Неплавящийся электрод для дуговой сварки и способ его изготовления Советский патент 1993 года по МПК B23K35/02 B23K9/16 

3

И обретени€ относится к облпстп С ;зрки, в чястности к устройствам 7У(Я спарки uerutanHmtiMcn электродом D защитных газах пл токах обратной полярности, и может найти примеиениЬ во псех отраслях народного хозяйства. в том числе в энергомашиностроении, апиацкои- ной, нефтяной, судостронте-пьной и химической промьпшшииости доя свлрки изделий из алюминия и его спланов.

Целью изобретения является повышение стойкости электрода и его проплавляющей способности.

iia фиг. 1 показана форма загс- тонки медного } аконечн1гка со ступенчатым отверстием для размещения тугоплавкой цстанки на фиг, 2 - заготовка медного наконечника по сле размещения в ней тугоплаикой (воль™ фраМовой) вставки и закрепления на этой вставке кольца из лег-кош эвкого MCTajma, внешняя образующая которого имеет форму тора| па фиг, 3 - торцевая часть медного наконечника с вольфрамовой вставкой я кольцом из легкоплавкого металла после запрессовкиj на фиг,. 4-.- конструкция неплавящегос электрода| на фиг, 5 - конструкция торцевой части горелли для дуговой .сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа на постоянном токе обратной полярности.

Неплавящийся электрод состоит.из медного охлаждаемого наконечника 1 (см, фиг, 1-5) с резьбой (на чер- теже не показана) в его верхней час- ,.ти для крепления электрода в горелке В наконечнике 2 запрессована туго- Ш1авкая (волыЬрамовая) вставка 2 вогнутая со стороны рабочего торца. 11а рабочт й торец тугоплавкой вставки нагажено ia,(1/3 - 1/2) своей высоты Злегкогглавкое кольцо 3, внешняя образующая которого имеет форму тора ответного тору образующей основной полости 4 идентичных .размеров, которое а процессе работы горелки образует до11олнителыгут по. юсть ii у рабочего торца тугоплавкой вставки 2 Контактно легкоплавкому кольцу 3.- в медтюм наконечнике t под углом Ы. 30 - 60 к его продольной оси выполнен. радиальные отверстия 6, оси которых проходят через кромку рабочего торца тугонла кой вставки 2 На конусной образукжхей медного на87 2

конечника i выполнен таборный поясок 7, ня кото)1й ныхолят радиальные откерстип 6, а в теле наконечника имеется полость 8 для подачи хладагента.

Нештавящийся электрод -изготавливают следующим образом,

В медном-наконечнике 1 (см, Q фиг. 1) сверлят отверстие диаметром J соответствующее диаметру вольфрамовой вставки 2, на глубину Н, равную с:/мме длины 1 вставки U расстоянию h от рабочего 5 торца медного наконечника 1 до рабочего торца тугоплавкой вставки 2. Затем полученное отверстие огй.1 рассверливают, увеличивая его диаметр до величины d,, , равной Q внещнему диаметру легкоплавкого кольца 3. При этом глубину этой части отверстия выполняют равной h - (1/3 1/2)5, где S - высота в мм легкоплавкого кольца 3, которой 5 должно быть насажено на рабочий торец тугоплавкой вставки 2,

Затем в это отверстие вставляют тугоплавкую вставку 2 и на ее рабочий торец на (1/3 - 1/2)3 насаживают Q легкоплавкое кольцо 3 (см, фиг, 2) и все это запрессовывают с образованием основной полости 4 конусной формы. Затем контактно легкоплавкому кольцу 3 под углом ci 30 -.60° относительно продольной оси эяегтро- да (см, фиг, 4) выполняют радиальные отверстия 6, оси которых проходят через кромки рабочего торца тугоплавкой вставки 2, заборный поясок 7 и полость 8 для подачи охлаждающей жидкости (поды),

Изготовленный таким образом неплавящийся электрод устанавливают 13 горелку для сварки и центрируют относительно ее сопла (см. фиг, 5),

В полость 8 подают охлаждающую жидкость, подают защитный газ и включают источник питания, предварительно установив ток в 1,2 - 1,5 раза превышающий максимальный рабочий ток для данного диаметра вставки 2, Воз.буждают сварочную дугу между вставкой 2 и графитовой гша- стинкой 9, На этом производит сварку в течение 2-3 мин. Так как сила тока превьтшет до- пустимую, то на первом этапе сварки п роисходит частичное огшавлемие .боковой поверхности погости А

45

50

1

кпнечянкя 1. При этом янодная чясть столбя ЛУГИ препягстпует заилявле- нию вставкой 2. Под дейстпием столба дуги полость А приобретяет форму тора, а диаметр d к ее хрнтичес- кого сечения становится равным 0,3 0,6 диаметра вставки d.

