Горелка для сварки полым катодом в вакууме

ОЯ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскихСфциалистнческихРвслублик о 1937114(И М. Кп.з с присоединением заявки М(23) Приоритет В 23 К 9/1 б Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 2306,82. Бюллетень Йо 23 Дата опубликования описания 23.06.82(54) ГОРЕЛКА ДЛЯ СВАРКИ ПОЛЫМ КАТОДОМ В ВАКУУМЕИзобретение относится к сварке,а именно, к конструкциям сварочныхгорелок с полым катодом. Известна горелка, содержащая корпус с установленным в нем полым кадотом и снабженная вспомогательным электродом, установленййм внутри полого катода, при этом рабочий торец вспомогательного электрода размещ щен на входе полого катода в направлении подачи плаэмообразующего газа 1).Однако в этой горелке при сварке различных соединений, в том числе и при сварке в узких щелевых разделках, при возбуждении разряда с полым катодом возможно возникновение вакуумной дуги в парах материала катода и горелки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является горелка для сварки полым горячим катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаеьый корпус с закрепленным в нем полым катодом, на торце которого установлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный электрод и устансщленный на корпусе защитный экран,Применение металлического изолированного от корпуса горелки экранаисключает возникновение и развитиепобочных разрядов, предохраняет кор"пус горелки и другие детали от загрязнения при сварке 2).Однако конструкция горелки не.позволяет вести сварку в узких глубоких (щелевых) разделках (ширинойменее 5 мм и глубиной свыше 6-7 мм).Применение полых: катодов, внешнийдиаметр которых меньше ширины раз-.делки соединения и которые можноопустить внутрь разделки для позы"шения надежности возбуждения разряда и исключения расплавления боковых стенок свариваемых деталей, необеспечивает получения удовлетворительного сварного соединения. Так 2 О как для полых катодов разных диаметров существует предельный ток, за- .висящий от диаметра катода, то иэ-эауменьшения диаметра катодов не удается получить в течение длительного 25 времени необходимый для обеспечениястабильного проплавления сварочныйток. Катоды быстро выходят из строянз-за прогорания боковой поверхности, возможно замыкание полого като да на стенки разделки.Цель изобретения - обеспечениестабильности возбуждения разряда иповышение качества сВарных соединений с узкими глубокими разделками.Поставленная цель достигается тем,что горелка для сварки полым катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаемый корпус с закрепленным внем полым катодом, на торце которогоустановлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный 10электрод и установленный на корпусе защитный экран, снабжена вторымводоохлаждаемым экраном с прорезьюв его рабочем торце, в которой размещены две параллельные пластины из 15тугоплавкого металла шириной, равной 2-3 наружным диаметрам пологокатода, и расстоянием между пластинами, не меньшим диаметра выходного отверстия в диафрагме, при этомвторой экран установлен на первомэкране посредством двух диаметрально противоположных втулок иэ изолирующего материалаНа фиг,1 изображена горелка,25продольный разрез; на Фиг.2 - разрезА-А на фиг,1; на Фиг,3 - разрез Б-Бна фиг.1.В водоохлаждаемом корпусе 1горелки закреплен полый катод 2 сустановленной на его торце диафрагмой 3 с выходным отверстием. Внутри полого катода размещен вспомогательный электрод 4, изолированный от корпуса 1 изолятором 5, Через изолирующую втулку 6 к корпусу 351 горелки прикреплен защитный металлический экран 7.К защитному экрану 7 прикрепленыизолирующие втулки 8 и 9, на которых с зазором по отношению к торцу 40полого катода 2 смонтирован второйводоохлаждаемый экран 10. В торцевой поверхности экрана 10 выполненапрорезь, расположенная под выходным отверстием в диаФрагме 3 пологокатода 2, и установлены две параллельные пластины 11 и 12, изготовленные из тугоплавкого металла, Дляпридания конструкции жесткости пластины 11 и 12 соединены между собой перемычками 13 и 14.