Устройство для автоматической двухдуговой сварки неплавящимися электродами

Патент 859077

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ ЯЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву

{Щ заявлено 170876 (23) 2393551/25-27

Соеэ. Сеаетснмх

С щнаайстачаскмх

Расвублнк

<11859077 (51)м. к.з с присоединением эеяекм йоГосударетаемямй комитет ссср ао делам изобретений м открытий

В 23 К 9/30

В 23 К 9/16 (23) йрморнтетОпубликовано 300881. ЬЮллетень Н9 32 (53) УДВ(ог1.791. .754.037 (088 ° 8) Дата опубликования описания 3003,81 (72) Авторы изобретения

В.В.Гринин и М.М.Штрикман (71) Заявмтель

154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДВУХДУРОВОИ

СВАРКИ НЕПЛАВЯЦИИИСЯ ЭЛЕКТРОДАИИ

Изобретение относится к автоматической электродуговой сварке не- плавящимся .электродом в защитных газах, преимущественно.с многослойным. заполнением узких (щелевых) разделок соединений, и может найти применение при изготовлении конструкций из высокопрочных сталей, титановых и алюминиевых сплавов.

Известно использование для сварки иэделий со . щелевымн разделками плоских мундштуков, выполненных из двух сложенных в пакет вольфрамовых пластин суммарной толщины 4 мм с проточкой:под электрод. Такой мундштук ймеет изолирующую трубку, например из жаростойкой керамики, и в процессе сварки вводится. в щелевую разделку; Такие мундштуки предназначены для однодугоаой сварки (1).

Известно использование для сварки яэделий щелевыми разделками горелок оо специальными соплами,. имеющими на- правляющие выступы высотой 5 мм, .обеспечивающими положение неплавящегося электрода по центру щели и .облегчающими ведение процесса сварки. . Такие горелки. снабжены устройством, позвОля а4им изменять вылет электрода в процессе сварки (2). Эти горелки -З0 также предназначены для однодуговой сварки.

Однако известными горелками сварка может вестись лишь в одном.направлении, что затрудняет автоматизацию . многопроходной сварки, требует холостого прогона головки для установки ее в.исходное положение, от чего снижается производительность многопроходной сварки, а также качество шва, так как изменение направления сварки при каждом проходе, которое в данном случае невозможно, способствует дезориентации структуры металла многослойного wsa. Кроме того, приходится возбуждать дугу и прерывать ее на специальных технологических пластинах или припусках в начале и конце каждого прохода (слоя), что такае снижает производительность и качество сварки.

Известно устройство для многопроходной сварки плавящимися электродами, .использующее электроды, направлейиые иа разные кромки (3).

Такое устройство позволяет вести сварку в одном направлении.

Наиболее бляэким к предлагаемому является устройство для автоматической двухдуговой сварки неплавящимися

859077 электродами с подачей присадочной проволоки, содержащее сварочную головку с корпусом, в котором установлены держатели неплавящихся электродов .с ocÿìè, расположенными под углом к оси горелки и в. плоскости, проходящей через эту ось, а также механизм подачи присадочной проволоки, механизм перемещений головки в двух взаимно перпендикулярных направлениях с регулятором перемещений, меха- .низм стабилизации длины дуги и схему управления электроприводами упомянутых механизмов (4).

Однако известное устройство не позволяет выполнять многослойную сварку сталей и титановых сплавов, не устраняет необходимости в холостом прогоне головки в исходное положение и в многократном возбуждении и гашении дуги, поскольку подача присадочной проволоки производится со стороны, расположенной под углом

70-90© к оси горелки. Кроме того, устройство не обеспечивает стабильного провара кромок соединения.

Цель изобретения вЂ” повышение производительности процесса сварки и

Качества сварных швов за счет стабилизации провара кромок соединения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматической двухдуговой сварки неплавящимися электродами с подачей присадочной проволоки, содержащем сварочную горелку с корпусом, в котором установлены держатели неплавящихся электродов с осями, расположенными под углом к оси горелки и в плоскости, проходящей через .эту ось, а также механизм подачи присадочной проволоки, механизм перемещений горелки в двух взаимно перпендикулярных йаправлениях, механизм стабилизации длины дуги и схему управления электроприводом упомянутых механизмов, в ,корпусе сварочной головки по ее оси выполнен канал для направления присадочной проволоки,держатели уста: новлены с воэможностью поворота относительно своей оси и снабжены ме.ханизмом поворота с электроприводом, дри этом электропривод механизмов по, ворота связан с электроприводом механизма стабилизации длины дуги через упомянутую схему управления, в которую введены блоки замера и ста билизации напряжения. на дуге,. а не- плавящиеся электроды выполнены с загнутыми рабочими концами.

