Электрододержатель Российский патент 2019 года по МПК B23K9/28 

Изобретение относится к устройствам, используемым в качестве инструмента для ручной электродуговой сварки плавящимся электродом.

Известны электрододержатели винтового типа для ручной дуговой сварки. Недостатком этих устройств является низкая надёжность крепления электрода, недостаточные: эргономичность, надёжность и долговечность.

Задача изобретения – устранение вышеуказанных недостатков.

На фиг. 1 изображён электрододержатель для ручной дуговой сварки винтового типа (далее – электрододержатель), состоящий из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из прочного диэлектрического материала. В корпус ввинчен по резьбе цилиндрический токоподвод 4, изготовленный из латуни, положение которого после установки зафиксировано гайкой 10 и штифтом 8. Электродная головка 3, изготовленная из латуни, закреплена неподвижно в цилиндрическом диэлектрическом термостойким удлинённом наконечнике 2 и навинчена на токоподвод 4. Электрический ток от сварочного кабеля 12 подводится к токоподводу 4 через его заднюю коническую поверхность. Электрический контакт обеспечивается давлением диэлектрической резьбовой втулки 7 из прочного материала через нажимное металлическое кольцо 6 с внутренним конусом на оголённый конец медной жилы сварочного кабеля. Жила сварочного кабеля с предварительно равномерно распределёнными по окружности конуса медными проводниками прижимается к коническому торцу токоподвода 4 с наружным конусом. Рукоятка электрододержателя состоит из двух частей. На участках L1 корпуса 1 и L2 наконечника 2, составляющие рукоятку и охватываемые руками сварщика, нанесены рифления или предусмотрены другие меры, исключающие проскальзывание руки в рукавице или перчатке по поверхностям составной рукоятки. Закрепление сварочного электрода в электродной головке 3 осуществляется двумя руками сварщика поворотом по резьбе корпуса 1 относительно наконечника 2 вокруг оси электрододержателя. Три фрикционных пружины 9 создают небольшой момент трения между корпусом 1 и наконечником 2 во время замены сварочных электродов 11.

Для повышения надёжности крепления сварочного электрода 11 в конструкции применён токоподвод 4 с установленным в торец упором 5 изготовленным из закалённой стали или другого прочного твёрдого материала, не обязательно электропроводного твёрдостью не ниже 60 HRCэ. При закреплении сварочного электрода упор 5 нажимает на его контактную оголённую часть и прижимает сварочный электрод к электродной головке 3. Упор 5 из твёрдого материала не деформируется и не изнашивается, как в аналогичных существующих конструкциях, в которых применены упоры из мягких электропроводных материалов. Упор работает долго и надёжно. Наиболее подходящим готовым изделием в качестве упора можно использовать стандартный стальной ролик, применяемый в подшипниках качения. Электрический ток в этом случае проходит по пути наименьшего сопротивления через токоподвод 4, резьбовое соединение, электродную головку 3 и сварочный электрод 11. Резьбовое соединение покрыто электропроводной смазкой. На фиг. 2 изображён вид по стрелке А (фиг.1). Размер L4 резьбовой диэлектрической втулки 7 выполнен под гаечный ключ.

Для повышения надёжности крепления сварочного электрода 11 рукоятка электрододержателя конструктивно разделена на две части. Одну менее длинную часть рукоятки составляет поверхность корпуса 1, в котором закреплён токоподвод 4 и сварочный кабель 12, другую более длинную часть рукоятки составляет часть поверхности удлинённого наконечника 2, в котором неподвижно установлена электродная головка 3. Закрепление сварочного электрода в электродной головке осуществляется двумя руками сварщика поворотом по резьбе двух частей рукоятки относительно друг друга вокруг оси электрододержателя. После установки и закрепления сварочного электрода сварщик охватывает одной рукой одновременно две части рукоятки, соединяя в одно целое наконечник 2 с корпусом 1, предотвращая отвинчивание наконечника от корпуса во время сварки. Рука сварщика выполняет роль муфты, соединяющей две части электрододержателя и препятствует ослаблению резьбового соединения электродная головка – токоподвод. В общем случае, после закрепления сварочного электрода в электродной головке длина рукоятки электрододержателя равна L=L1+L2+L3 (фиг. 1), где L1 – длина части рукоятки, принадлежащая корпусу 1; L2 – длина части рукоятки, принадлежащая наконечнику 2; L3 – промежуток между двумя частями рукоятки. Длина промежутка переменная. Она зависит от диаметра устанавливаемого сварочного электрода и несколько меньше его диаметра. Во всех ранее известных конструкциях электрододержателей винтового типа рукоятка цельная (монолитная). При монолитной рукоятке электродная головка 3 и, соответственно, сварочный электрод 11, фиксируется только натягом в резьбовом соединении. В процессе сварки вследствие ударов конца сварочного электрода о свариваемые детали при поджиге электрической дуги, а также при случайном залипании электрода на свариваемых деталях возникает необходимость манипуляции электрододержателем из стороны в сторону с целью освободиться от залипания. Натяг в резьбовом соединении электродной головки 3 с токоподводом 4 ослабевает из-за возможности электродной головки вращаться относительно токоподвода. Ослабляется электрический контакт электрода с электродной головкой. Происходит подгорание контактной площадки. Электрод может выпасть из отверстия электродной головки.

