Способ определения качества защиты дуговой атмосферы и устройство для его осуществления

( 9) 5)5 В 23 К 31/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНК АВТОРСКОМ 1(57) Использование: для изучения технических характеристик сварочйых горелок, Сущность изобретения: в сопле сварсч ой горелки устанавливаютфитиль и подаютчереэ сопло воздух; а перпендикулярно потоку воздуха подают"ламинарный поток кислорода со скоростью, равной скорости движения сварочной горелки в реальном процессе, Устройство для осуществления способа выполнено в виде плиты, с одной из сторон которой установлен штатив для уста-новки горелки, а с другой - гаэораспределительная камера для подачи кислорода. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. 30 остроительный инсти 42919, кл, 6 01 Р 1/22, 57-62872, В 23 К 9/16,(54) СПОСОБ ОПР ЗАЩИТЫ ДУГОВО РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВААТМОСФЕРЫ И УСТСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к сварочному ного сечейия поток, равный разности отнопроизводству, а именно к способам и уст- шения максимального раСхода на квадрат ройствам, предназначенным для определе- давления и коэффициент, зависящий от рония технических характеристик сварочных да газа, численные значения которого опрегорелок, применяемых при дуговой сварке в делены для различных газов.защитном газе. При этом способе контроля отсутствуетИзвестен способ контроля потока за- автоматическая корректировка подачи защитного газа с применением известных щитного газа, а устройство имеет низкую преичущественно многоступенчатых мемб- надежность в работе, так как состоит из , ранных редукторов, газовых счетчиков, . большого количества сложных механичедроссельных клапанов и сварочных уст- ских узлов.ройств для стабилизации условий сварки и . Наиболее близким к предлагаемому явпотерь газа. Для этого на первой ступениляется также способ и устройство для конредуктором создается давление газа, кото- троля качества защиты сварочной ванны от рое в своем абсолютном значении превыша- кислорода и азота воздуха йри дуговой сварет максимально ожидаемое сопротивление . ке. Способ определения качества дуговой потока .последовательно включенных сва- атмосферы заключается в фиксации сигнарочных устройств, На второй ступени газ ла, поступающего иэ зоны защиты, создаваподпостояннымдавлением проходитчерез емой потоком газа, пропускаемого через показывающий это же давление газовый соплосварочной горелки, В качествесигнасчетчик. На третьей ступени газ направляет- ла используется измеренная плотность ся через последовательно подключенный спектральных линий азота излучения дуги, дроссельный клапан, который в полностью . По изменению плотности спектральных лиоткрытом состоянии пропускает максималь- ний судят о качестве защиты дуговой атмосферы. Устройство для реализации этого спо- фиксируется наблюдателем, на основании соба содержит плиту для размещенияизде- чего производится регулирование потока лия, горелку с соплом для подачи газа и воздуха, подающегося вгорелку.приемник излучения дуги, айализатор спек- Устройство определения качества затра, выделяющий полосу спектра с длиной 5 щиты дуговой атмосферы, содержащее пливолны 4630,6 и 5679,6 А, измеритель плот- - ту для размещения изделия и горелку с ности излучения на этом участке спектра исоплом для йодачи газа; дополнительно устройство для подачи звукового сигнала,снабжено установленными на плите с двух когда плотность излучения превышает до- противойоложьных сторон газораспределипустимыйуровейь присутствия азота вдуге. 10 тельной камерой с окном, в котором уста-.Таккакйриреализацииизвестногоспо- новлена газовал линза и штатив для собарегистрируется окись азота, необходи- крепления горелки, а горелка снабжена фимо использовать реальный сварбчный тилем и соединена с баллоном сжатого возпроцесс и использовать защитный газ, алек- духа, Испытуемая горелка устанавливается троэнергию, образцы, т.е; возникают допол на штатив и подключается к сжатому воздунительные энергетическиеи материальные . ху, а в газораспределительную камеру пода- непроизводственные расходы. Кроме того, ется кислород(активный газ), имитирующий процесс изучения технических возможно- . встречный поток атмосферного воздуха при стей горелки длителен во времени (апроба- сварке.ция на различных скоростях с изменением 20 На чертеже показана схема пржедлагаевылета электрода и т.д,), поэтому известный мого способа определения качества защиты способ при реализации требует значитель- зоны сварки и устройство (вид сбоку) для его ных энергетических затрат реализации.