На. фиг.1.ñõåìàòè÷íî изображена сварочная головка и расположение ее на иэделии1 на фиг.2 вЂ” то же, поперечное сечение (вид с торца шва); на фиг.З - .автомат, электрическая схемау на фиг.4 - конструктивное выполнение механизма колебаний и стабилизаций длины дугипо горизонта(ЛИf Н . ° а. фиг 5 - кинематическая схема, расположения электродов при их со гласном вращении; на фиг.б - то же, для случая их встречного вращения. устройство содержит сварочную горелку, состоящую из двух изогнутых ц на конце электродов .1, закрепленных в цангах 2 накидными гайками 3, поджимающими цаяги к конусному каналу электрододержателей 4,которые через конические шестерни 5 связаны с о электроприводом через общую шестерню б (фиг.5). Электрододержатели 4 ус тановлены в корпусах водоохлаждаемых токоподводящих подшипников 7, закрепленных на общем корпусе 8, имеющем канал для подачи присадочного металла 9 в сварочную ванну, расположенный по оси горелки. Корпусы токонодводящих подшипников 7 изолированы от направляющих 10 и каретки 11 прокладкой 12,внутри кото2О рой установлена втулка 13, предохраняющая изоляционную прокладку 12 от износа при вертикальном перемещении горелки. Направлячнцие 10 имеют в нижней части полости для размещений .га25 зозащитных устройств 14, закрывающих сверху стык свариваемых деталей 15.

Оси электродов 1 расположены под углом к оси горелки и лежат в плоскости, проходящей через эту ось. В

З() устройство входит механизм подачи присадочной проволоки (не показан), а также механизм 16 перемещений горелки с регулятором перемещений.

Электрододержатели 4 установлены с

З воэможностью поворота относительно своей оси и снабжены механизмом поворота (шестерни 5, 7).и электроприводом.

Электросхема устройства (фиг.3)

40 включает два измерительных устройства для замера и стабилизации напряжения на дуге в процессе колебаний: блок слежения по горизонтали, состоящий из сопротивления t- индуктив45 ной катушки. Д с подстроечным сопро-, тивлением, магнитоуправляемых контактов NK, K„,К,триода Т, сопротивления g,„ койденсатора С и реле Р;

РПГ1; РПГ2 и блок слежения по вертикали, состоящий иэ сопротивления ЯЗ, двух индуктивных катушек Д„ и Д 1 с подстроечными сопротивлениями „ и r<, магнитоуправляемых контактов МК1,МК, К двух триодов Т и Т, двух конфР 1 денсаторов С и С, сопротивлений к „ и k и реле РПВ1, РПВ2 и Р9.

К оме того, электросхема содержит со-. противлениЯ )1 g< для ре улиров ния и вольтметры Ч -Ч для ко трол скорости вращения якоря электродви60 гателей: Я - привода. вертикального пе ремщцения головки, Я - колебаний электродов, Я> - перемещения карет тки и ц

Я вЂ” подачи присадочной проволоки, а т акже переключатели ПП и включате1 ИП1

65 ли B ручного управления) контакты l111

8 59077 и МП2 регулятора перемещений по вы соте и МП5, ИП6 регулятора перемещений по длине шва; группу реле PlР8, обеспечивающих автоматическую работу элементов электросхемы авто» мата в процессе сварки и постоянный магнит ПИ, расположенный в плоскости электродов 1 жестко связанный с ними и взаимодействующий с контактами Кl-КЗ .в процессе колебаний.

