Токоподводящий наконечник к горелкам для электродуговой сварки

Токоподводящий наконечник к горелкам для электродуговой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 (72) Автор изобретения

М.Н.Беспалов (71) Заявитель (54) ТОКОПОДВОДЯЩИЙ НАКОНЕЧНИК К ГОРЕЛКАМ

ДЛЯ ЭЖКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в сварочных полуавтоматах и автоматах для подвода тока к движущейся сварочной проволоке.

Основными причинами, уменьшающими долговечность токоподводящих наконечников, являются неравномерность распределения тока и механического давления движущейся проволоки по длине зоны контактирования. Причем HcLH

10 более нагруженным электрически, тер— мически и механически:является нижний участок наконечника fl ).

Наиболее близким по технической

15 сущности к изобретению является. токоподводящий наконечник к горелкам для электродуговой сварки, содержащий корпус и размещенный в нем токоподводящий элемент в виде вкладыша, состаящего из чередующихся втулок, выполненных из материала с высокой и низкой электропроводностью, например втулок, набранных из медных токоподводящих колец, разделенных направляющими элементами из твердых материалов (сплавов кобальта, инструментальных сталей или керамики . Долговечность известного устройства обесI печивается за счет того, что напра-.. вляющие элементы расположены равно.— мерно по всей высоте вкладыша и препятствуют износу токоподводящих колец при движении проволоки, а в случае изготовления их из керамики, которая обладает диэлектрическими свойствами, обеспечивается равномерное распределение тока по всей площади контактирования, так как токоподводящие кольца при этом оказываются соединенными через корпус в электрическую параллельную цепь (2).

Недостатками данного наконечника являются сложность изготовления и нарушение контакта между проволокой и токоподводящими к ельцами иэ-за засорения продольного канала вкладыша частицами металла, образующимися

872099

45

55 с при задирах движущейся проволоки о твердую поверхность направляющих элементов. Нарушение контакта между проволокой и токоподводящими элементами приводит к снижению качества сварных соединений.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем повышения надежности подвода тока к.сварочной проволоке.

Это достигается тем, что в токоподводящем наконечнике к горелкам для электродуговой. сварки, содержащем корпус и размещенный в нем токоподводящий жемент в виде вкладыша. с чередующимися слоями из материала с высокой и низкой электропроводностью, вкладыш выполнен целым из полиметаллического материала, причем высота слоя с низкой электропроводностью равна удвоенной высоте диффузионного проникновения металла с высокой электропроводностью в металл с низкой электропроводностью, а высота слоя с высокой электропроводностью равна где h - высота слоя с высокой электропроводностью, мм;

- длина вкладыша, мм; и - число пар слоев, п2-5;

h — высота слоя с низкой элекй тропроводностью, мм. Полиметаллический материал может быть выполнен со слоями из металлов, неограниченно растворимых один в другом в твердом состоянии.

Полиметаллический материал может быть выполнен со слоями из меди и никеля.

На фиг. 1 изображен мундштук, общий вид; на фиг. 2 — схема электрической цепи источник тока — мундштук.

Мундштук содержит корпус 1 с резьбой íà его наружной поверхности. В корпусе размещен токоподводящий элемент в виде цилиндрического вкладйша

2 с продольным каналом для направления электродной проволоки 3, изготовленный из полиметаллического материала с чередукицимися слоями 4 и 5, одни as которых обладают высокой, а другие, низкой электропроводностью.

Так как разнородные металлы, вхо.дящие s полиметаллическую композицию нри ве изготовлении, обязательно проходят. стадию совместного деформирования, то они имеют на границе разt5

30 дела металлов по всей ее протяженности разрыв удельной электрической проводимости в направлении, пересекакицем границу раздела. В результате диффузионного перемешивания металлов, входящих в комнозиц,,электропроводность границы их раздела уменьшается.

В случае изготовления многослойных композиций из металлов, неограниченно растворимых друг в друге,.например медно-никелевых, на границе раздела в результате взаимной диффузии. образуется непрерывный ряд твердых растворов различной концентрации, обладающих высоким удельным сопротивлением. С повышением температуры электросопротивлеиие медно-никелевых сплавов одного состава возрастает незначительно и определяется в основном концентрацией компонентов, входящих в композицию. При равном содержании компонентов 50Х удельное сопротивление сплавов максимально и составляет 55 мкОм см, т.е. в 32 oàза выше, чем удельное электросопротивление меди (удельное электросопротивление меди — 1,724 мкОм см).

Сплавы с равной концентрацией меди и никеля, обладающие наибольшим удельным электросопротивлением, находятся непосредственно у линии сплавления..

С увеличением расстояния от линии / сплавления концентрации меди и никеля резко, уменьшаются.

Высота слоев с низкой электропроводностью определяется протяженностью границ;,раздела, т.е. зоной, в которой происходит взаимное проникновение металлов друг в друге в результате диффузии.

