Устройство для многоэлектродной электрошлаковой и электродуговой сварки или наплавки и электрододержатель для сварки или наплавки Советский патент 1993 года по МПК B23K9/14 

Изобретения относятся к электрошлз- ковой и злектродуговой сварке или наплавке и могут использоваться в машиностроении, судостроении, строительстве, ремонтном деле и пр. Особенно успешно изобретения применяются при дуговой сварке под флюсом с применением подвесных электродов, при необходимости получения швов повышенной длины и ширины, криволинейных швов, при проведении сварочных работ в труднодоступных местах.

Целью изобретения является удешевление процесса сварки или наплавки, которое достигается путем последовательного подключения токоподводящих электрододержателей предлагаемой конструкции в сварочную цепь.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для многоэлектродной электрошлаковой сварки или наплавки, включающем источник питания и параллельно подключённые к нему электроды, электро- додержадели подключены в сварочную цепь последовательно.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемого устройства; на фиг.2 - схема устройства для осуществления известного способа гравитационной сварки.

«™

оо со

&ь

ч

со

На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - многопостовой источник сварочного тока, 2 - сварочный кабель, 3 - электрододержатель, 4 а, в, с - плавящиеся, электроды, 5 - соединительный элемент между электрододержателями, 6 - шина обратного провода, 7 - свариваемое (наплав- ляемое) изделие, 8 - балластное сопротивление или дроссель, 9 - шинопро- вод к постам сварки..

Предлагаемое устройство (фиг.1) включает источник питания 1, от которого через сварочный кабель 2 питаются последовательно подключенные в сварочную цепь электрододержатели 3, удерживающие электроды 4 а, в, с. Электрододержатели соединены между собой последовательно посредством соединительных элементов 5. Устройство содержит также заземленную шину обратного провода 6, к которой подключено свариваемое (или наплавляемое) изделие 7,

Работа предлагаемого устройства с использованием электрододержателя заявляемой конструкции заключается в следующем: перед началом сварки или наплавки электроды закрепляются в электро- додержателях 3, которые подключаются в сварочную цепь последовательно, один за другим по ходу сварки с помощью соединительных элементов 6. Электрододержатели с электродами устанавливают на свариваемом или наплавляемом изделии так, чтобы каждый электрод располагался вдоль шва или наплавляемого валика на заданном расстоянии от свариваемых кромок.

Количество электрододержателей может быть произвольным и определяется условиями сварки. Наиболее предпочтителен вариант сварки с применением заявляемого устройства - с использованием изогнутых электродов, причем конец каждого последующего находится в электрическом контакте с местом изгиба предыдущего электрода или вплотную пододвинут к нему.

Сварочный ток от источника питания 1 через токоподводящие электрододержатели поступает на электроды, Дугу зажигают одновременно или с запаздыванием на каждом электроде на промежуток времени не более длительности расплавления половины длины предыдущего электрода. Большая длительность запаздывания нецелесообразна, т.к. резко, более чем вдвое уменьшает производительность сварки. Возможен вариант, когда дугу возбуждают только один раз - на конце первого электрода. Дуга горит до тех пор, пока не начинает расплавляться электрод на месте изгиба. Термодинамически устойчивая дуга горит

по кратчайшему расстоянию, поэтому она

возбуждается на конце второго электрода

4в (как бы передается по эстафете), а на

изгибе первого электрода дуга гаснет. Таким же образом дуга горит на последующих электродах. В совокупности они горят последовательно как части одного большого электрода, общая длина которого может быть неограниченно большой. В качестве

единичных электродов могут быть отрезки обычной сплошной сварочной проволоки, которые предварительно засыпают слоем обычного сварочного флюса, отрезки.порошковых проволок с флюсовым накопителем или пучки отрезков проволоки или штучные электроды. Как показали эксперименты, скорость сварки или наплавки под слоем флюса может достигать 100 м/час. Отличием предлагаемого устройства от

известного, представленного на фиг.2, явля- ется последовательное подключение э лект- рододержателей в сварочную цепь. Такое подключение позволяет достичь поставленной цели - удешевления сварочного процес

са, являющегося результатом экономии

сварочного кабеля.