С целью повышения удобства при замене сварочных электродов вращение наконечника 2 с головкой 3 относительно корпуса 1 выполнено с подтормаживанием. Это сделано для того, чтобы исключить нежелательное воздействие на корпус 1 электрододержателя вращающего момента от сил упругой деформации сварочного кабеля при его скручивании во время работы, придать конструкции большую монолитность и обеспечить одинаковый момент трения между двумя частями рукоятки на протяжении всего срока службы электрододержателя. При удержании рукой за наконечник 2 электрододержателя корпус 1 может легко поворачиваться относительно наконечника. Фрикционный момент создаётся тремя пружинами 9 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), изготовленными из листовой бронзы или латуни, применяемых для изготовления пружин, согнутых в виде дуг окружностей. На фиг. 3 изображено сечение Б-Б (фиг.1), где показаны три установленных фрикционных пружины 9. Зазор L7 между пружинами после их установки составляет 0,5...1 мм. Пружины при работе могут смещаться друг относительно друга и зазор между ними может быть разным. Суммарный зазор 1,5...3,0 мм остаётся постоянным. На фиг. 4 изображена фрикционная пружина 9 в виде отдельной детали. На фиг. 5 изображён вид фрикционной пружины по стрелке Ж (фиг. 4). Для большей наглядности на фиг. 6 изображены фрикционные пружины 9 в ненапряжённом состоянии без наконечника 2 (фиг. 3). Пружины укладываются в кольцевую проточку корпуса радиусом R1. Длина проточки равна длине пружин. Радиус кривизны пружин R несколько меньше радиуса проточки R1 (фиг. 6). Длина L6 (фиг. 5) и толщина S (фиг.4) пружины подбираются из условия требующейся жёсткости. Перед установкой наконечника 2 пружины 9 необходимо предварительно поджать пальцами рук к корпусу 1. L8 – величина деформации пружины после установки наконечника 2 (фиг. 6). В известных существующих конструкциях винтовых электрододержателей специальных фрикционных пружин нет.

С целью повышения удобства при работе сварочный электрод 11 всегда первоначально устанавливается в отверстие электродной головки, расположенное под углом α равным 93...94º к оси электрододержателя (фиг. 1). При необходимости установленный и закреплённый в электрододержателе сварочный электрод можно согнуть рукой под любым углом α до 180º. При этом сварочный электрод остаётся надёжно закреплённым в электрододержателе из-за применения упора 5 из твёрдого прочного материала и разделённой на две части рукоятки. В существующих конструкциях электрод устанавливается под углом 90º. Дополнительно могут быть предусмотрены ещё несколько установок под разными углами, но не менее одной под углом 115º к оси электрододержателя (ГОСТ 14651-78. Электрододержатели для ручной дуговой сварки. Технические условия).

С целью исключения отказов при работе электрододержателя из-за попадания различного мусора и обмазки сварочных электродов через отверстие в электродной головке в резьбовое соединение электродная головка 3 – токоподвод 4 перед резьбовым соединением со стороны отверстия для установки сварочных электродов предусмотрено гладкое цилиндрическое соединение электродная головка – токоподвод с минимально допустимым диаметральным зазором равным 0,1...0,2 мм и острой кольцевой наружной кромкой на переднем торце токоподвода (фиг.1, место И). d – диаметр, по которому сопрягаются электродная головка 3 и токоподвод 4.

