Устройство для охлаждения электрода-колпачка контактной точечной сварки (КТС) Российский патент 2017 года по МПК B23K11/10 B23K11/30 

Изобретение относится к контактной точечной сварке и может использоваться для сварки заготовок, деталей, прутков и др. между собой.

Известно устройство для охлаждения электрода, размещенного полым хвостовиком в полости держателя с трубкой под циркулирующий хладагент (см. ГОСТ 14111-90, с. 16).

Его недостатки: примерно 50% длины электрода после предельного износа удаляется в отходы из-за его хвостовика длиной, примерно равной длине электрода; из-за ограниченного поперечного размера полости хвостовика эффект охлаждения электрода низок.

Известно и другое устройство, содержащее, кроме указанного выше, электрод-колпачок с коническо-цилиндрической полостью большего поперечного размера, чем у хвостовика электрода; этот электрод конической поверхностью своей полости размещен на передней конической поверхности держателя, имеющего выходящие в цилиндрическую часть полости электрода поперечные окна, открытые в боковой зазор между поверхностями трубки и полости держателя, а боковой зазор у их передних торцов закрыт уплотнительным устройством (см. патент РФ 2570253 С1 от 24.05.2014).

Его недостатки: при перегреве ненадежность уплотнительного устройства для герметизации этого зазора; усложнение конструкции передней части держателя поперечными окнами и канавкой под уплотнительное устройство; удлинение держателя и трубки на длину, меньшую длины цилиндрической части полости электрода; нагрев подводимого хладагента в зону охлаждения электрода отводимым оттуда нагретым хладагентом через стенки трубки длиной, равной длине полости держателя.

Задачей предлагаемого решения является устранение этих недостатков.

Технический результат от него: повышение надежности устройства отказом от уплотнительного устройства, канавки под него и поперечных окон в передней части держателя меньшей, как и трубки, длины; увеличение эффекта охлаждения и стойкости электрода менее нагретым хладагентом.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для охлаждения электрода-колпачка контактной точечной сварки (КТС), содержащем полый держатель с передней конической поверхностью под такую же поверхность полого электрода с образованием между ними осевого зазора и кольцевого соединенного передними поперечными окнами держателя с его полостью, в которой размещена под хладагент трубка с боковым зазором, закрытым уплотнительным устройством у их передних торцов, а у заднего торца трубки окна держателя открыты в нее и этот зазор; новым является то, что на выступающей за передний торец держателя трубке выполнен расширяющийся к ее торцу раструб, отстоящий своими поверхностями с осевыми и кольцевым зазорами от поверхностей цилиндрической части полости электрода, причем последний зазор открыт в боковой зазор без уплотнительного элемента между поверхностями полости держателя и трубки; на конце трубки расположено(а) кольцо (трубка), образующее (ая) своими поверхностями осевые и кольцевой зазоры с поверхностями переднего торца держателя и цилиндрической части полости электрода; втулка с образованными на боковой поверхности гранями размещена их вершинами на поверхности цилиндрической части полости электрода; с переднего торца держателя выполнена дополнительная полость под размещенную в ней с боковым зазором трубку, закрепленную задней частью в его основной полости без своей трубки.

Выступанием трубки за передний торец держателя уменьшается длина последнего примерно на длину цилиндрической части полости электрода, чем снижается масса держателя и его заготовки.

Выполнением этой части ее, расширяющейся в виде раструба, с основанием на ее конце и отстающей своими поверхностями с осевыми и кольцевым зазорами от поверхностей цилиндрической части полости электрода, образуются соответствующие каналы циркуляции хладагента, которые открыты в боковой зазор без уплотнительного устройства между поверхностями полости держателя и трубки в их передних частях.

Размещением на выступающем из держателя переднем конце трубки кольца или втулки образуются также свои осевые и кольцевой зазоры с поверхностями цилиндрической части полости электрода, открытые в вышеуказанный зазор также для циркуляции хладагента в полости электрода.

Образованием на боковой поверхности втулки граней, базирующихся своими вершинами на боковой поверхности цилиндрической части полости электрода, обеспечивается ее центрирование в этой полости для равномерного и эффективного охлаждения последнего.

