Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов

Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1782970

f м г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.03.79 (21) 2742575/25-27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано30.11.80. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 30.11.80 (51)М. Кл.

В 23 К 9/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791. ,754 (088.8) В.A. Косович, М,Н, Куприн, A.È. Маторин и В.С. Седых (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Волгоградский политехнический институт

1 (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОИ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ

ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к злектродуговой сварке с использованием защитных газов, в частности к горелкам для дуговой сварки неплавящимся электродом.

Известны горелки, включающие кор пус, неплавящийся вольфрамовый электрод, цангу для его крепления систему гавоподвода и соппо (Г)(2 .

Простота конструкции, небольшие размеры и удовлетворительная газовая защита зоны сварки обусловили широкое применение этих горелок для сварки в среде инертных газов алюминия и его сплавов, титана, магния и т.д. 15

Однако эти горелки имеют существенный недостаток: рабочий конец электрода выходит за нижний срез сопла на 5-10 мм и более (так называемый открытый вылет электрода), это 20 необходимо для наблюдения за зоной сварки и для предупреждения перегрева горелки. В результате открытая дуга плохо стабилизирована в пространстве, наблюдает- 25 ся ее блуждание при сварке на малых токах. Кроме того, откры-. тая дуга в среде инертных газов имеет конусную форму- (с большим основанием на свариваемом материале), З() что обуславливает низкую концентрацию энергии в пятне нагрева и,вслед" ствие этого, малую глубину проплавления.

Известна горелка для аргоно-дуговой сварки вольфрамсвым электродом, в которой открытый вылет электрода уменьшен, что позволило стабилизировать положение дуги скоростным потоком аргона, протекающим через щелевой зазор между соплом и держателем электрода (3). °

Однако необходимая для стабилизации дуги высокая скорость газового потока обуславливает турбулентный характер его истечения, что приводит к ухудшению его защитных свойств.

Кроме того, для этой горелки характерна малая глубина проплавления изза низкой концентрации энергии в пятне нагрева.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к Изобретению является горелка для дуговой сварки в среде защитных газов, содержащая корпус с установленным в нем цанговым узлом крепления нвплавящегося электрода (электрододержателем), сопло, укрепленное на корпусе через соосную электроду изоляцион782970 ную втулку, а также трубчатый экра нирующий элемент, установленный соосно электроду и выполненный из ту"гсплавкого материала, например, кварца (4).

Горелка снабжена асбестовой прокладкой для герметизации трубчатого экранирующего элемента, а в полости изоляционнсй втулки, выполненной с внутренней резьбой, установлена гайка с наружной резьбой и проточкой на ее торце;цля асбестовой прокладки, при этом трубчатый экранирующий элемент выполнен с воронкообразным концом, расположенным в полости изоля" циойной втулки под асбестовой прокладкой °

Недостатком этой горелки являвлся также малая глубина проплавления вследствие низкой концентрации энергии в пятне нагрева, так как дуга практически не обжата газовым потоком, который проходит в полости, образованной стенками сопла и трубчатого экранирующего элемента.

Целью изобретения является псвышение производительности процесса сварки путем увеличения глубины проплавления.

Это достигается,тем, что в горелке для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащей корпус с расположенным

" в нем электрододержателем и закрепленным на нем соплом, в котором соосно электроду установлен цилиндрический трубчатый элемент, выполненный из тугоплавкого материала, рабочий торец электрода расположен в полости трубчатого элемента на расстоянии, равном 0,5-5,0 диаметра электрода от среза трубчатого элемента, внутренний диаметр трубчатого элемента равен 1,1-4,0 диаметра электрода, а толщина стенки трубчатого элемента равна 0,1-1,0 диаметра электрода.

Трубчатый элемент обеспечивает сжатие столба дуги, так как часть дуговОго разряда находится в полос-, ти трубчатого элемента. При этом повьааается плотность энергии в столбе дуги, ее устойчивость, стабильность формы и положения в пространстве.

Это приводит к росту теплового воздействия на свариваемый материал и в результате к увеличению глубины пропйавления. Наличие цилиндрического трубчатого элемента препятствует турбулизации потока защитного газа, удлиняет направленное истечение его и обеспечивает ламинарное истечение потока газа.

В то же время этот элемент не мешает наблюдению эа зоной сварки, так как его внешний диаметр невелик.

На фиг.1 изображена горелка, разрез; на фиг.2 - разрез А-Л на фиг.1.

1 орелка включает корпус 1, внут1.и которого размещен электролодержатель, выполненный в виде цанги, системы водяного охлаждения и гаэоподвода (не показаны), сопло 2, вольфрамовый электрод 3 н трубчатый элемент 4.Чтобы элемент 4 мог выдержать бе расплавления интенсивный тепловой поток через его стенку (в результате излучения и конвективной теплоотдачи столба дуги), он выполнен из вольфрама или дугового тугоплавкого материала.

Для получения максимального эффекта сжатия столба дуги рабочий торец электрода 3 находится в полости трубчатого элемента 4 и отстоит от его среза на 0,5-5,0 диаметра электрода.