Как видно из схемы фиг.2, электроды 4а, б, с подключены к общему источнику питания 1 параллельно, а токоподводящие электрододержатели 3. также подключенные параллельно, питаются через балластные сопротивления 8 от общего шинопровода 9 через отрезки кабеля 2. Количество таких отрезков соответствует количеству используемых электрододержателей и в условиях выполнения швов повышенной длины и ширины, при использовании значительного количества электрододержателей потребуется использование такого же количества отрезков дорогостоящего кабеля, подводящего ток к каждому держателю, Это заметно удорожает весь процесс сварки или наплавки, и, кроме того, загромождает сварочную систему.

Экономии кабеля можно достичь путем последовательного соединения электроде - . держателей, как это осуществляется в предлагаемом изобретении,

Согласно схеме на фиг.1 в заявляемом

устройстве применяется только один сварочный кабель 2, хотя в работе могут находиться множество электродов (в данном случае 8), подключение которых в сварочную цепь параллельное.

Последовательное подключение токо- подводящих электрододержатепей осуществляется посредством соединительных элементов 5, о роли которых могут выступать токоподводящие пластины, шинки, короткие отрезки кабеля или металлической

проволоки, пучки проволоки и пр. Все эти перечисленные элементы по сравнению с использующимися в известном устройстве отрезками кабеля 2 отличаются дешевизной, легкодоступ костью и возможностью взаимозаменяемости.

Последовательное подключение электрододержателей возможно только благодаря предлагаемой их конструкции. Конструкция известных токоподводящих электрододержателей не позволяет подключать их последовательно, а значит и достичь положительного эффекта, имеющего место при подключении электрододержателей по предлагаемой схеме.

Известны многочисленные подвижные и неподвижные электрододержатели в виде токоподводящих элементов для сварки лежачим электродом (например, патент Японии N; 53-4820, кл, В 23 К 9/14, Способ и устройство для автоматической сварки, за- явл. 16.07.74r).

Отдельной группой существуют электрододержатели для дуговой сварки неплавящимся электродом, например, цанговые (Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т./ Редкол.: Г.А.Николаев (пред.) и др, - М.: Машиностроение, 1979 - т,4/Под ред. Ю.Н.Зорина. 1979, с.ЮО).

Общим недостатком всех упомянутых известных электрододержэтелей является то, что они одновариантны по своему исполнению, т.е. предназначены для использования при сварке в одной сварочной ванне и, как правило, с креплением одного электрода или пучка электродов. В их конструкции не предусмотрено взаимодействие с други- . ми электрододержателями. Это сужает область их применения. Например, электрододержатель для сварки лежачим электродом трудно использовать при выполнении шва криволинейной формы неограниченной длины. Другим общим недостатком упомянутых известных электрододержателей является ограниченная их возможность по производительности сварки как с точки зрения увеличения длины шва при одноразовой установке электрода с листанием от одного источника сварочного тока, так и с точки зрения возможности осуществления процесса сварки на нескольких участках шва одновременно, с питанием от одного источника сварочного тока (имеется в виду однопостовая сварка),

В качестве прототипа как наиболее близкий по конструктивному исполнению взят цанговый электрододержатель (ем.упо- мянутый выше справочник Сварка в машиностроении. т.4. с.101. рис.8, поз.З и др. рисунки), содержащий цанговый зажим для

крепления конца стержневого электрода и подвода сварочного тока к нему, и клемму для подсоединения сварочного кабеля от источника питания.

5Недостатком прототипа, как и всех вышеупомянутых известных изобретений, является невозможность взаимодействия электрододержателя с другими, а значит, ограничение области его использования и

обеспечение низкой производительности сварочного процесса.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем. что

5 электрододержатель, содержащий токопод- водящий зажим, например, цанговый для крепления электрода, клемму для присоединения сварочного кабеля от источника питания, например, парную часть байонетного

0 разъема, электрически соединенную с токо- подводом, дополнительно содержит клемму для соединения электрододержателей между собой посредством соединительных элементов. Технические возможности

5 электрододержателя возрастают в том случае, когда он дополнительно содержит один или несколько зажимов для другого (других) стержневых электродов.