С целью исключения отказов при работе электрододержателя из-за попадания различного мусора через цилиндрическое соединение, где корпус 1 входит в наконечник 2, это соединение выполняется с минимальным диаметральным зазором или без зазора и острой кольцевой внутренней кромкой на торце наконечника 2 (фиг. 1, место К). Такое соединение не позволяет проникать внутрь электрододержателя песку, пыли и другому мусору, что позволяет значительно повысить срок службы и надёжность устройства. D2 – диаметр, по которому сопрягаются корпус 1 и наконечник 2. Диаметр D3 на 0,5 мм меньше диаметра D2.

На фиг. 8 изображён вид электрододержателя по стрелке В (фиг. 1). Для удобства в качестве ориентира при установке и закреплении сварочных электродов 11 различного диаметра на цилиндрической части корпуса 1, входящей внутрь наконечника 2, нанесена кольцевая полоска 13 яркого цвета или выполнена неглубокая проточка шириной L5 равной 1 мм. Перед установкой сварочного электрода вращением наконечника 2 относительно корпуса 1 вокруг оси электрододержателя необходимо совместить в осевом направлении торец Е наконечника 2 с определённым положением кольцевой полоски (проточки) 13 (её началом – плоскость Г, концом – плоскость Д или серединой). Например, электрододержатель рассчитан на работу сварочными электродами диаметром до трёх мм. Перед установкой сварочного электрода диаметром 3 мм необходимо совместить торец Е наконечника 2 с плоскостью Г кольцевой полоски (проточки) 13. Перед установкой сварочного электрода диаметром 2 мм необходимо совместить торец Е наконечника с плоскостью Д кольцевой полоски (проточки) 13. Перед установкой сварочного электрода диаметром 2,5 мм необходимо совместить торец Е наконечника 2 с серединой кольцевой полоски (проточки) 13. После установки сварочного электрода в электродную головку потребуется выполнить минимальный поворот (1/4...1/6 оборота) корпуса 1 относительно наконечника 2, чтобы закрепить сварочный электрод в электродной головке. В известных существующих конструкциях винтовых электрододержателей индикатора предварительной установки электродов нет.

С целью повышения надёжности и долговечности электрододержателя наконечник 2 изготовлен из фторопласта Ф-4, цветного фторопласта Ф-4 или композиционных материалов на основе фторопласта Ф-4 с хорошими диэлектрическими свойствами. Указанные материалы обладают всеми свойствами, которые позволяют применить их для изготовления наконечников в данной конструкции. Они термостойки, пластичны, работают в узлах трения без смазки, практически не стареют, не трескаются, устойчивы к воздействию ультрафиолетовых лучей. На их поверхность можно легко наносить качественное рифление методом накатки. Внутреннее отверстие в наконечнике 2 под электродную головку 3 выполнено цилиндрическим. Наружная цилиндрическая поверхность электродной головки 3 выполнена рифлёной в продольном направлении в виде треугольных выступов. На фиг. 7 показано поперечное сечение электродной головки. Диаметр внутреннего отверстия D1 наконечника 2 несколько меньше наружного диаметра вершин выступов D электродной головки 3 (фиг. 1). После запрессовки электродной головки в наконечник образуется неразъёмное шлицевое соединение.

Для быстрой подтяжки электрического контактного соединения сварочного кабеля 12 с токоподводом 4, подсоединения и отсоединения сварочного кабеля без разборки электрододержателя элементы соединения вынесены наружу. Резьбовая втулка 7 из прочного диэлектрического материала, установленная с торца, давит вдоль оси электрододержателя через металлическое кольцо 6 с внутренним конусом на оголённый конец жилы сварочного кабеля, проходящего внутри втулки и кольца, прижимая конец жилы к торцу токоподвода с наружным конусом.

Вышеописанный электрододержатель был изготовлен в нескольких экземплярах, прошёл испытания у профессиональных электросварщиков, получил положительные отзывы и хорошо себя зарекомендовал с различных сторон. По отзыву профессионалов это лучший электрододержатель для ручной дуговой сварки из всех существующих в настоящее время выпускаемых промышленно и изготавливаемых самодельно. В сочетании с простотой конструкции он удобен в работе, безупречно держит сварочный электрод, не греется, надёжен, долговечен. Фотографии одного из них прилагаются. На фиг. 9 изображена фотография вышеописанного электрододержателя. На фиг. 10 изображена фотография электрододержателя в разобранном виде.