При расположении торца электрода на расстоянии, меньшем 0,5 диаметра

20 электрода, эффект сжатия уменьшается, "При расстоянии, большем 5,0 диаметра электрода оказывается черезмерной длина дуги, что, во-первых, приводит к большим потерям ее мощности излучением, во-вторых, вызывает необходимость в специальном источнике питания с повышенным (B сравнении со стандартными) напряжением холостого хода.

Для центрирования трубчатого элемента относительно сопла 2 и электрода 3 и фиксации его в нужном положении служат керамические или металлические кулачки 5. Чтобы исключить возбуждение дуги между свариваемым

35 металлом и торцом трубчатого элемента 4, последний изолирован от токоведущих частей горелки.

Для получения необходимого эффекта сжатия дуги и ее стабилизации

4О в пространстве внутренний диаметр трубчатого элемента 4 составляет

1,1-4,0 диаметра электрода: при меньшем диаметре трубчатого элемента

4 его стенка начинает плавиться под действием тепла дуги, при большем4 уменьшается эффект сжатия и затрудняется наблюдение за зоной сварки.

Толщина стенки трубчатого элемента составляет 0,1 1,0 диаметра электрода: при меньшей толщине стен50 ки трубчатый элемент .4 быстро разрушается при случайном закорачивании дуги на его стенку, при большей— затрудняется теплоотвод от стенки и последняя начинает плавиться. Beу личина. зазора между соплом я трубчатым элементом 4 выбирается из обычных соображений и определяется необходимой площадью эоны газовой защиты свариваемого материала.

Горелка работает следующим образом.

При автоматической сварке горелка устанавливается вертикально, если сварка осуществляется без прнсадочного материала, или под углом 70-80

782970

Конструктивные параметры

Длина дуги, мм

Глубина проплавления, MM

Площадь проплавления, 2

Ток дуги, A

I нутренний диаметр асадка, мм

Тип горелки

Диаметр электро да, мм

Толщина стенки насадка мм асст. ежду орцами лектроа и наадка, мм

4,0

Оп исыв ае ма я

Известные

1,0

2,0 4,0

75 2,7 12,5

8,0

2,0

75 1,5 6 1

8,0

Формула изобретения

50 к оси шва, если необходима подача присадочного материала. При ручной сварке этот угол может быть меньше 60-75, Дуговой разряд между электродом и свариваемым иэделием возбуждается с помощью осциллятора. Стенка трубчатого элемента 4 оказывает, сжимающее действие на столб дуги, при этом повышается концентрация энергии в столбе дуги и в пятне нагрева. Кроме того, стенки элемента

4 препятствуют блужданию дуги и в результате стабилизируется ее положение в пространстве (по этой причине отпадает необходимость в обычной конической заточке рабочего торРезультаты испытаний описываемой горелки говорят о высокой эффективности ее внедрения путем повышения производительности сварки в 1,5-2 ра- 3$ за, обусловленного большей глубиной проплавления свариваемого материала, что дает воэможность в ряде случаев вести сварку без разделки кромок, в других — вести сварку на повышенных 40 скоростях.

Горелка для дуговой сварки непла. вящимся электродом может широко использоваться при сварке алюминия, магния, титана и его сплавов, а также других химически активных при наг- 45 реве металлов и сплавов.

Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая корпус с расположенным в нем электрододержателем и закрепленным на нем соплом, в котором соосно электроду установлен цилиндрический трубчатый элемент, выполненный из тугоплавкого материала, отличающаяся тем, что, ца электрода 3 и исключается о условленный такой заточкой непроизводительный расход вольфрама). Приса-- дочный материал вводится в зону сварки со стороны, про".èâîïîëîæíîé наклорелки C BTQA cTopoHH максим расстояние между срезом трубчатого элемента и свариваемым изделием.Стабилизация положения дуги и повышение плотности энергии в Столбе дуги и актинном пятне на изделии значительно повышает эффективность его нагрева, в результате чего увеличивается глубина проплавления.

Результаты испытаний горелки приведены в таблице. с целью повышения производительности процесса сварки путем увеличения глубины проплавления, рабочий торец электрода расположен в полости трубчатоrо элемента на расстоянии, равном

0,5-5,0 диаметра электрода от среза трубчатого элемента, внутренний диаметр трубчатого элемента равен 1,14,0 диаметра электрода, а толщина стенки трубчатого элемента равна

0,1-1,0 диаметра электрода, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бродский A.ß. Аргоно-дуговая сварка вольфрамовым электродом. М., Машгиз, 1967, с.-135-146.

2, Киселев С.Н. и др. Газоэлектрическая сварка алюминиевых сплавов.

М.,"Машиностроение",1972, с. 47-49.

3. Вайнбойм Д.И., Ратманов Ж.В.

Усовершенствование ручной аргоно-дуговой сварки алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом током обратной полярности. Сварочное производство, 1976, 9 12, с. 17-19 °

4. Авторское свидетельство СССР

Ф 592540, кл. В 23 К 9/16, 1975.

-2

4-A

Ф ие.2

Фиг.

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Г. Улыбина Техред Н. Ковалева Корректор Н. Григорук

Заказ 8434/13 Тираж 1160 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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