ГОЛОВКА ГОРЕЛКИ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ Российский патент 1996 года по МПК B23K9/167 

Изобретение относится к технологической оснастке сварочного производства и может быть использовано при дуговой сварке на ветру неплавящимся электродом в среде защитных газов изделий и конструкций из черных и цветных металлов, требующих высокой степени защиты сварного шва.

Известна конструкция головки, содержащей корпус с отверстиями для подвода газа и колпачок для крепления электрода /1/.

Недостаток этой головки состоит в низкой степени газовой защиты сварного шва, ухудшающей качество сварки.

Наиболее близкой по конструкции и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая связанную с горелкой газозащитную приставку, имеющую трубку для подачи газа и сетку /2/.

Недостаток известной головки состоит в низком качестве сварного шва из-за недостаточной газовой защиты зоны сварки, что делает невозможным сварку изделий из черных и цветных металлов, в том числе титана, при сварке на ветру.

Заявляемое техническое решение направлено на создание головки горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, обеспечивающей высокое качество сварки на ветру, в том числе изделий из титана, за счет высокой эффективности газовой защиты сварных швов.

Для достижения технического результата головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая газоподводящую трубку, газозащитную приставку, выполненную в виде корпуса с расположенной внутри него трубкой для подвода газа и сеткой, дополнительно снабжена фиксатором с колпачком для закрепления электрода посредством цанги и керамическим соплом, газозащитная приставка закреплена на керамическом сопле с возможностью установки параллельно свариваемой поверхности, а цанга имеет соосно расположенные отверстия для подвода газа в зону сварки через пакет защитных сеток, установленных в керамическом сопле, и соосные каналы для резьбовой части цанги в месте крепления с колпачком для поддува газа в зону сварки через колпачок, штуцер, газоподводящую трубку и газозащитную приставку, при этом суммарная площадь отверстий в цанге и площадь отверстия в штуцере связаны соотношением:
,
где S_ц суммарная площадь отверстий в цанге, м²,
S_ш площадь отверстия в штуцере, м².

Керамическое сопло выполнено конфузорным.

При сварке, осуществляемой горелкой, головка которой выполнена согласно изобретению, часть газа из горелки поступает в приставку. Кроме того, в приставку поступает часть газа защитной струи, и сама приставка имеет боковые стенки, предохраняющие внутреннее пространство от проникновения туда воздуха, поэтому интенсивность увеличения расхода газа в приставку значительно меньше интенсивности увеличения расхода газа в сопле при увеличении скорости сносящих потоков.

Таким образом, соответствие критерию "изобретательский уровень" подтверждается тем, что только заявляемая совокупность признаков головки горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов обеспечивает получение нового технического результата повышения уровня эффективности газовой защиты сварного шва до коэффициента 1,0 при сварке на ветру за счет создания только заявляемой конструкцией головки потока защитного газа, имеющего однородное поле скоростей в зоне сварки.

В качестве доказательства промышленной применимости изобретения приводим пример конкретного выполнения головки горелки аргонодуговой сварки ГРСМ-250.

На фиг. 1 изображен общий вид головки; на фиг. 2 головка, вид сверху; на фиг. 3 горелка аргонодуговой сварки ГРСМ-250 с головкой предлагаемой конструкции в рабочем положении; на фиг.4 эпюра скоростей потока защитного газа на срезе керамического сопла головки; на фиг.5 зависимость расхода газа "Q" в горелку кривая "а" и в приставку кривая "б" от давления на манометре баллона "Р" при
,
где S_ц суммарная площадь отверстий в цанге,
S_ш площадь отверстия штуцера.

Заявляемая головка содержит (см. фиг. 1, 2) фиксатор 1, колпачок 2 с наружной рифленой поверхностью для удобства закручивания сварщиком, служащий для закрепления неплавящегося, например вольфрамового, электрода 3 посредством цанги 4, имеющей соосно расположенные отверстия 5 для подвода газа в зону сварки через пакет защитных сеток 6, установленных внутри конфузорного керамического сопла 7, и соосные каналы 8 на резьбовой части цанги 5 в месте крепления с колпачком 2 для поддува газа в зону сварки через колпачок 2, штуцер 9, по газоподводящей трубке 10, закрепленной на штуцере 9 и газозащитной приставке 11 гайками 12. При этом суммарная площадь отверстий 5 цанги 4 S_ц связана с площадью отверстия штуцера 9 S_ш соотношением , в связи с чем аэродинамическое сопротивление отверстия штуцера 9 больше, чем аэродинамическое сопротивление отверстий цанги 4.

Газозащитная приставка 11 выполнена в виде корпуса с расположенной внутри него трубкой 13 для подвода газа и сеткой 14 и закреплена на керамическом сопле 7 через хомутик 15 винтом с гайкой 16.