Известный способ имеет-нисзкйй уро-Устройство содержит плиту 1, под кото- вень обьективностй оценки качества защи рой размещены плоские баллоны для активты, так как пары металла и легирующих ного газа 2 и сжатого воздуха 3. На плите 1 , элементов в дуге могут вносить помехи в установлен штатив 4, в зажим которого усспектральный анализ, а световое излучение танавливается испытуемая горелка 5. С по- дуги вынуждает оператора работать в щит-. мощью штатива 4 можно изменять высоту ке, что осложняет контроль за показаниями 30 расположения горелки 5 над плитой 1, кото- приборов, Кроме того, известный способ рая имитирует поверхность свариваемого инерционен,таккакпроходитзначительное изделия и угол наклона горелки 5 относи- количество времени с момента нарушения тельно плиты 1, На плите 1 со стороны, прозащиты дугидо вьгработки соответствующе- . тивоположной штативу 4, закреплена го сигнала, 35 газораспределительная камера 6 (далее каНедостаткомустройстваявляетсяслож- мера 6) с рассекателем потока 7 активного ность его конструкции, обусловленная на- газа и с окном 8 для выхода активного газа личием сложных узлов, их высокой впатрубок 9,которыйоднимконцомплотно стоимостьюпримыкает кг,камере 6, Второй конец патЦель изобретения - снижение энерге рубка 9 направлен к горелке 5, эакреплентических затрат, повышение обьективности ной на штативе 4. В электрододержательоценки качества защиты, снижениеинерци- . (не показан) горелки 5 установлен фитиль онности и упрощение конструкции устрой, который можетбыть выполнен из любого ства.: . : " -: :": - , материала: войлока, плотного шнура, спресУказанная цель достигается тем, что со сованных опилок и т,п. К горелке 5 черезгласно способу, при котором фиксируют манометр 11 и редуктор 12 по воздуховоду сигнал, поступающий из зоны защиты, со подводится воздух от баллона 3, Аналоздаваемой потоком пропускаемого черезгично через манометр 14 и редуктор 15 по сопло сварочной горелки газа, в последнем воздуховоду 16 активный газ из баллона 2 . устанавливают тлеющий фитиль и подают 50 подводится к камере 6. Устройство предельчерез сопло воздух, а в зону фитиля перпен- но компактно и размеры позволяют размедикулярно потоку воздуха подаютламинар- щать его на лаборатооном столе,ный поток кислорода со скоростью, равной Сущность способа определения качест, скоростисцвижения сварочной горелки в ре- ва защиты атмосферы заключается в следуальном процессе, В качестве сигнала нару ющем.шения качества защиты считают возгорание Перед использованием устройства мафитиля. При нарушении защиты зоны свар- нометры 11 и 14 тарируют в соответствии:с ки, имитируемой потоком воздуха, выходя- расходом атмосферного воздуха, поступающего из сопла, активный газ воздействует щего в горелку 5 (литры в минуту), и в соотна тлеющий фитиль, еоспламеняя его, нто еетстеии со скоростью движения активногогаза по патрубку 9, Далее горелку 5 закрепляют на штативе 4 так, как бы онэ располагалась над свариваемым иэделиЕм в реальном процессе, Роль свэриваемого иэделия выполняет плита 1, При этом штативом 4 фиксируется и высота расположения горелки над плитой 1 и угол ее наклона по отношению к плите 1, Затем поджигают фитиль 10, который начинает тлеть. Открывают редуктор 12, благодаря чему в горелку 5 поступает воздух из баллона 3. Расход воздуха контролируют по манометру 11. . Воздух является имитатором защитного газа, так как в нем присутствует небольшое количество кислорода (в атмосферном воздухе количество кислорода недостаточно для воспламенения фитиля 10). Открывая редуктор 15, заполняют камеру 6 активным газом, например, кислородом (далее - активный газ - кислород). Благодаря рассекателю 7 кислород равномерно распространяется по камере 6, Заполнив объем камеры 6, кислород через окно 8, в котором установлена мелкоячеистая сетка для выравнивания потока по сечению окна 8, поступает в патрубок 9 ламинарным потоком. Скорость истечения кислорода по патрубку 9 контролируется по манометру 14 и имитирует скорость движения встречного воздуха в сварке, т,е. равняется скорости движения сварочной горелки в режимном процессе (скорость движения кислорода) по патрубку 9 равна скорости сварки, поэтому манометр 14 показывает (протарирован) скорость сварки. Кислород по патрубку 9 поступает к горелке 5, где встречается с потоком воздуха, выходящего из горелки 5. Если воздух выходит иэ горелки слабомощным потоком, то кислород достигает тлеющего фитиля 10, воспламеняет его. При этом фитиль 10 возгорается белым ярким пламенем, что наблюдается оператором визуально. Чтобы загасить горение фитиля 10, достаточно "отсечь" кислород из зоны горелки, при этом увеличивает расход воздуха, поступающего в горелку 5. Изменяя расход кислорода, имитируют изменение скорости сварки, а изменяя расход воздуха имитируют изменение расхода защитного газа, Варьируя расходом воздуха в горелке 5 и расходом кислорода в патрубке 9, а также изменяя пространственное положение горелки 5 штативом 4 относительно