Горелка работает следующим обраэом 1После включения источника питаниямежду полым катодом 2 и свариваемымидеталями 15 и 16 устанавливаетсяразность потенциалов 50-60 В, Затемс помощью высокочастотного разрядамежду полым катодом и вспомогательным электродом 4 происходит ионизацияппазмообразующего газа, подаваемого 60внутрь полого катода, что приводитк возбуждению разряда,между полым катодом 2 и свариваемыми деталями 15 и 16.Тугоплавкие пластины 11 и 12 защищают боковые стенки свариваемых 65 деталей от подплавления и не затрудняют возбуждение разряда и образование анодного пятна в месте сварки,Ширину пластин выбирают равной 2-3 диаметрам полого катода, что обеспечивает надежную защиту стенок соединения от воздействия столба разряда.Ширину пластин 11 и 12 выбираютравной 2-3 наружным диаметрам полого катода, Минимальная. ширина пластин выбрана из расчета обеспечениянадежной защиты стенок соединения сузкой глубокой разделкой как отвоздействия столба разряда, так и отизлучения от внешней поверхностиполого катода. При уменьшении ширины пластин возможно возбуждение дугового разряда между катодом и стенками щелевого соединения, что приводит к подплавлению боковых стеноксвариваемого соединения,Значительное увеличение шириныпластин 11 и 12 (свыше трех наружныхдиаметров полого катода), не обеспечивая повышения надежности защитыстенок щелевого соединения, приводит к ослаблению предлагаемой конструкцииУчитывая малые размеры узких разделок (в отдельных случаяхменее 5 мм), дальнейшее увеличениеширины пластин приводит к потережесткости предлагаемой конструкции,,из-за деформации пластин возможноиз подплавление столбом разряда,Так как диаметр столба разряда примерно равен диаметру выходного отверстия в диафрагме, то для исключения влияния пластин 11 и 12 настолб разряда, зазор между ними выбирают не менее диаметра выходногоотверстия в диафрагме. Максимальнаявеличина зазора между пластинамизависит от ширины разделки. Тепло,образующееся при нагреве пластинизлучения от столба разряда исварочной ванны отводится от пластин в водоохлаждаемый экран 10,Конструкция сварочной горелки была опробована при сварке соединений с узкими глубокими разделками различной конфигурации иэ титановых сплавов и нержавеющих сталей. Проведенные работы показали, что конструкция .обеспечивает устойчивое возбуждение дугового разряда, позволяет значительно повысить качество сварных соединений за счет исключения подплавления боковых стенок свариваемых соединений .с узкими глубокими разделками и применения в предлагаемой конструкции сварочной горелки полых катодов с ресурсом работы, в 10-15 раэ превышающим ресурс работы катодов, предназначенных для работы внутри соединений с узкими глубокими разделками.937114 Формула иэобретения 1 О ВНИИПИ Заказ 4322/14 Тираж 1153 Подписное илнал ППП фПатентф, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Горелка для сварки полым катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаемый корпус с закрепленным в нем полым катодом, на торце которого уста новлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный электрод и установленный на корпусе защитный экран, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью обеспечения стабильности возбуждения разряда и повышения качества сварных соединений с узкими глубокими разделками, горелка снабжена вторым водоохлаждаемым экраном с прорезью в его рабочем торце, в которой размещены две параллельные пластины из тугоплавкого металла шириной, равной 2-3 наружным диаметрам пологокатода, и расстоянием между пластинами, не меньшим диаметра выходногоотверстия в диафрагме, при этом второй экран установлен на первом зк"ране посредством двух диаметральнопротивоположных втулок иэ изолирую-щего материала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 551136, кл. В 23 К 9/16, 04.1275. 2. Горелка для сварки горячим полым катодом в вакууме. Информационный листоку В 77-0606, ВИИИ,10.03.77 (прототип).