Горелка для дуговой сварки Советский патент 1983 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов, и может быть использовано в судостроительной, энергетической и друг отраслях промышленности. Известна горелка для дуговой сва ки в защитных газах, имеющая корпус с укрепленной на нем защитной приставкой, на которой установлен вибр тор. Горелка позволяет повысить ско рость сварки за счет снижения трени защитной приставки о поверхность свариваемого изделия и повышения ка чества сварки за счет сообщения металлу шва вибраций CllОднако горелка громоздка по конструкции и в затесненных условиях ее использование затруднено. Известна горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в за щитных газах, имеющая рукоятку с ко пусом, газоподводом, контактами цеп управления, переключателем взаимоде ствующим с газоподводом и контактам цепи. В рукоятке переключатель выполнен в виде цилиндрической втулки установленной соосно газоподводу с возможностью осевого перемещения от носительно корпуса рукоятки, и махо вичка с расположенными внутри него замыкающими контактами, соосно ци;Линдрической втулке, связанного с ней шпоночным соединением -и установленного относит-ельно нее с возможнос тью продольного перемещения. Маховичок подпружинен относительно корпуса рукоятки Однако горелка характеризуется недостаточной универсальностью, трудоемкостью выполнения сварных швов при разнообразии типов сварных соединений. Известна горелка для дуговой свар ки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая цанговый держатель, в,котором установлен удлинитель, выполненный в виде прутка с быстроразъемннм узлом крепления электрода t3 3Однако эта горелка также характеризуется недостаточной универсальностью, трудоемкостью выполнения сварных швов при разнообразии типов сварных соединений. Известна, горелка, предназначенная для сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов, содержащая составной корпус, головку с держателем неплавящегося электрода и сферический шарнир, соединяющий их. В задний койец корпуса ввернут фитинг, обеспечивающий подвод тока через корпус и головку. Инертный газ подается по внутреннему каналу корпуса и шарниров в головку и сопло. Горелка имеет сдвоенный сферический шарнир, в .состав которого входят две шаровые опоры, две муфты и стягивающий стержень, нагруженный цилиндрической пружиной сжатия, что позволяет изгибать и фиксировать горелку под различными углами 4 . Эта горелка имеет повышенную маневренность за счет шарнирного устройства, однако она не имеет сменньк головок, сложна в изготовлении, так как снаГ хена сдвоенным шарниром, в который входят две шаровые опоры, две муфты, пружина, каналы для подвода защитного газа, выполненные в рукоятке, в шарнирном устройстве и в корпусе головки. Такая конструкция требует большой точности при изготовлении сложных изделий, что при массовом вьтуске и эксплуатации вызывает значительные трудности и снижает надежность горелок в работе. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является горелка для дуговой сварки, содержащая головку, связанную с рукояткой посредством шарового шарнира, шар которого выполнен с цилиндрическим выступом, жестко связанным с головкой 5 Известная горелка в основном может быть использована при сварке деталей небольших толщин (до 10 мм) или при многослойной CBapj e деталей большей толщины с X и У-образной разделкой. При выполнении соединений со щелевой разделкой (ширина разделки 4-10 мм) применяют только головки с плоскими соплами. Горелку с плоским соплом можно закрепить и в известной горелке, однако поворачивать ее в шарнире можно только в одной вертикальной плоскости. В этой плоскости угол поворота горелки менее, 90 (практически ± 45°), поэтому ее можHq использовать ограничено, например при сварке открытых соединений. Од- нако в машиностроении и других отраслях промышленности довольно часто встречаются сварные конструкции с ребрами и .другими деталями, установленными под различными углами. В . этом случае поворот головки на 45 недостаточен. В предлагаемой горелке угол поворота вокруг вертикальной оси равен ±90°. После поворота на 90 (после захода цилиндрического выступа в паз цапфы) головку можно вращать в вертикальной плоскости на любой угол (до 360°) . При этом горелка будет постоянно находиться в одной плоскости - плоскости свариваемого стыка. Целью изобретения является повышение маневренности горелки и удобства в эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем что в горелке для дуговой сварки, содержащей головку, связанную с рукояткой посредством шарового шарнира, шар которого вьигалнен с цилиндрическим выступом, жестко связанным с-головкой, шарнир выполнен с цапфой, а в рукоятке и цапфе выполнены пазы, параллельные оси рукоятки, при этом диаметр цилиндрического выступа равен 0,5-0,6 диаметра шара шарнира.

На чертеже представлена горелка, общий вид.