плиты 1, можно наиболее полно изучить защитные свойства горелки,Способ предполагает воздействие активным газом на неподвижную горелку, в которую установлен тлеющий фитиль-, который воспламеняется при воздействии ие него кислорода, что возможно только лишьперемещаться,П р и м е р, Плита выполнена иэ обычнойстали размером 500 х 200 х 5 мм. Баллоны изготовлены из стали, толщиной 10 мм, имеют 30 размеры 500 х 200 х 100 мм (объем 8000 см ) изакачиваются воздухом и кислородом до 100 атм. (кислородный баллонзакачивается до 150 атм.), Редукторы используются стандартные: мембраны газовые. Манометры 35 тоже. Камера объемом 1 дм выполнена ввиде цилиндра с толщиной стенок 1 мм из листовой стали, имеет размер окна 60 х 40 мм, которое закрыто латунной сеткой с размером ячеек 0,63 мм . Патрубок выпол 2 40 5 10 15 20 25 при нарушении зоны защиты, которое имге 1 место при недостаточном расходе воздуха, Устройство для реализации способа предельно простое. наличие камеры и патрубка позволяет имитировать скорость движения горелки, плита - свариваемое изделие, штатив - крепление горелки к сварочному автомату. Ни один из известных способов не может обладать отмеченными свойствами, так как необходимо перемещать сварочную горелку и вынуждает учитывать путьдвижения горелки, следовательно, увеличивать габариты устройства, либо неподвижная горелка не обдувается активным газом, что вообще не позволяет получать информацию о влиянии скорости сварки на надежность защиты эоны сварки. Ни одно из известных устройств не позволяет имитировать сварочный процесс (в частности, скорость движенил горелки, ее наклон и уровень над изделием) при абсолютно всех неподвижных ее узлах, так как регистрируют сигналы, поступающие от горящей дуги, которая должна перемещатьсявместе в горелкой, следовательно, и устройство должно также нен из органического стекла толщиной 2 мм,имеет длину 200 мм, сечение (внутреннее) 40 х 40 мм. Штатив выполнен иэ прутьев диаметром 8 мм и снабжен винтовыми зажимами, В качестве фитиля используется стержень из древесной коры диаметром 3 мм или деревянный стержень, покрытый пеплом табака, который в достаточной степени поддерживает тление"К техническим преимуществам предлокенного решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее, наглядность способа за счет того, что нарушение качества защиты определяется по воспламенению фитиля; неподвижность всех узлов устройства за счет обдува фитиля активным газом; отсутствие инерционности, так как наблюдение ведется непосредственно за поведением фитиля; простота изготовления эксплуатации и ремонта устройства эа счет того, что оно состоит изпростых деталей; простота реализации способа эа счет отсутствия редких узлов в устройстве, отсутствия источника питания,образцов; сохранность испытуемого обьекта(горелки), так как он не подвержен нагрузкам и воздействию вредных факторов(перегрев от дуги, налипание брызг, замыкания), имеющим место в реальном процессе;способ и устройство не требуют реализациии обслуживания специалистов высокой квалификации благодаря простоте.Экономический эффект от внедренияизобретения по сравнению с прототипомполучают эа счет снижения стоимости устройства (оно состоит из простых деталей,изготовленных из общедоступных материалов), снижения энергоемкости реализацииспособа (отсутствует расход электроэнергии для источника питания), снижения затрат на реализацию. способа (отсутствуютсварочные материалы, образцы), повышения качества и сокращения времениизучения горелок (широкий диапазонварьирования потоков газов, положения горелки) и за счет улучшения условий работыоператора,Формула изобретения1. Способ определения качества защиты дуговой атмосферы, при котором фиксируют сигнал, поступающий из эоны защиты, создаваемой потоком пропускаемого через сопла сварочной горелки газа, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения энерге тических затрат, повышения уровня обьективности оценки качества защиты, снижения инерционности, в сопле сварочной горелки устанавливают тлеющий фитиль и подают через сопло воздух, в зону 10 фитиля перпендикулярно к потоку воздухаподают ламинарный поток кислорода со скоростью, равной скорости движения сва- .рочной горелки в реальном процессе, а в качестве сигнала нарушения качества за щиты считают возгорание фитиля. 2, Устройство для определения качествазащиты дуговой атмосферы, содержащее плиту для размещения изделия и горелку с 20 соплом для подачи газа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения конструк- .ции, устройство снабжено установленными на плите с двух противоположных сторон газораспределительной камерой с окном, в 25 котором установлена газовая линза, и штативом для крепления горелки, при этом горелка снабжена фитилем и соединена с баллоном сжатого воздуха,