Автомат работает следующим образом. °

Изогнутые на конце электроды 1 (эксцентриситет конца электрода вы-. бирается несколько большим максималь,но- возможного расстояния от оси шва до .кромки) закрепляют в цангах 2 а помощью гаек 3 на одинаковый вылет по шаблону так, чтобы оба изогнутые конца были направлены к присадочной проволоке и лежали в одной плоскости, проходящей через оси присадочной проволоки и электродов (фиг.l u

2). При этом расстояние от конца .электрода до прс волоки должно быть не менее 5-7 мм. После настройки электродов.автомат устанавливают на издедке по упорам относительно торца: стыка и закрепляют, при этом плоскость:, проходящая через оси электродов и присадочиой проволоки совпадают с плоскостью симметрии разделки (фиг.2). Головка находится в крайнем нижцем поЛожении. После закрепления автомата на стыке производят настройку регулятора перемещений.

Контакты ИПЬ и МП6 (фиг.З.) устанавливают по указателю длины шва на расстоянии 7-10 мм.от торцов стыка, контакты МП1 - по.указателю глубины разделки (деление: О, при котором обеспечивается заданная высота уси" ления шва 1-3 мм над поверхностью свариваемых кромок),-а контакт МП2, служащий ограничением перемещения вглубь разделки, устанавливают по указателю глубины, в соответствии с толщиной свариваемых кромок.Каретйу

1l ставят в одно из крайних по длине шва положений, при котором срабатывают контакты МП5 или МП6, После подготовки автомата и включения защитного газа с помощью осциллятора возбуждают дежурную дугу 10 }2A на .электродах 1 и проверяют стабильность горения обеиХ Дуг по показаниям ам .перметров (не показаны), После воз-. буждения дежурной дуги на электродах

1 производят проверку работы механизма поворота. электродов и .блока . слежения по горизонтали.

Блок слежения по горизонтали работает следующим способом.

Включением Bl подают сигнаЛ с дуги (напряжение на дуге) через блокировочный контакт Р и сопротивление Й на индуктивную катушку.Д.Если напряжение на дуге больше заданного

Щ с8»9В), регулируется сопротивлением йг ), то магнитоуправляемый. контакт МК и реле P включены.

При включении ПП2 . реле Р3 или Р4 включается и двигатель Я2 поворачивает электроды 1, например . по часовой стрелке. Конец электрода будет приближаться к свариваемой кромке до тех пор, пока напряжение на дуге не станет меньше заданного (Од<8-9В). Как только напряжение на

1О дуге станет меньше заданного, контакт, МК и реле Р выключаются,а реле РПГ 1 и РПГ 2,в зависимости от положения магнита IIN (включено К1 или К2),включитсяу произойдет реверс вращения

-двигателя Я2 прн определенном заданном расстоянии от конца электрода .1 до свариваемой кромки. После реверса двигателя Я2 конец электрода 1 начнет вращаться против часовой стрелки и удаляться от кромки, напряжение на

20 дуге возрастает Щ,>8-9 B) контакт

ЙК и реле Р включаются, реле РПГ1 или

РПГ2 выключаются. Прн подходе электрода к противоположной кромке напряжение на дуге опять упадет (ца<825 9В), контакт МК и реле Р выключится, реле РПГ1 или РПГ2 включится и опять произойдет реверс поворота при заданном расстоянии от конца электрода 1 до второй свариваемой кромк- .

Зр Далее процесс колебания повторяется.

После проверки механизма колебаний включают ток, подачу присадочной, проволоки выключателем В„ и перемещение каретки выключателеМ В3, поскольку. н.о, контакт ип5 или мп6 в крайнем положении включен. Начинается перемещение сварочной головки и аварка. При подходе головки к противоположному.торцу, за 7-10 мм до

4() него (подбирается на образцах по равнбмерному оплавлению кромок на торце) срабатывает, например. контакт МП5.

его н.з. контакт размыкается и отключает реле Р7, которое своим н.з ° кон45 тактом при включенном Вя включает ебмотку реле Pl. Последнее своими н.о..контактами включает двигатель Яl на подъем сварочной головки для выполнения следукюаего прохода. Время разомкнутого состояния н.з. контакта

NH5 и МП6, в течение которого осуществляется подъем, определяется люфтами и инерцией механйзма. первмещения каретки.и зависит от скорости перемещения каретки.:.Поэтому сопротивлением

55 .0„ устанавливают скорость подъема в зависимостй .от скорости сварки та" кой, чтобы за время реверса осуществлялся и подъем на толяину слоя (2-3 мм).. Одновременно.при замыкании

