Способ плазменной сварки плавящимся электродом и плазмотрон Советский патент 1993 года по МПК B23K10/00 

Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано для автоматической сварки и наплавки в среде защитных газов.

Целью изобретения является повышение стойкости неплавящегося электрода и стабильности процесса сварки.

На фиг. 1 изображен плазмотрон, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - плавящийся электрод, сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - изображена втулка, сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - схема подачи плазмообразующего газа.

В способе плазменной сварки плавящимся электродом, при котором плавящийся электрод подают через неплавящийся трубчатый электрод в сжатую дугу, возбуждаемую между неплавящимся трубчатым

электродом и изделием, поток плазмообразующего газа разделяют и по соплам подают одну часть внутри канала трубчатого электрода, а вторую часть потока подают снаружи на срез канала трубчатого электрода, обе части потока плазмообразующего газа подают к плавящемуся электроду под одинаковым углам к горизонтальной плоскости, причем расстояние между верхним потоком газа и нижним потоком газа по вертикали устанавливают исходя из соотношения:

0,90 h 0,7D

где h - расстояние между потоками плазмообразующего газа по вертикали;

Р - диаметр выходного канала трубчатого электрода, на срез которого подается часть потока плазмообразующего газа.

00

Ј

N) СЛ О

Сл)

Величина D устанавливается в зависимости от диаметра плавящегося электрода и принимается равной 6-4d, где d -диаметр плавящегося электрода, т.е. чем тоньше плавящийся электрод, тем эта величина меньше.

Угол подачи потоков плазмообразую- щего газа устанавливают в зависимости от D и определяют из выражения

32° а 38°,

где а-угол подачи потока плазмообразую- щего газа в направлении плавящегося электрода.

Часть потока плазмообразующего газа, подаваемого внутрь канала трубчатого неплавящегося электрода разделяется на ное количество потоков (струй), часть их направляется по касательной к плавящемуся электроду, а часть перпендикулярно к плавящемуся электроду.

П р и м е р. Производилась плазменно- дуговая сварка в среде аргона технического алюминия толщиной 8,0 мм, проволокой марки АК-5, диаметром 2,0 мм с использованием устройства для обеспечения данного процесса.

Величина тока плазменной дуги принималась в пределах Jnn.120-350 А, величина тока дугового разряда - Ja 80-200 A.

Расход плазмообразующего газа, подаваемого на срез полого канала трубчатого не плавящегося элект рода, составляет 8-12 л/мин, подаваемого внутрь полого канала - 0,4-0,5 л/мин.

Вылет злектрода устанавливается в пределах 30-35 мм.

Результаты сварки сведены в таблицу.

Наилучших результатов удавалось получить при величинах: 0,9D h 0.7D и 32° а 38°.

Плазмотрон содержит корпус 1, в котором на резьбе установлен сменный неплавящийся электрод 2 с полым каналом 3 и каналом 4, в который вставляется сменная изоляционная втулка 5. В изоляционной трубке 5 выполнена полость 6 с конусной частью 7. В полость б помещается токопро- врд 8 с центральным отверстием 9 для направления плавящегося электрода 10, который через токоподвод 8, изоляционную втулку 5 (через ее центральный канал 11) и полый канал 3 трубчатого электрода 2 подается в сжатую плазменную дугу 12. ..

Конусообразное образование в полости 6 соединено каналами 13 и каналами 14, выполненными на периферии изоляционной втулки 6. На конусной, части втулки б

выполнены каналы 15. направленные по касательным к каналу 11.

К корпусу 1 с помощью резьбы (на черт, не показана) крепится насадка 16 плазмообразующего сопла 17 и насадка 18 сопла 19

. для подачи защитного газа. Подающий ме ханизм плавящегося электрода на чертеже

не показан. Позицией 20 показан поток

плазмообразующего газа, подаваемый во

внутрь полого канала 3 трубчатого электрода 2.

Позицией 21 показан поток плазмообразующего газа, подаваемый на срез канала 3 трубчатого электрода. Позицией 1.1 обозначено изделие.

. Процесс сварки осуществляется в следующей последовательности.

Плавящий электрод 10 поднят из плазменной горелки и оставлен в верхней части

канала 11.

Поток плазмообразующего газа 20 подают по каналам 14 и 15 внутрь полого кана- . ла 3 трубчатого элекрода 2 под углом к горизонтальной плоскости (срезу изоляционной втулки 5 и по касательной к центральному каналу 11). .