Затем происходят расгшавление легкоплавкого кольца 3 и отекание расплавленного металла этого кольца на графитовую пластину с образованием у рабочего торца тугоплавкой вставки 2 дополнительной полости 5 торовой формы подобной торовой форме основной полости 4 с идентичными размерами. Анодная часть дуги и в этом случае препятствует смыканию полости и эаплавлению торца вставки 2, После расплавления кольца 3 электрод готов к работе,

Не/шавящийся электрод работает следующим образом.

Устанавливают необходимый рабочий ток и производят сварку изделия. Сварочная дуга обжатая стенками полости 4 и изолированная от них потоком газа преобретает жесткость и-пространственную устойчивость, а дополнительное сжимающее действие потока газа, поступающего через радиальные отверстия в наконечнике, способствуют повышению коцентрации дуги н увеличению за счет этого глубины проплавления, Повьшение проплавляющей способности дуги и улучшение стабильности и горения позволяет производить сварку за один проход CTbtKOBbtx гавов без кромок толщи 1рй до 12 мм.

г

Полость 5, образованная после расплавления легкоплавкого кольца 3, исключает контактирование торца вставки 2 с наконечником 1, расплавление в этой зоне последнего и попадание жидкой меди на торец вставки 2 с оГфазеванием интерметаллидных прослоек, приводящих к образованию трещин и выкрагпиванию вставки 2 попаданием этих частиц в шов, Загцитный газ, поступающий через отверстие в обрамонапшуюся полость 5, не только до11о; яите.пьно охлаждает электрод, cnocoScTTjyn увеличению его стойкости но и о:.ч;1ж; лет боковые поверхности полости наконечника, полностью исключая nnri.ijT.-iiinf расилпиленной меди н шоя.

0

5

0

5

1

0

5

0

5

0

5

871.1

Примеры исполнения H -iTM.-it iii/-F-oon электрода для луг ппо и см;(11ки.

В горелку для снарки ст-чбилизи- ронанной дугой устяняплинлли нргшпвя- щиеся электроды, в медный наконечник

1которых бшш запрессораиы вставки

2из лантанированного вольфрама диаметром 1, 2, 3 мм соответственно.

Па вставки 2 были надеты легкоплавкие кольца, иэг отовленные из припоя на основе ссединеня меди с цинком, марки ПМЦ36, ГОСТ 8190-73, при этом угол oi выбирали равным А5, Горелку устанавливали на установку СЛ-200 с источником питания ПСО-300. После, расплавления легкоплавкого кольца 3 и формирования дополнительной полости 5 у рабочего торца тугоплавкой вставки 2 производили снарку трубных образцов диаметром 8/ х 12 нз сплава АМГ-6. Защитный газ аргон.

Концентрацию дуги оценивапи по изменению глубины проплавления на макропшифах образцов. Ресурс (срок службы) электродов определяли до их разрушения и вытекания части вольфрамовой вставки в сварной шов или эаплавления-полости наконечника жидкой медью.

Данные исследования приведены в табл, 1 и 2.

Затем сварку осуществляли на токе 100 А при диаметре тугоплавкой вставки 1 мм, изменяя только угол наклона отверстий. Высота S легко- .плавкого кольца 3 составляла 0,5 мм, заглубление вставки 1,0 мм, выступа- ние кольца за торец вставки 0,3 мм.

Предпоженный неплавящийся электрод для дуговой сварки по сравнению с прототипом позволяет улучшить стабилизацию дуги, повысить ее концентрацию и увеличить 3S счет этого глубину проплавления дуги. Кроме того, повышается ресурс (срок службы) электродов, снижается расход вольфрама, что делает процесс сварки более эконо- мпчньм, при этом достигается повьш1е- ние производительности труда в 1,6 - 1,7 раза за счет упеличения гтрп- плавляющей способности луги и снижения процента брака. Снижается расход вольфрама в 1,9 рагьт ча счет ПОРЫ- шения ресурса неплавяшьч ося э/ю стрп- да. Формула и 3 о б г V е н ч я

1, Неплапящийся .. ; ;ui .uv-.