Между фиксатором 1 и конфузорным соплом 7 установлено изоляционное кольцо 17 для снижения теплопередачи от разогретого сопла 7 на фиксатор 1, а между фиксатором 1 и колпачком 2 имеются уплотнительные кольца 18, исключающие выход газа из стыка поверхностей и обеспечивающие поджим электрода 3 в начальный период сварки, при котором снижается усилие его зажима из-за разогрева цанги 4 и ее расширения. Винт 19 служит для крепления штуцера 9 на колпачке 2 через уплотнительные кольца 18. В фиксаторе 1 (см. фиг. 2) выполнены отверстия 20 и соосные им углубления 21, в которые входят наконечники 22 токогазоведущих трубок 23 горелки (см. фиг. 3). Эти углубления предусмотрены для облегчения разведения токогазоведущих трубок 23 при смене сварочной головки, а также для обеспечения надежного контакта фиксатора 1 с наконечниками 22. На фиг. 3 позициями 24 и 25 обозначены соответственно фиксирующее кольцо 24 горелки и свариваемое изделие.

Горелка со сварочной головкой заявляемой конструкции работает следующим образом.

Предварительно устанавливается вылет электрода 3, который при сварке титана не должен превышать величины, равной диаметру отверстия керамического сопла 7. Затем наконечники 22 токогазоведущих трубок 23 вводятся в отверстия 20 фиксатора 1, и выполняется настройка горелки поворотом сварочной головки с газозащитной приставкой вокруг наконечников 22 на требуемый угол в удобное для работы сварщика положение, которое закрепляется фиксирующим кольцом 24.

После включения напряжения питания от источника тока и подачи защитного газа, например аргона, из баллона (на чертеже не показан) газ по токогазоведущим трубкам 23 поступает в сварочную головку через отверстия 20 и затем через отверстия 5 цанги 4 и пакет защитных сеток 6 в зону сварки. При прохождении последовательно через сетки 6 (см. фиг. 4) происходит выравнивание скоростей газового потока до однородного течения на выходе из сопла 7. Одновременно часть газового потока проходит через каналы 8 цанги 4, отверстие штуцера 9, аэродинамическое сопротивление которых больше, чем сопротивление отверстий 5, и, следовательно, количество газа, поступающего в газозащитную приставку 11 через трубки 10 и 13, меньше, чем его поступает в зону сварки, обеспечивая равномерный обдув сварного шва за соплом 7 через сетку 14, расположенную параллельно поверхности свариваемого изделия.

Как видно из графиков фиг. 5, с ростом давления газа на манометре баллона существенно изменяется расход газа в горелку (а) и незначительно в приставку (б). В случае, если отношение суммарной площади отверстий 5 к площади отверстия штуцера 9 , разность расходов газа в горелку и в приставку возрастает, что удовлетворяет условиям работы горелки на ветру.

При необходимости замены сварочной головки при переходе на другие режимы сварки или для ремонта горелки сварщик поворачивает фиксирующее кольцо 24 на 90^o, освобождая токогазоведущие трубки 23, наконечники 22 которых выходят из сопряжения с отверстиями 20 фиксатора 1, и головка снимается, на ее месте устанавливается другая.

Таким образом, головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов обеспечивает по сравнению с прототипом высокую степень газовой защиты сварного шва и, следовательно, высокое качество сварных соединений изделий и конструкций из черных и цветных металлов, в том числе титана, при сварке на ветру.

Использование: в процессе производства технологической оснастки для сварки в защитном газе при изготовлении изделий и конструкций из черных и цветных металлов, требующих высокой степени защиты сварного шва. Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая фиксатор с колпачком для закрепления электрода посредством цанги и керамическим соплом, дополнительно снабжена газозащитной приставкой, закрепленной на керамическом сопле с возможностью установки параллельно свариваемой поверхности. Газозащитная приставка выполнена в виде корпуса с расположенной внутри него трубкой для подвода газа и сеткой, а цанга имеет соосно расположенные отверстия для подвода газа в зону сварки через пакет защитных сеток, установленных в керамическом сопле, и соосные каналы для резьбовой части в месте крепления с колпачком для поддува газа в зону сварки через колпачок, штуцер, газоподводящую трубку и газозащитную приставку. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая газоподводящую трубку, газозащитную приставку, выполненную в виде корпуса с расположенной внутри него трубкой для подвода газа и сеткой, отличающаяся тем, что головка дополнительно снабжена фиксатором с колпачком для закрепления электрода посредством цанги и керамическим соплом, газозащитная приставка закреплена на керамическом сопле с возможностью установки параллельно свариваемой поверхности, а цанга имеет соосно расположенные отверстия для подвода газа в зону сварки через пакет защитных сеток, установленных в керамическом сопле, и соосные каналы на резьбовой части в месте крепления с колпачком для поддува газа в зону сварки через колпачок, штуцер, газоподводящую трубку и газозащитную приставку, при этом суммарная площадь отверстий в цанге и площадь отверстия в штуцере связаны соотношением
S_ц / S_ш ≥ 4,
где S_ц суммарная площадь отверстий в цанге, м²;
S_ш площадь отверстия в штуцере, м². 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что керамическое сопло выполнено конфузорным.