Установка для сварки и наплавки ленточным электродом Советский патент 1992 года по МПК B23K9/08 

Изобретение относится к области сварки и наплавки и касается сварочных установок для сварки и наплавки, преимущественно ленточным электродом, которые могут быть использованы в машиностроении, в частности атомно-энергети- ческом, металлургическом и химическом.

Известно устройство для дуговой наплавки металлических изделий, содержащее плоскую катушку с ферромагнитным сердечником, который загнут относительно оси параллельной плоскости ленточного электррда, а нижняя часть сердечника направлена в зону плавления ленты. Указанное устройство устанавливается с передней стороны ленточного электрода.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является сварочная головка с магнитным управлением, содержащая механизм подачи ленточных электродов, направляющие для электродов, токоведущие губки с возможностью регулирования усилия поджатия. На механизме

подачи установлен магнитопроводящий сердечник с двумя соленоидами, расположенными пообе сторонытоковедущих губок с некоторым углом к вертикальной оси наплавочной головки.

Применение указанной головки не позволяет обеспечить качественного формирования валиков из-за трудностей создания однородного магнитного поля в зоне горения дуги Кроме того, затрудняется ее применение для разных размеров ленточных электродов, так как при использовании ленточных электродов меньшей ширины, чем ширина магнитопроводящего сердечника, нарушается формирование валиков, ухудшается устойчивое регулярное перемещение дуги по кромке ленточного электрода, что приводит к залипанию ленты на ванну с последующим взрывом этой перемычки из- за короткого замыкания. Последнее также резко ухудшает внешнее формирование валиков, появляются подрезы и застревания шлаковых включений близко к поверхности

(Л

С

х| N СЛ

N

СЛ

ю

наплавленного валика. Все это в конечном счете ухудшает качество формирования наплавленного слоя.

Кроме того, для обеспечения необходимой величины магнитной индукции в зоне горения дуги необходимо увеличить размер катушек магнитной системы, что усложняет конструкцию наплавочной установки. Следует отметить, что из-за жесткого закрепле- ния магнитной системы на корпус наплавочной головки существенно усложняется подготовка такой головки к наплавке и затрудняет обслуживание ее при нанесении защитных покрытий на изделие.

Цель изобретения - повышение качест- ва формирования наплавленного металла за счет создания однородного магнитного поля s зоне горения дуги и плавления электродов и формирование валиков, что позволяет исключить подрезы и неровности кромок валиков и западаний между ними, повысить устойчивость процесса горения дуги и формирования валиков, улучшить удобства в обслуживании наплавочной головки.

Для достижения поставленной цели установка снабжена полюсными наконечниками,смонтированнымина электромагнитах с возможностью охвата зажимных губок по ширине и установочного перемещения в плоскости, перпендикулярной оси установки, при этом магнитопро- вод, связывающий сердечники электромагнитов, выполнен из двух шар- нирно соединенных между собой частей, а расстояние между осями сердечников выбрано из соотношения 0,5-1,2 длины соленоида.

Повышение качества наплавленного металла, улучшение стабильности процесса плавления ленточных электродов, исключение образования подрезов и неровностей валиков создается за счет исключения воздействия собственного магнитного поля в процессе наплавки на горение дуги и фор- мирование валиков путем создания однородного дополнительного поля в зоне горения дуги и формирования валиков. Процесс осуществляется путем создания магнитного поля в соленоиде и посредством магнитного сердечника концентрируется с помощью подвижных полюсных наконечников, замыкается через зону горения дуги и формирования валиков. Это приводит к равномерному передвижению дуги по кромке ленточного электрода и ее укорочению, следовательно, равномерному его плавлению, исключает возможность под воздействием собственного магнитного поля у кромки ленты периодически отклоняться и колебаться жидкой металлической ванне, а следовательно, нет образования подрезов и неровностей по кромке валиков.