Предложение поясняется рисунками,

0 где на фиг.З показан электрододержатель, содержащий одну дополнительную клемму для подсоединения токоподводящего элемента к другому электрододержателю и один зажим для крепления одного электро5 да, на фиг.4 - электрододержатель с двумя дополнительными клеммами для подсоединения двух соединительных элементов к двум другим электрододержателям и с двумя дополнительными зажимами для анодов

0 (в данном случае электродов три). (Здесь электрододержатель дан в сборе с токопод- водящим и двумя отрезками токоотводящих элементов в виде кабеля).

Электрододержатель состоит из корпу5 сз 10. в котором расположены клемма 11 для подсоединения к электрододержателю кабеля 2 от сварочного источника питания (фиг.З) и дополнительная клемма 12 байонетного электрического разъема для подсо0 единения электрододержателя к другому электрододержателю. Дополнительная клемма 12 имеет вид гнезда для помещения в него штока байонетного разъема (который должен быть расположен на конце соедини5 тельного элемента 5. например, отрезка кабеля, ведущего к другому электрододержателю). Электрическое соединение клеммы 11 и клеммы 12 обеспечено тем, что они выполнены в одном корпусе 10 из металла, например, меди. Для предотвращения короткого замыкания корпуса электрододержателя на свариваемое изделие он покрыт слоем изоляции 13. На элек- трододержэтеле закреплен электрод 4 с помощью цангового зажима, закрепленного в корпусе электрододержателя и содер- жащегосвой корпус 14, разрезную втулку 15 с конической головкой и навинченную на корпус зажима гайку 16. Сам корпус цангового зажима 14 крепится к корпусу электро- додержат.еля 10, например, кзк показано на фиг.З, с помощью винтовой резьбы.

Чертеж на фмг.4 отражает конструкцию клемм 11 и 12 более детально: к клемме 11 .от источника.питания подсоединяется кабель, имеющий наконечник 17 в виде парной части байрнетного разьемас гнездом 18 для штыря разъема клеммы 11, закрепленного на корпусе 10.электрододержателя, 19 - электроизоляцил упомянутого наконечника кабеля.

Дополнительная клемма 12 для подсоединения токоподводящего соединительногоэлементаковторомуэлектрододержателю представляет собой гнездо для помещения штока 20, являющегося деталью наконечника 21 соединительного элемента 5 (отрезка кабеля), ведущего ко второму электрододержателю, 22 - изоляция наконечника 21.

Электрододержатель, изображенный на фиг.4, имеет два закрепленных на его корпусе дополнительных зажима 14 для стержневых электродов. Количество зажимов не регламентируется и выбирается в зависимости от конкретных условий и требуемой производительности процесса сварки или наплавки. Количество дополнительных клемм соответствует числу соединяемых: электрододержателей.

Работа электрододержателя заключается в следующем: перед началом сварки с помощью клеммы 11 к электрододержателю подсоединяется кабель 2, подводящий питание от источника тока, Электроды (или электрод) 4 закрепляются в цанговом зажиме 14. Количество закрепляемых электродов устанавливается в зависимости от требуемых технологических условий сварки. Электрододержатели посредством соединительных элементов 5 с помощью дополнительной клеммы 12 соединяются между собой. Ток, подводимый кабелем 2, через корпус электрододержателя 10 и соединительный элемент 5 питает следующий электрододержатель.

Отличием заявляемого электрододержателя от известного является наличие в нем дополнительных клемм для последовательного присоединения электрододержа.телей между собой, а также нескольких зажимов для крепления электродов. Этим достигается поставленная цель увеличивается производительность процесса и расширяется область использования электрододержателей. Наличие дополнительных клемм позволяет установить последовательно несколько электродов, питаемых от одного сварочного источника

питания с использованием только одного сварочного кабеля, подводящего ток от источника питания (благодаря этому становит- .ся возможным сваривать шов или наплавлять валик неограниченной длины).