Так как температура нагрева токоподводящих наконечников составляет около 500оС, а продолжительность их .работы не превышает 100 ч, то протяженность границы раздела для биме-. талла медь-никель, выбранная по кривой распределения концентраций при выдержке 100 ч, равна 0,25 мм. В случае многослойной комповиции, когда никелевая прослойка находится между медньыи слоями, высота никелевого слоя равна удвоенной зоне диффузии меди в никель и составляет 0,5 мм.

Высота слоя с нысокой электропроводностью зависит от длины токоподводящего вкладыша, числа слоев в полиме87209

Формула изобретения !э= " " !и шеллической композиции и выбирается из следующей зависимости: Н1 где h — высота слоя с высокой элекЭ тропроводностью;

1. — длина токоподводящего вкладыша1

n — число пар слоев с высокой и низкой электропроводно- о стью, n=2, 3, 4, 5;

h — высота слоя с низкой элекИ тропроводностью;

Число пар слоев в полиметалличес" кой композиции . зависит от длины 15 токоподводящего вкладыша и протяженности границы раздела между слоями, т.е. от природы металлов, входящих в композицию, и изменяется от 2 до

5. Это объясняется тем, что при И 1 предлагаемая конструкция наконечника не имеет смысла, т.к. не обеспечивается равномерность распределения тока по площади контактирования.

С увеличением числа пар слоев И высо- g5 та слоя с высокой злектропроводностью уменьшается, например при;.длине токоподводящего медноникелевого вкладыша L=24 высота медного слоя, определяемая по фюрмуле Ьэ = — "h> будет

К „

1 равна 6 э= — -О, 5= 11, 5 им, при п=2;, !

1 — 0,54,3 им, при п=5.

Дальнейшее уменьшение числа пао слоев в полиметаллической композиции нецелесообразно, т.к. в результате взаимной диффузии сплавы с высоким

35 удельным сопротивлением образуются по обе стороны от границы раздела.

Это ведет к уменьшению высоты электропроводности слоя на величину, равную удвоенной высоте эоны диффузи- о онного проникновения металла с низкой электропроводностью в металл с высокой электропроводностью, ухудшению надежности провода тока к сварочной проволоке.

Мундштук работает следующим образом.

Электрический ток !. (фиг. 2), проходя через корпус мундштука 1, передается на вкладыш 2. Так как границы раздела металлов вкладыша .имеют высокое удельное сопротивление, то ток Тр в соответствии с первым законом Кирхгофа равномерно распределяется между слоями 4 с наибольшей электропроводностью на составляющие Т„, Х,, величина которых определяется их сопротивлениями. При

9 6 контактировании вкладьппа 2 с движущейся проволокой 3 происходит суммирование токов Х.„, 1, Х в величиI ну ХрВ результате равномерного распре деления тока по площади контактирования плотность тока, проходящего через нижний более нагруженный участок вкладыша, значительно снизится

Одновременно уменьшится общее сопротивление вкладыша, так как оно будет определяться по формуле параллельного соединения проводников fag Я g)P с

О Ь1 1! где R — сопротивление вкладыша;.

R . . — — сопротивление отдельного

4 слоя.

Таким образом, применение в конструкции мундштука токоподводящего элеиента в виде целой цилиндрической втулки из полиметаллического матери ала с чередующимися слоями, обладающими высокой инизкой электропроводностью, и использование в материале вкладыша промежуточных слоев .малой толщины вместо твердых направляющих элементов в известном наконечникер служащих для образования на границе раздела металлов сплавов с высоким электросонротивлением, обеспечивает надежный подвод тока к сварочной п локе.!. Токоподводящий наконечник к гореклаи для електродуговой сварки содержащий корпус, размещенный в нем токоподводящий элемент в виде вкладыша с чередующимися слоями из матеI риала с высокой и низкой электропро водностью, отличающийся тем, что, с целью .повышения качества сварных соединений путем повышения надежности подвода тока к сварочной проволоке, вкладыш выполнен целым из полиметаллического материала, причем высота слоя с низкой электропроводностью равна удвоенной высоте диффузионного проникания металла с высокой электропроводностью в металл с низкой электропроводностью, а высота слоя с высокой электропроводностью равна

872099

Составитель Г.Квартального

Редактор Л.Плисак Техред. Т. Маточка

Корректор В.Бутяга

Подписное

Заказ 8890 18 Тирам 1151

ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Уигород, ул. Проектная, 4 где h - высота слоя с высокой элек9 тропроводностью, мм;

L — длина вкладыша, мм;

n - число пар, слоев, 2-5, h — высота слоя с низкой электропроводностью, мм.

2. Наконечник к горелкам для электродуговой сварки по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что полиметаллический материал выполнен со слоями из металлов, неограниченно раст-. воримых один в другом в твердом состоянии

3. Наконечник к горелкам для элек « тродуговой сварки по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что полиметаллический материал выполнен со слоями меди и никеля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зильбертштейн Б.М. и др. Долговечные токоподводящие наконечники

10 сварочных горелок. — "Автоматическая сварка", 1975, У 4, с. 61.

2. Патент Франции У 1478099, кл. В 23 К, 21.04.67 (прототип).