Для создания однородного магнитного поля по обе стороны от оси симметрии установки устанавливаются вертикально с соленоидами магнитопроводы, а на их концах закрепляются в соединении типа ласточкин хвост подвижные наконечники с возможностью охвата зажимных губок по ширине и установочного перемещения в плоскости перпендикулярной оси сзароч- ной установки, Для усиления дополнительного магнитного поля сечение полюсных наконечников выбирается в 1,5-2 раза больше сечения самого магнитопровода. В процессе наплавки центральные плоскости симметрии полюсных наконечников должны пересекаться между собой по линии, ле- жащей на центральной плоскости симметрии сварочной установки и находящейся на поверхности наплавляемого изделия В случае пересечения указанных плоскостей по линии, находящейся ниже наплавляемой поверхности, магнитное поле будет замыкаться между наконечниками через наплавляемый металл, минуя зону горения дуги, плавления ленты и формирования валика, что нарушает устойчивость процесса плавления, приводит к образованию по краям валиков подрезов и неровностей, т.е. нарушается качество наплавленного металла. Аналогичное явление наблюдается при пересечении указанных выше плоскостей полинии, находящейся выше наплавляемой поверхности из-за замыкания магнитных силовых линий мимо зоны горения дуги и формирования валиков. Это способствует удлинению дуги и усилению колебания жидкой металлической ванны. Так как в процессе наплавки в зависимости от режимов выбирается разное расстояние между наплавочной головкой и наплавляемой поверхностью, то для обеспечения вышеупомянутого условия полюсные наконечники в соединении ласточкин хвост перемещаются перпендикулярно оси симметрии сварочной установки, т.е. плоскости ленточного электрода.

Ширину полюсных наконечников выбирают в зависимости от ширины применяемого в конкретном случае ленточного электрода из условия охвата зажимных- губок по ширине с учетом, что ширина полюсных наконечников превышает ширину ленточного электрода на 5-6 мм.

Уменьшение ширины наконечника менее указанной величины приводит к нарушению оплавления ленточных электродов со стороны кромок, что приводит к их

запинанию и нарушению стабильности процесса, а превышение способствует задержанию дуги у кромок ленты, что вызывает более глубокое проплавление основного металла в этих местах, образование подре- зов и, в конечном итоге, нарушение качества формирования валиков.

Для создания однородного магнитного поля и постоянной величины удельной магнитной проводимости рассеивания между вертикальными осями магнитопроводящего сердечника следует выбирать в пределах 0,5-1,2 длины соленоида. Уменьшение расстояния между вертикально расположенными частями магнитопровода менее 0,5 длины соленоида приводит к увеличению магнитного рассеивания и нарушению однородности магнитного поля, что в конечном итоге способствует ухудшению стабильности горения дуги и формирования валиков, т.е. понижает качество формирования наплавленного металла. Превышение указанного расстояния более 1,2 длины соленоида способствует существенному усложнению конструкции наплавочной головки с магнитной системой из-за увеличения габаритных размеров магнитопровода и созданию неудобств во время реализации процесса.

Магнитопровод, связывающий сердеч- ник электромагнитов, выполнен из двух шарнирно соединенных между собой частей, а шарнир жестко закреплен на сварочной установке что существенно, улучшает удобства в обслуживании установки в про- цессе подготовки ее к работе и в случае проведения профилактических осмотров и ремонта. Последующая фиксация их перед началом работы позволяет создать непрерывный магнитный поток в магнитопрово- де.

На фиг. 1 дана установка, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Установка для сварки и наплавки содер- жит установленный в корпусе 1 механизм подачи 2 ленточного электрода 3. К корпусу 1 жестко закреплены неподвижные направляющие 4, на которых установлены токопро- водящая шина 5 и при помощи шарниров 6 закреплены подвижные направляющие 7 с фиксатором 8 их поворота, токоподводящие губки 9 с механизмом 10 их поджатия к ленточному электроду 3. Между неподвижными направляющими установлен съемный ограничитель 11 ширины ленточного элект- рода 3. На неподвижных направляющих 4 с помощью кронштейна 12 закреплен магни- топроводящий сердечник 13 с возможностью его поворота относительно оси 14 с

последующей их фиксацией в рабочем положении с помощью упоров 15. На магнито- проводящем сердечнике 13 установлены вертикально соленоиды 16. На нижних вертикально расположенных частях магнитопроводящего сердечника 13 установлены посредством соединения типа ласточкин хвост магнитопроводящие съемные полюсные наконечники 17 с возможностью их перемещения с помощью механизма 18. На подвижных направляющих закреплены флюсовые воронки 19 с флюсопроводом 20. Токоподводящая шина 5 соединена с токо- ведущими губками 9 гибким токоподводом 21.

Установка для сварки и наплавки работает следующим образом.