ГОВОЙ сварки в С-рР ,Р ьч:;;- ; HIM- г-ТьЧ

5И

ПОСТОЯКМ1.1М током обратной полчриости состоящий и; мряного охлаждаемого наконечника и пст.9яки из тугоплав- кого металлл, запрессованной со стороны торця иакокепника с обрззо-

ВйИИеМ ПОГТОСТИ, стенки которой I h50IOT

форму вьтуклого тора, о т л к ч а - ю щ н и с п тем, что, с целью шенип стойкости электрода и сгс про плаплякйдсй способности, со стороны торца накоги;чнпка пол полость,, щей форму выпуклого тора, иыполнгяа дополт тег1ьная полость п пиде погнутого TopSj заканчнвакпцаяся на высоте 1/3 - 1/2 высоты тугоплавкой вставки, а в накоттечннке по;д углом 30 к продольной оси электрода выпопиены сообщающиеся с полостью радиальные отверстия для подачи

2, Способ изготовления непланя- щегося электрода для дугойой сварки, включающий сверление отверстия в

6

нлкofit. чии 4-f:, v cTriHO V v i

НОГО ту ron.nrjnicor) п оПрпЛппЯние н нлкпяеччике полог.т,. ГТРНКИ которой имелот ф. пг-туглс го торп,

0т л и я а то п И и с п , что4 перед устзновкой тугопплвтсой вставки часть отверстия со стороны торцл рассретхгтипяют ия г.п.

h 4- (i/3 - 1/2)3., где h - рвсстоя нис от рабочего торпа медногб на-- коначпнка до рабочего торця туго-плавкой вставкир S высота плавкого-кольца, а на тсррп тугоплавкой вставки на 1/3 - t/2 ре .«ы- соть1 н8сажива эт кольцо из лгегкоплап- кого иеталлн.; виегапяр. оброзукя лчп которого Hi-seeT форму тора, li после образовання полезсти, которой имеют форму выпуклого тора,, рас- . плавляют легкоштанкое кольцо с образованием дополнительной полости,; имеющей форму вогнутого тора,

1

Т а б л н ц а 1,

damB. Cf 9/y.

;/

(pue.Z

(fft/ff.5

Изобретение от гоёится к области сварки, в частности к горелкам для дуговой сварки неплаиящимсп электродом в среде защитных газов на токах обратной нолярности, и может найти. применение в любой отрасли ародного хозяйства при сварке изделий из алю- Ю1НИЯ и его снлавов. Цель изоОрйте- кия .- повышение стойкости электрода и его проп.чаплягощей способности п процессе сварки. Для этого а торец тугогшапкой вставки 2 на /3 - 1/2 высоты насажено кольцо из легко- гатгшкого металла, ннешнля образующая которого имеет форму тора, с иосле- дуюп-азм образоиаь ием у рабочего торца пставкп 2 из тугоплавкого металла дополнительной полости 5 в виде вог- riyroro тора подобного основному, образующему полость 4, а пя наконечнике j контактно этому под углом 0 30 - 60 к его продолыгой оси оынолнекы радиальные отверстия 6. Полость 5, образова11ная после рас- нпавлёния легкоплавкого кольца, ис- |кл1очает контактирование торца вста- кки 2 с наконечником i, расш1авлер1ие его и попадание жидкой меди на торец вставки 7. с образованием интерме- таллидпых прослоек, приводящих к образоуанито трещин и выкрашиванию пставки 2, 2 с,п. ф-лы, 5 шт., 2 табл. с SS

Редактор E. Месропоиа

Фи.5

Составитель Г. Тютченкона

Техр ед И.ПопопичKoppeKTiip Г. Решег кин

Закля 3085ТиражПолписнги

BHitnnH Г г)су.чарс7 веиного комитета СССР

по ж..пам изобретений и 1130,Г), Москоа, Ж-35, Р ушекая иаб., д. 4/5

ilpoHieo. i г .1-м;о,мигр,чфич1 ск.ое предприл ,, г, Ужг ород, l ,