Созданием с переднего торца держателя укороченной вдвое по сравнению с основной полостью дополнительной полости под свою трубку, размещенную с боковым зазором в ней и закрепленную задней частью в основной полости без трубки, обеспечивается минимальный нагрев подводимого к электроду хладагента через стенки этой трубки и максимальный теплоотвод от него, повышающий стойкость электрода.

Данное устройство представлено фиг. 1-3 соответствующими пп. 1-4 формулы изобретения. На фиг. 1 представлены решения п. 1 и 2 формулы. Устройство содержит держатель 1 с основной полостью 2 в его задней половине, дополнительной полостью 2' в передней половине и переднюю коническую поверхность под такую же поверхность полости 3 электрода-колпачка 4. С боковой поверхностью полости 2 держателя 1 соединена задней частью трубка 5 примерно в два раза меньше длины его. Она выступает за передний торец держателя в виде раструба 6 с основанием на ее торце (левая часть фиг. 1) или на ней расположено кольцо 6 (правая часть фиг. 1). Эти элементы своими поверхностями с поверхностями полости 3 электрода 4 образуют осевые Δ₁ и кольцевой Δ₂ зазоры, открытые в кольцевой Δ₃ зазор между поверхностями полости 2' и трубкой 5. В основную 2 и дополнительную 2' полости держателя 1 открыты его поперечные окна 7 и 8. На фиг. 2 и 3 показаны решения соответственно п. 3 и 4 формулы. Боковая поверхность втулки 6 размещена с кольцевым Δ₂ или осевыми Δ₁ зазорами (фиг. 2) или на ней выполнены грани 9, базирующиеся своими вершинами 10 на поверхности цилиндрической части полости 3 электрода 4 с зазорами в пределах допусков на их диаметры и имеются также осевые Δ₁ (передний и задний) и боковые Δ₂ зазоры переменной величины: максимальные по середине грани 9 с уменьшением их к вершине грани 10 (фиг. 3).

Электрод 4 охлаждается так: по поперечному окну 8 хладагент поступает в боковой зазор Δ₃ дополнительной полости 2' держателя 1; по нему он течет к раструба 6 или кольцу 6 (см. левую и правую части фиг. 1) и по кольцевому зазору Δ₂ к осевому зазору Δ₁, через который попадает в полость трубки 5, а из нее в основную полость 2 держателя 1 и через поперечное окно 7 за его пределы.

Аналогично охлаждается и электрод 4 фиг. 2 со втулкой 6, размещенной на трубке 5 в его цилиндрической части полости 3 с осевыми Δ₁ и кольцевым Δ₂ зазорами или с боковыми Δ₂ зазорами переменной величины на фиг. 2. Эффективность его охлаждения определяется расходом хладагента, скоростью циркуляции его по этим зазорам, а также схемой циркуляции хладагента по ним (прямоток или противоток) и длиной трубки 5, которая вдвое короче, чем у прототипа; поэтому подогрев подводимого к электроду хладагента отводимым от него нагретым хладагентом в два раза меньше, чем также повышается эффект охлаждения и связанная с ним стойкость его.

С применением задних осевых Δ₁ зазоров между задним торцом втулки 6, например, и передним торцом держателя 1, открытых в боковой зазор у его переднего торца, отпадает надобность в уплотнительном устройстве и поперечных окнах держателя в этой зоне, чем упрощается конструкция и повышается надежность предлагаемого устройства.

Использованием многогранной втулки, базирующейся вершинами граней на поверхности цилиндрической части полости, обеспечиваются равномерные зазоры между втулкой 6, трубкой 5 и соответствующими поверхностями полостей 3 и 2, чем достигается равномерность охлаждения донной и боковой поверхностей полости 3 электрода 4 и износа его рабочего торца.

Таким образом, предлагаемыми решениями упрощается конструкция устройства и повышается его надежность, уменьшаются длина держателя и трубки, нагрев подводимого хладагента к электроду и возрастает его стойкость.