Перед заправкой ленточных электродов 3 в установку разъемный магнитопроводя- щий сердечник 13 с катушками 16 и полюсными наконечниками 17 поворачивают вокруг оси 14, закрепленной на неподвижных направляющих 4 с помощью кронштейна 12. Ослабляют фиксаторы поворота 8 и подвижные направляющие 7 разворачивают относительно шарнира 6. Ленточный электрод 3 подают механизмом 2 подачи между неподвижными направляющими 7. Выравнивают их относительно друг друга по ширине съемными ограничителями 11. Подвижные направляющие 7 устанавливают в рабочее положение и фиксируют фиксаторами 8. Механизмом 10 поджатия поджимают токоподводящие губки 9 к ленточному электроду 3. К нижней части разъемных сердечников устанавливают полюсные наконечники, ширину которых выбирают в зависимости от ширины применяемого ленточного электрода из условия охвата зажимных губок по ширине с учетом, что ширина полюсных наконечников превышает ширину ленточного электрода на 5-6 мм. Затем разъемный магнитопровод 13 устанавливается в рабочее положение и фиксируется упорами 15.

Устанавливают необходимый свободный вылет ленточных электродов и затем перемещают полюсные наконечники 17 с помощью механизма 18 регулировки так, чтобы одна из плоскостей симметрии полюсных наконечников пересекалась с плоскостью ленточного электрода вдоль его ширины на наплавляемом металле. Подключают соленоид 16 к дополнительному источнику их питания для создания магнитного поля, которое усиливается разъемным сердечником 13 и направляется в зону сварки через полюсные наконечники 17. В зону сварки через флюсоподвод 20 и флюсовые воронки 19 подают флюс. Включают сварочный ток, который течет с токоподводящей шины 5 через гибкий токоподвод 21 к токо- подводящим губкам 9, а затем к ленточному электррду 3Пример. Производят наплавку антикоррозионного слоя на слябе ленточным электродом сечением 0,7 х 100 мм под флюсом ОФ-10. В соответствии с сечением ленты выбирают режим наплавки: сварочный ток 1200-1300 А, напряжение 34-36 В, скорость наплавки 10 м/ч, свободный вылет электрода 40 мм При установке ленты в наплавочную головку разводят магнитопро- водящую систему с катушками и подвижные направляющие в стороны Заправляют ленту и фиксируют направляющие в исходном положении и поджимают токоподводящие губки к ленте. Присоединяют к магнитопод- водящим сердечникам полюсные наконечники шириной be 100+6 106 мм и фиксируют всю систему в исходном положении. Выставляют свободный вылет электрода 40 мм и замыкают его на изделие. Корректируют положение полюсных наконечников с помощью механизма их регулировки таким образом, чтобы центральные плоскости симметрии ПОЛЮСНУ наконечников пересекались иежду собой и с центральной плоскостью симметрии установки по линии, находящейся на поверхности наплавляемого изделия, т.е. вдоль ширины ленточного электрода Подают флюс. Включают систему питания соленоидов по режиму: ток питания катушек 4 А, напряжение 50 В, частота пульсации магнитного поля 10 Гц. Включают процесс наплавки. После наплавки оценивают качество наплавляемого слоя. Западаний между валиками, подрезов и неровностей по их кромкам не обнаружено. Наплавленная поверхность ровная, без заметных кристаллизационных линий.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Установка для сварки и наплавки ленточным электродом,- содержащая сварочную головку с зажимными губками и два электромагнита, расположенные пообестороны от головки и соединенные магнито- проводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества формирования наплавленного металла путем издания однородного магнитного поля и обеспечения

удобства обслуживания, установка снабжена полюсными наконечниками, смонтированными на электромагнитах с возможностью охвата зажимных губок по ширине v, установочного переведения

плоскости, перпендикулярной сем сваро1 ной головки, при этом магнитопровод, связывающий сердечники электроадагни оэ, ь .толнен из дау/ соединенных между собой частей, а расстояние между

осями сердечников выбрано из соотношения 0,5-1,2 длины соленоида.

l

Использование в машиностроении для сварки и наплавки ленточным электродом Сущность изобретения по обе стороны от сварочной головки установлены два электромагнита, соединенные магнитопроводом, выполненным из двух шарнирно соединенных между собой частей. На электромагнитах смонтированы полюсные наконечники с возможностью охвата зажимных губок по ширине и установочного перемещения в плоскости, перпендикулярной оси сварочной головки. Расстояние между осями сердечников электромагнитов выбрано из соотношения 0,5-1,2 длины соленоида. 3 ил

Фиг.1