Горелка содержит сменную головку 1, связанную с трубчатой ру сояткой 2 посредством шарового шарнира имеющего шар 3, выполненный с цилиндрическим выступом 4, жестко связанньм с корпусом головки 1, и с цапфой, имеющей верхнюю часть 5 и нижнюю часть 6, соединенными зажимным винтом 7. Цапфа 5-6 выполнена со сфе зйческим отверстием, в котором установлен шар 3. В рукоятке 2 и цапфе 5-6 выполнены пазы 8, параллельные оси рукоятки 2. На корпусе головки 1 имеются штуцеры 9 для крепления гибких шлангов 10, предназначенных для подвода защитного газа (аргона) и воды. В рукоятке 2 выполнены прорези 11 для подвода гибких шлангов 10. Позицией 12 обозначен шланг водяного охлаждения, расположенный в рукоятке 2, а позицией 13 - шланг, подводящий воду к штуцеру цапфы 5-6. Яланг 12 сообщается с Г-образным каКонструктивно-технологическиеданные

налом 14. Внутри шланга 12 расположен токоподвод 15. В рукоятке2 выполнена прорезь 16, в которой расположен микровыключатель 17.

Горелка имеет набор сменных водоохлаждаемых головок: с плоским соплом для сварки в щелевую разделку стыковых соединений; с плоским соплом для сварки в щелевую разделку угловых соединений; с круглым конфузорным соплой для сварки средних

0 и больших толщин.

Кроме того, в комплект горелки входит малая головка (без водяного охлаждения) для сварки малых толщин.

Для смены головок необходимо ос5лабить зажимной винт цапфы, вынуть головку из цапфы, заменить ее другой головкой и зажать винтом. Шланги нужно снять со штуцеров старой головки и надеть на новую, после

0 чего горелка с новой готовкой готова к сварке.

Соотношение диаметров цилиндрического выступа 4 и шара 3 определено экспериментально.

5

Испытания каждого шарнира проведены при непрерывной сварке в щелевую разделку на токе 600 А 30 мин.

В процессе испытаний фиксирова0лись короткие замыкания и значение максимальной температуры нагрева шарнира в зоне соединения.

Результаты наблюдений и замеров сведены в таблицу.

Экспериментальные данные

ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащая головку, связанную с рукояткой посредством шарового, шарни- ра, шар которого выполнен с цилинд.рическим выступом, жестко связанным с головкой, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения маневренности горелки и удобства в эксплуатации, шарнир выполнен с цапфой, а в рукоятке и цапфе выполнены пазы, параллельные оси рукоятки, при этом диаметр цилиндрического выступа равен 0,5-0,6 диаметра шара шарнира. . Л.. ЛГг

0,2

.550-600

« I .

600

I

„ I I

I I -

570-600 565-600

127

108 98 82 79

3 2 О

64 69 72 80

1 1 2

Таким образом при сварке горелкой с цилиндрическим выступом, диаметром равньм 0,5-0,6 диаметра шара те5шература нагрева в зоне шарнира не прев.ышает , сила сварочного тока постоянная и равна 600 А, коротких замыканий не наблюдается.

При диаметре цилиндрического выступа менее 0,5 или более 0,6 диаметра шара наблюдается повышение температуры нагрева деталей и нестабильность процесса сварки: измененисилы тока и короткое замыкание.

В конкретном примере выполнения горелки основные детали имеют следущие размеры, мм;

Диаметр рукоятки 34 Диаметр цапфы22

Диаметр шара шарнира 16

Диаметр цилиндрического выступа шарнира 8

Длина цилиндрического выступа шарнира 10

Ширина паза на рукоятке (под цилиндрический выступ)8,5

Глубина паза на рукоятке (под цилиндрический выступ)8.,5

Длина цилиндрического выступа 4 Е,, должна быть не меньше разности радиусов корпуса рукоятки 2 и шара 3 шарнира. Если меньше этой величины, то при повороте головки, укрепленной на выступе 4, она упирается в торцовую часть рукоятки 2 и цилиндрический выст5ш 4 не заходит Б паз- 8. Этим самым значительно уменьшается угол поворота головки вокруг вертикальной оси шара шарнира. При P/w большей разности упмянутых радиусов цилиндрический выступ 4 входит в паз 8, что позволяе увеличить угол поворота головки вокруг вертикальной оси до 180°.

Для поворота сварочной головки в горизонтальной плоскости на угол 190° от среднего положения (полный угол поворота 180°) глубина выреза в цапфе должна равняться 0,5-0,6 диаметра шара.З.

