18 сопла 19 . для подачи защитного газа. Подающий механизм плавящегося электрода на чертеже не показан. Позицией 20 показан поток плазмообразующего газа, подаваемый во внутрь полого канала 3 трубчатого электрода 2.

Позицией 21 показан поток плазмообразующего газа, подаваемый на срез канала

3 трубчатого электрода, Позицией 11 обоз"5 начено изделие. . Процесс сварки осуществляется в следующей последовательности.

Плавящий электрод 10 поднят иэ плазменной горелки и оставлен в верхней части канала 11.

Поток плазмообразующего газа 20 подают по каналам 14 и 15 внутрь полого канала 3 трубчатого элекрода 2 под углом к горизонтальной плоскости (срезу изоляци25 анной втулки 5 и по касательной к центральному каналу 11), Часть газового потока 20 направляется по каналу 13 в конусную часть 7 полости 6.

Так как канал 11 выполнен с диаметром большим, чем диаметр канала 9. то плазмообразующий газ из конусной части 7 устремится в пространство между стенками канала 9 и плавящимся электродом 10,. со- . здавая благоприятные условия для продвижения плавящегося электрода 10 по каналу

11. Одновременно наличие давления в конусной части 7 не даст возможности попадания воздуха в горелку по каналу 9 токоподвода 8.

40 Второй поток плазмообразующего газа

21 подают на срез нижней части канала 3 плавящегося электрода 2 под углом а к срезу. Так как углы подачи потоков 20 и 21 плазмообразующих газов одинаковы и выбраны согласно соотношениям, определяемым расстоянием 0 между нижними срезами каналов 15 и расстоянием межДу входом потоков 20 и 21 в канал 3 неплавящегося электрода 2, то поток 20 плаэмооб50 разующего газа. незначительно закрученный вокруг плавящегося -электрода, в процессе движения, достигнув противоположной стенки канала 3 на определенной высоте, возвратится у центру канала параллельно лотоку 21 плазмообразующего газа и будет препятствовать втягиванию дуги в канал 3 и одновременно не будет "сдувать." столб плазменной дуги.

Одновременно с подачей плазмообразующего газа по соплу 19 подается поток 21

1816250

Продолжение таблизащитного газа и включается система охлаждения плазменной горелки (устройства).

После этого включают источники питания (не показаны), возбуждают сжатую плазменную дугу (известными в технике способами), прогревают иэделие 22 и подают плавящийся электрод 10. Как только электрод 10 войдет в сжатую дугу, образуется дуга между электродом 10 и изделием 22 и начинается сварка.

Использование предложенного способа сварки и плазмотрона для его осуществления позволяет обеспечить стабильность процесса плазменной сварки и, за счет этого повысить качество сварки при высокой производительности, а также снизить остаточные деформации в сварочном шве по сравнению со сваркой неплавящимся электродом.

Формула изобретения

1. Способ плазменной Сварки плавящимся электродом, при котором плавящийся электрод подают через неплавящийся кольцевой электрод в сжатую дугу, возбуждаемую между неплавящимся электродом и изделием, газ подают двумя концентричными потоками в направлении к плавящемуся электроду под углом к горизонтальной плоскости, внешний из которых подают на срез кольцевого электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости неплавящегося электрода и стабильности процесса сварки, углы подачи газовых потоков устанавливают одинаковыми в соответст-. вии с выражением 32 < а < 38, а расстояние h между потоками по вертикали на выходе из сопл устанавливают в соответствии с выражением 0,90 - h 0.70, где D

4-бсср диаметр выходного канала кольцевого электрода. d — диаметр плавящегося электрода.

5 2.Способпоп.1,отличающийся тем, что внутренний поток подают по касательной к плавящемуся электроду, а внешний поток — перпендикулярно к плавя щемуся электроду.

10 3. Плазмотрон, содержащий внутреннее сопло для подачи плазмообразующего газа, наружное сопла для подачи защитного газа, трубчатый неплавящийся электрод с установленной в нем изоляционной втул15 кой, образующей канал для направления плавящегося электрода, а также токоподвод для плавящегося электрода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости неплавящегося электрода и ста20 бильности процесса сварки, изоляционная втулка выполнена с периферийными каналами, в торце изоляционной втулки со стороны нерабочего торца горелки выполнена полость изоляционной вт-улки Со стороны

25 рабочего торца горелки выполнен в виде усеченного конуса с каналами на его поверхности, направленными по касательной к каналу для направления плавящегося электрода и сообщающимися с периферийными

30 каналами, а токоподвод расположен в упомянутой полости.

4. Плазмотрон по и. 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в полости изоляционной втулки со стороны рабочего торца горелки выпол35 нены радиальные отверстия. сообщающиеся с периферийными каналами изоляционной втулки, 1816250 (e

1 816250

Составитель Г.Квартальнова

Техред М.Моргентал Корректор: С.Патрушева

Редактор В.Фельдман

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1648 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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