Часть газового потока 20 направляется по каналу 13 в конусную часть 7 полости 6. Так как канал 11 выполнен с диаметром

большим, чем диаметр канала 9. то плазмо- образующий газ из конусной части 7 устремится в пространство между стенками канала 9 и плавящимся электродом 10,. со- . здавая благоприятные условия для продвижения плавящегося электрода 10 по каналу 11. Одновременно наличие давления в конусной части 7 не даст возможности попадания воздуха в горелку по каналу 9 токоподвода 8.

Второй поток плазмообразующего газа 21 подают на срез нижней части канала 3 плавящегося электрода 2 под углом а к срезу. Так как углы подачи потоков 20 и 21 плазмообразующих газов одинаковы и выбраны согласно соотношениям, определяемым расстоянием D между нижними срезами каналов 15 и расстоянием между входом потоков 20 и 21 в канал 3 неплавящегося электрода 2, то поток 20 плазмообразующего газа, незначительно закрученный вокруг плавящегося -электрода, в процессе движения, достигнув противоположной стенки канала 3 на определенной высоте, возвратится у центру

5 канала параллельно потоку 21 плазмообразующего газа и будет препятствовать втягиванию дуги в канал 3 и одновременно не будет сдувать столб плазменной дуги.

Одновременно с подачей плазмообразующего газа по соплу 19 подается поток 21

защитного газа и включается система охлаждения плазменной горелки (устройства).

После этого включают источники питания (не показаны), возбуждают сжатую плазменную дугу (известными в технике способами), прогревают изделие 22 и подают плавящийся электрод 10. Как только электрод 10 войдет в сжатую дугу, образуется дуга между электродом 10 и изделием 22 и начинается сварка.

Использование предложенного способа сварки и плазмотрона для его осуществления позволяет обеспечить стабильность процесса плазменной сварки и, за счет этого повысить качество сварки при высокой производительности, а также снизить остаточные деформации в сварочном шве по сравнению со сваркой неплавящимся электродом.

Формула изобретения

1. Способ плазменной сварки плавящимся электродом, при котором плавящийся электрод подают через неплавящийся кольцевой электрод в сжатую дугу, возбуждаемую между неплавящимся электродом и изделием, газ подают двумя концентричными потоками в направлении к плавящемуся электроду под углом к горизонтальной плоскости, внешний из которых подают на срез кольцевого электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости неплавящегося электрода и стабильности про- цесса сварки, углы подачи газовых потоков устанавливают одинаковыми в соответст-. вии с выражением 32° а 38°, а расстояние h между потоками по вертикали на выходе из сопл устанавливают в соответствии с выражением 0,90 h 0 70. где D 4-6d диаметр выходного канала кольцевого электрода, d - диаметр плавящегося электрода.

2, Способ по п. 1,отличающийся тем, что внутренний поток подают по касательной к плавящемуся электроду, а внешний поток - перпендикулярно к плавящемуся электроду.

03. Плазмотрон, содержащий внутреннее сопло для подачи плазмообразующего газа, наружное сопло для подачи защитного газа, трубчатый неплавящийся электрод с установленной в нем изоляционной втул5 кой, образующей канал для направления плавящегося электрода, а также токоподвод для плавящегося электрода, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью повышения стойкости неплавящегося электрода и ста0 бильности процесса сварки, изоляционная втулка выполнена с периферийными каналами, в торце изоляционной втулки со стороны нерабочего торца горелки выполнена полость изоляционной Bi-улки Со стороны

5 рабочего торца горелки выполнен в виде усеченного конуса с каналами на его поверхности, направленными по касательной к каналу для направления плавящегося электрода и сообщающимися с периферийными

0 каналами, а токоподвод расположен в упомянутой полости.

4. Плазмотрон по п. 3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в полости изоляционной втулки со стороны рабочего торца горелки выпол5 нены радиальные отверстия, сообщающиеся с периферийными каналами изоляционной втулки.

Использование: автоматическая сварка и наплавка в среде защитных газов. Сущность изобретения: в способе плазменной сварки плавящимся электродом, который подают через неплавящийся кольцевой электрод в сжатую дугу, газ подают двумя концентричными потоками, внешний из которых подают на срез кольцевого электрода. Углы подачи газовых потоков устанавливают одинаковыми в соответствии с выражением 32° а 38°, а расстояние между потоками по вертикали h на выходе из сопел устанавливают соответствии с выражением 0,.7D, где D - диаметр выходного канала кольцевого электрода, равный 4-6d. где d - диаметр плавящегося электрода. 2 с.п. и 2 з.п., 1 табл. 5 ил.

Продолжение таблиФиа., 4

. 5