Изобретение может быть использовано для контактной точечной сварки заготовок, деталей и прутков между собой. На передней конической поверхности полого охлаждаемого держателя установлен электрод-колпачок с конической и цилиндрической поверхностью его полости. В стенке держателя выполнены поперечные окна, соединенные с его полостью. Осевая полость держателя состоит из основной полости, выполненной в его задней части, и дополнительной полости в передней части держателя, в которой установлена с боковым зазором трубка для подвода хладагента, закрепленная задним концом в основной полости держателя. Трубка выполнена с расширяющимся к ее торцу раструбом и размещена с выступанием упомянутого раструба за передний торец держателя с образованием осевого и кольцевого зазоров между поверхностью раструба и цилиндрической поверхностью полости электрода-колпачка. Одно из поперечных окон держателя открыто в упомянутый боковой зазор в дополнительной полости держателя, а другое – в основную полость держателя. Устройство имеет простую конструкцию с уменьшенной длиной держателя и втулки, а также обеспечивает высокую надежность и стойкость электрода. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для контактной точечной сварки, содержащее полый охлаждаемый держатель, имеющий переднюю коническую поверхность и установленный на ней электрод-колпачок, полость которого имеет коническую и цилиндрическую поверхности, трубку для подвода хладагента, установленную в осевой полости держателя с боковым зазором, при этом в стенке держателя выполнены поперечные окна, соединенные с его полостью, отличающееся тем, что осевая полость держателя состоит из основной полости, выполненной в его задней части, и дополнительной полости в передней части держателя, трубка для подвода хладагента установлена с боковым зазором в дополнительной полости и закреплена задним концом в основной полости держателя, при этом она выполнена с расширяющимся к ее торцу раструбом и размещена с выступанием упомянутого раструба за передний торец держателя с образованием осевого и кольцевого зазоров между поверхностью раструба и цилиндрической поверхностью полости электрода-колпачка, открытых в боковой зазор, причем одно из поперечных окон держателя открыто в упомянутый боковой зазор в дополнительной полости держателя, а другое – в основную полость держателя.

2. Устройство для контактной точечной сварки, содержащее полый охлаждаемый держатель, имеющий переднюю коническую поверхность и установленный на ней электрод-колпачок, полость которого имеет коническую и цилиндрическую поверхности, трубку для подвода хладагента, установленную в осевой полости держателя с боковым зазором, при этом в стенке держателя выполнены поперечные окна, соединенные с его полостью, отличающееся тем, что осевая полость держателя состоит из основной полости, выполненной в его задней части, и дополнительной полости в передней части держателя, трубка для подвода хладагента установлена с боковым зазором в дополнительной полости, задним концом трубка закреплена в основной полости держателя, а на переднем ее конце установлено кольцо, при этом трубка размещена с выступанием упомянутого кольца за передний торец держателя с образованием осевого и кольцевого зазоров между поверхностью кольца и цилиндрической поверхностью полости электрода-колпачка, открытых в боковой зазор, причем одно из поперечных окон держателя открыто в упомянутый боковой зазор в дополнительной полости держателя, а другое – в основную полость держателя.

3. Устройство для контактной точечной сварки, содержащее полый охлаждаемый держатель, имеющий переднюю коническую поверхность и установленный на ней электрод-колпачок, полость которого имеет коническую и цилиндрическую поверхности, трубку для подвода хладагента, установленную в осевой полости держателя с боковым зазором, при этом в стенке держателя выполнены поперечные окна, соединенные с его полостью, отличающееся тем, что осевая полость держателя состоит из основной полости, выполненной в его задней части, и дополнительной полости в передней части держателя, трубка для подвода хладагента установлена с боковым зазором в дополнительной полости, задним концом трубка закреплена в основной полости держателя, а на переднем ее конце установлена втулка с образованными на ее боковой поверхности гранями, при этом трубка размещена с выступанием упомянутой втулки за передний торец держателя с образованием осевого и кольцевого зазоров между поверхностью втулки и цилиндрической поверхностью полости электрода-колпачка, открытых в боковой зазор, причем одно из поперечных окон держателя открыто в упомянутый боковой зазор в дополнительной полости держателя, а другое – в основную полость держателя.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что втулка размещена с базированием вершин ее граней на поверхности цилиндрической полости электрода.