наличие нескольких зажимов позволяет закрепить параллельно несколько электродов и при установке параллельно несколько электрододержателей можно сваривать шов или наплавлять валик неограниченной ширйны за одну установку электрододержателей). Конструкция электрододержателя позволяет устанавливать несколько электрододержателей в различных местах, сохраняя питание от одного источника с

использованием только одного сварочного кабеля (благодаря этому увеличивается число, швов или валиков, сваренных за одну установку электрододержателей).

Все это существенно расширяет область применения сварки и наплавки, особенно в труднодоступных местах.

Крепление электрододержателей к изделию может быть различным: струбциной, магнитом, скобой и т.д. (на фиг. не показаны). Взаимное расположение электрододержателей может быть различным: последовательным (когда сваривается шов повышенной длины), параллельным (когда сваривается шов или наплавляется валик

повышенной ширины), раздельным (когда сваривается или наплавляются отдельные швы или валики в различных местах).

Заявляемый электрододержатель явля- ется частью целого объекта - устройства для многоэлектродной электрошлаковой и элек- . тродуговой соарки или наплавки, но он может применяться и вне связи с другими электрододержателями. а также для других видов сварки. В этом случае в работе электрододержателя участвует один или несколько зажимов для крепления электродов, а дополнительные клеммы для подсоединения электрододержателей не задействова- ны. Такой вариант использования целесообразен, например, для случаев соарки или наплавки швов (валиков) повышенной ширины. Самостоятельное использование электрододержателя возможно при

выполнении работ при ручной дуговой сварке или наплавке.

При проведении монтажных, строительных, ремонтных и прочих работ, где часто возникает потребность в соединении не- скольких сварочных кабелей, Электрододержатель можно использовать в качестве соединительной муфты.

Предлагаемая конструкция электродо- держателя расширяет область использова- ния электрошлаковой и электродуговой сварки - придав электроду требуемую форму, можно получать практически любые,кри- волинейные швы.

Согласно изобретению, описанному в прототипе, линейная скорость сварки не превышает 10 м/час. Использование изобретения дает возможность повысить скорость сварки до 100 м/час, что позволяет увеличить производительность процесса , чем в 3 раза на один сварочный пост,

Формула из обретения 1. Устройство для многоэлектродной электрошлаковой и электродуговой сварки или наплавки, содержащее источник питания, параллельно подключенные к нему сварочные электроды, закрепленные в токоподводящих электрододержателях, о т- личающееся тем, что, с целью удешев-

ления процесса, элекгрододержатели подключены в сварочную цепь последовательно.

2.Электрододержатель для сварки или наплавки, содержащий токоподводящий зажим, например цанговый, для крепления конца стержневого электрода, клемму для подсоединения сварочного кабеля от источника питания, выполненную, например. в виде байонетного разъема, электрически соединенную с токоподводом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и увеличения производительности, он дополнительно содержит клемму для соединения электрододержате- лей между собой через токопроводящие соединительные элементы.

3.Электрододержатель по п.2, отличающий с я тем, что он снабжен одним или несколькими дополнительными зажимами -для крепления конца стержневого электрода.

4.Электрододержатель по п.2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем объединения нескольких электрододержателей. он снабжен дополнительными клеммами по числу подсоединяемых электрододержателей.

Изобретение относится к электрошлаковой и электродуговой сварке или наплавке и может быть использовано в машиностроении, строительстве, ремонтном деле и пр., при необходимости получения швов и валиков повышенной длины и ширины. Сущность изобретения: в устройстве, включающем источник питания с параллельно подключенными к нему сварочными электродами, подвешенными в токоподводящих электрододержателях, последние подключены в сварочную цепь последовательно. Используемый при этом электрододержатель кроме основного токо- подводящего зажима для электродов и клеммы для подсоединения сварочного кабеля от источника питания содержит допол- нигельно клемму для соединения электрододержателей между собой посредством токопроводящих элементов и/или один или несколько зажимов. Количество дополнительных клемм соответствует числу присоединяемых электрододержателей. Конструкция электрододержателя позволяет увеличить производительность процесса, расширить область применения электрододержателей. 2с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил. сл с

Источник тока

(-) (+)

/

/

/

Изделие

Фиг. 1

Фиг. Z

Фие.З;

CD

h «vi

&