46 н,о. контакта ИИ5 включается реле

Р5 и своими и .з. контактами выключит реле Ф 6, осуществятся, реверс перемещения каретки..Начнется сварка следу ющего прохода s противоположном иап65 равлении до тех пор, пока не срабо859077 тает контакт МПб и т.д. Высоту подъема головки при реверсе каретки выбирают несколько. больше требуемой величины, а точная .подстройка длины дуги (по вертикали) осуществляется автоматичес ки .при перемещении гсловки из крайнего положения н.з. контакты МП5 и МП6 включат реле Р7, которое своими- н.з. контактами отключит реле Рl (прекращается подъем)., а.своими н.о. контактами подготавливает цепь подачи сигнала (напряжения с дуги) .через р на блок слеження по вертиЬ. кали.

Блок слежения по вертикали работа- ет лишь когда. включено реле Р при прохождении электрода через ось шва, когда замкнут контакт КЗ, В обЛасти, удаленной от оси шва, блок слежения по вертикали отключен. Работа блока слежения по вертикали аналогична ра- 2() боте блока слежения по горизонтали.

Если напряжение на дуге меньше задан його (Ug 10-12В) то контакт МП2 и ре.ле РПВ2 выключены1 реле Р2 при вклю1ченном Всл включено, и двигатель Яl поднимает головку вверх до тех пор, ока напряжение на дуге не достигнет заданного (Vp 10-129), которое подбирается сопротивлением R . Если же напряжение на дуге больше заданно- ЗО го (0p >10-12В), то срабатывает контакт МК1 и реле РПВ1 и Рl. Двигатель

Я2 опускает головку до тех пор, пока напряжение на дуге не достигнет заданного. При этом контакт МКl реле

РПВ1 и Рl выключатся.

По окончании сварки последнего. (верхнего) прохода срабатывает контакт МП1, который своим í.о. контактом включает реле Р8, а оно своим н,.з. контактом отключает питание - 40 электрической схемы. Процесс сварки . прекращается. Для заварки кратера и во избежание приварки присадочной проволоки после включения Р8 осуществляется плавное снижение сварочного тока (не показано). .Применение предлагаемого устройства позволяет повысить производительность сварки в 2,5-3 раза за счет ликвидации холостого пробега головки, уст- g() ранения необхОдимостц в заполнении разделки. в технологических заходных и выходных плитках и необходимости в возбуждении и гашении дуги. в каждом .. проходе; улучшнть качество шва за . счет улучшения структурй металла путем перемены направления сварки в . каждом проходе, а также за счет от« сутствия дефектов, возможных при возбуждении и гашении дуги в каждом проходе, снизить трудоемкость за счет снятия операций изготовления, установки и прихватки заходной и выходной технологических плиТок и операции удаления их после сварки (вместе с наплавленным металлом) механической обработкой; осуществлять дистанционное управление процессом сварки стыков, что особо важно во многих случаях на монтаже.

Формула изобретения

Устройство для автоматической двухдуговой сварки неплавящимися электродами с подачей .присадочной проволоки, содержащее сварочную горелку, в корпусе которой установлены держатели с неплавящимися электродами, оси которых расположены под углом к оси горелки и в плоскости проходящей через эту ось, а также механизм подачи присадочной проволоки, механизм перемещЕний горелки с рео гулятором перемещений, механизм стабилизации длины дуги и схему управления электроприводом упомянутых механизмов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса сварки и повышения качества сварки швов за счет стабилизации провара кромок соединения, в корпусе сварочной головки rro его оси выполнен канал для направления прйсадочной проволоки, держатели установлены с возможностью поворота относительно своей оси и снабжены механизмом проворота с электроприводом, при этом электропривод механизмов йоворота связан с электроприводом механизма стабилизации длины дуги через упомянутую схему уп-. равления, в которую введены блоки замера и стабилизации йапряжения.на дуге, а неплавящиеся электроды выполнены с загнутыми рабочими концами °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Штрикман М.М. Изучение параметров процесса сварки в среде защитных газов плавящимся электродом без разделки кромок.- Сварочное производство, 1973, Р 10, с.19-21 °

2. Денисов Б.С. Й др. Сварка толстостенных изделий без разделки кромок." .Сварочное производство, 1970, 9 11., с.46-47.

3. Патент Великобритании

9 1294451, кл. В 3 В, 1972.

4. Каталог НИАТ. Сварочное оборудование, 1965, с.92-93 (прототип).