Универсальность горелки достигается за счет укомплектования ее головками для сварки с обычными разделками кромок-, большой водоохлаждаемой и малой - без водяного охлаждения, а также головками для сварки о щелевой разделкой.

Конструкция шагового шарнира позволяет поворачивать головку 1 в горизонтальной плоскости на 90° в каждую сторону от нейтрального положения, при.этом цилиндрический выступ 4 входит в левый или правый паз 8 в рукоятке 1 и цапфе 5-6. Далее головка 1 в шарнире (3,5,6) может разворачиваться относительно оси шарнира х-х, и у-у на 360° и та КИМ образом занимать любое пространственное положение относительно рукоятки 2, что обеспечивает максимальную маневренность горелки при . сварке в сложных задесненных узлах 0 сварных конструкций.

Возможность быстрой смены головок 1 или их поворота на углы больше 180° обусловлена конструктивно тем, что поднод защитного газа и 5 воды, а также, отвод воды осуществлён посредством гибких шлангов, пропущенных через рукоятку 2 в отверстие 11 в верхней ее части, а не через шарнир.

0 С целью повьгшения- гибкости подводов (коммуникаций) к горелке, облегчению горелки с шлангами и токоведущим кабелем токоподвод 15 (без изоляции, и следовательно более легкий и гибкий) помещают в шланг 12, через который вода подводится к головке 1. В этом случае водяной шланг 12 одновременно служит изолятором токоподвода- 15. Подвод воды п и тока осуществляется через нижнюю часть цапфы 6, в которой выполнен Г-образный канал 14, заканчивакадийся с двух сторон штуцерами. Разъемная цапфа 5-6 соединяется стяжным винтом 7 для фиксации положения головки 1 относительно рукоятки 2.

Такая конструкция горелки является наиболее простой, надежной и удобной в работе по сравнению с прототипом.

0 в связи с тем обстоятельством, что при повороте головки 1 в горизонтальной плоскости или наклоне ее. отйосительно рукоятки 2, когда рабочий конец вольфрамового электрода 5 а следовательно и дуга при сварке, приближается к руке сварщика, в которой он держит горелку, увеличивается тепловое влияние на перчатку и руку и возникает необходимость перемещения .руки к хвостовой части рукоятки 2. При стационарном закреплении микровыключателя 17 сварочного тока это перемещение руки невозможно. Поэтому для удобства в работе 5 микровыключатель 17 на рукоятке 2 закреплен подвижно и имеет возможность перемещения вдоль образующей рукоятки 2 по выполненной в ней прорези 16..

0 Горелка обеспечивает следующие преимущества по сравнению с существующими.

Надичие сменных головок обеспечивает широкую номенклатуру свариваемых изделий. Например, при

сварке крупных корпусных конструк-. ций на стапеле в одних и тех же узлах встречаются сварные,соеди- . нения разной толщины стыковые, угловые с X, У, К-образными разделками, щелевой разделкой, трубопроводы, свариваемые в монтажных условиях. При этом швы расположены во всех пространственных положениях. При изготовлении таких конструкций применялись 3 или 4 сварочные горелки, которые каждый раз при переходе от одного типа сварного соединения к другому-приходится подключать , отключать и перенЗсить вмете с длинными плетями шлангов длиной 35 метров с одного места на другое. Это вызывает значительные непроизводительные затраты времени.

При использовании универсальной горелки замена головки осуществляется 1-2 мин, без переноски шлангов и пультов управления сварочных постов. В этом случае требуется меньшее количество горелок, шлангов, медных токоподводов, что уменьшает материальные затраты.

Предлагаемая горелка с головкс1ми снабженными цилиндрическим выступом

прорезями в рукоятке и цапфе, а также штуцерами в верхней части головки, соединенными гибкими шлангами с рукояткой, позволяет придавать головке с электродом любое пространственное положение относительно рукоятки и, следовательно, обеспечивает, максимальную маневренность. Эта маневренность еще более повышается при замене большой водоохлаждаемой

Отделение системы охлаждения и подвода защитного газа конструктивно от шарнирной системыповорота

5 головки резко упрощает конструкцию узла поворота и горелки в целом.

Повышенная маневренность горелки и наличие перемещающегося микровыключателя вдоль рукоятки улучшают и

0 1 облегчают условия работу сварщиков.

Размещение кабеля для подвода сварочного тока в шланге с водяньпд охлаждением Обеспечивает его изоляцию, позволяет уменьшить сече5ние, что повышает гибкость коммуникаций подводимых к горелке от сварочного поста.