Электрододержатель винтового типа предназначен для ручной дуговой сварки плавящимся электродом. На торце токоподвода 4 установлен упор 5 из материала твёрдостью не ниже 60 HRCэ. Он надёжно прижимает сварочный электрод к электродной головке 3. Сварочный ток проходит по пути наименьшего сопротивления: токоподвод 4 – резьбовое соединение – электродная головка 3 – сварочный электрод. Одна часть рукоятки принадлежит корпусу 1, другая – наконечнику 2. После закрепления сварочного электрода две части рукоятки одновременно удерживаются одной рукой сварщика. Для удобства работы сварочный электрод устанавливается под углом 93...94º к оси рукоятки. На цилиндрической части корпуса 1, входящей в наконечник 2, установлены 3 дугообразных фрикционных пружины. Пружины притормаживают вращение наконечника 2 относительно корпуса 1, создавая наибольшее удобство при замене электродов. Наконечник 2 изготовлен из фторопласта Ф-4 или композиционных материалов на его основе, повышая долговечность конструкции. Электродная головка 3 с продольными шлицами на наружной поверхности запрессовывается в наконечник. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Электрододержатель для ручной дуговой сварки, содержащий рукоятку, токоподвод, электродную головку, соединённую с ним винтовым соединением, упор для прижатия электрода к электродной головке и средство для соединения сварочного кабеля с токоподводом, отличающийся тем, что он снабжён диэлектрическим термостойким наконечником, в котором неподвижно закреплена электродная головка, и тремя фрикционными пружинами, изготовленными из листовой бронзы или латуни и выполненными по форме дуг окружностей, при этом упор установлен в отверстии на торце токоподвода и выполнен из материала, имеющего твёрдость не ниже 60HRCэ, рукоятка образована двумя частями, расположенными с зазором и связанными между собой резьбовым соединением с возможностью вращения относительно друг друга и их общей оси, одна из которых является частью упомянутого диэлектрического термостойкого наконечника, а пружины установлены в проточке, выполненной в сопрягаемом с наконечником цилиндрическом диэлектрическом корпусе, с обеспечением подтормаживания при упомянутом вращении двух частей рукоятки относительно друг друга, причём внутренний радиус кривизны пружин меньше радиуса проточки.

2. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что электродная головка выполнена с возможностью установки электрода под углом 93...94^о к оси рукоятки.

3. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что перед резьбовым соединением электродной головки с токоподводом со стороны сварочного электрода предусмотрено их гладкое цилиндрическое соединение с минимально допустимым диаметральным зазором 0,1...0,2 мм, при этом на торце токоподвода выполнена острая кольцевая кромка.

4. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что вторая из упомянутых частей рукоятки представляет собой цилиндрический диэлектрический корпус, в котором неподвижно закреплены токоподвод и сварочный кабель, при этом упомянутые части рукоятки соединены с размещением половины цилиндрического корпуса внутри наконечника.

5. Электрододержатель по п.4, отличающийся тем, что соединение цилиндрического корпуса входящего внутрь наконечника выполнено с минимальным диаметральным зазором или без зазора, а на внутреннем диаметре торца наконечника выполнена острая кольцевая кромка.

6. Электрододержатель по п.4, отличающийся тем, что на цилиндрической части корпуса, входящей внутрь наконечника, расположен индикатор закрепления электрода в виде кольцевой полоски яркого цвета или неглубокой проточки шириной 1 мм.

7. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что термостойкий диэлектрический наконечник изготовлен из фторопласта Ф-4, или цветного фторопласта Ф-4, или композиционного материала на основе фторопласта Ф-4.

8. Электрододержатель по п.7, отличающийся тем, что электродная головка неразъёмно соединена с наконечником запрессовкой её в гладкое цилиндрическое отверстие наконечника, при этом наружная цилиндрическая поверхность головки выполнена с рифлениями в виде треугольных выступов, расположенными в продольном направлении.

9. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что средство для соединения сварочного кабеля с токоподводом выполнено в виде резьбовой втулки из диэлектрического материала, установленной с торца снаружи электрододержателя с возможностью передачи давления вдоль оси электрододержателя через металлическое нажимное кольцо с внутренним конусом на оголённый конец жилы сварочного кабеля, проходящего внутри втулки и кольца, и прижатия конца жилы к торцу токоподвода, выполненного с наружным конусом.