Способ защиты узлов контактных стыковых машин от искр и брызг расплавленного металла и устройство для его осуществления

780959 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (11) К 11 00 т к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ 1(56) Авторское свидетельство СССРМ 1324796, кл. В 23 К 11/04, 1986.Заявка Японии М 61-37381, кл, В 23 К9/32, 1986,(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ УЗЛОВ КОНТАКТНЫХ СТЫКОВЫХ МАШИН ОТ ИСКР ИБРЫЗГ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: сварочное производство, для защиты токоведущих, подвижных идругих узлов контактных стыковых машинот искр и брызг расплавленного металла,Сущность изобретения: между защищаемым узлом и зоной сварки устанавливаютщиток, рабочую поверхность которого непрерывно поливают водой, причем толщина Предлагаемое изобретение относится к области сварки и может быть использовано в различных типах сварочных машин, на которых сварку осуществля ют методом оплавления, для защиты .токоведущих, подвижных и других частей машин от искр и брызг расплавленного металла,Известен способ и устройство для защиы отдельных частей сварочных машин для онтактной сварки оплавлением от искр и брызг расплавленного металла, пути летящих искр и брызг расплавленного металла,. слоя воды соответствует максимальномуразмеру брызг металла, выбрасываемых из зоны сварки. Устройство для реализации способа включает искрозащитный щиток 1 к рабочей поверхности которого прикреплен трубопровод 2 для подачи воды, Трубопровод помещен в незамкнутый водосборный кожух 3, причем незамкнутая часть кожуха установлена отйосительно рабочей поверхности щитка с образованием щелевогоотверстия 4 по всей ширине последнего. По краям щитка установлены направляющие планки, формирующие направление течения воды, После заполнения водой объема, ограниченного водосборным кожухом 3, вода через Я щелевое отверстие 4 поступает на рабочую .поверхность щитка 1. Толщина слоя воды М регулируется изменением ширины щелевого отверстия. Искры и брызги расплавленного металла пойадают в слой воды, охлаждаются и больц 1 ей частью уносятся потоком воды с рабочей поверхности щитка, что повышает срок службы последнего. 2 с.п,ф-лы, 2 ил.м при котором на пути латящйх искр и брйзг расплавленного металла устанавливают искрозащитный щиток, который защищает узлы сварочной машины, Недостатком способа и устройства является то, что после нескольких сварок щиток покрывается сплошной прочной коркой налипших брызг, которые необходимо удалять, Это значительно снижает производительность сварочных машин. Устройство, осуществляющее способ, представляет собой щиток изогнутой формы, края которого10 15 30 Скорость полета частиц расплавленно 4550 55 стянуты жестким элементом, В процессе сварок щиток и налипшие на него брызги проходят цикл нагрев-охлаждение, в результате чего происходит самопроизвольное отслаивание корок брызг. Такие устройства позволяют повысить производительность сварочного оборудования, однако в условиях высоких температур и бомбардирования поверхности щитка летящими с большой скоростью искрами происходит эрозия поверхности; изменение свойств материала щитка, что в условиях интенсивной эксплуатации оборудования резко снижает положительный эффект применения защитных щитков указанной конструкции.Известен способ защиты поверхности щитка от брызг металла, при котором на поверхность щитка, обращенную к зоне сварки, наносят покрытия, уменьшающие силу сцепления брызг с поверхностью.Данный способ принят в качестве прототипа. Недостатком такого способа является необходимость нанесения слоя покрытия (обычно оно производится вручную) практически после каждого сварочного цикла. Кроме этого, существующйе в настоящее время составы малоэффективны, особенно это проявляется при сварке оплавлением,когда на один и тот же участок поверхности попадает большое количество брызг в течение сварочного цикла, Следует отметить также, что в условиях высоких температур происходит испарениЕ покрытия, что не безвредно для обслуживающего персонала. Цель предлагаемого изобретения состоит в повышении срока службы и надежности искрозащитного щитка. го металла, покидающих йскровой зазор при оплавлении, настолько высока (скорость полета брызг составляет до 50 м/сек),что для задержки брызг металла между зоной сварки и частями оборудования принято создавать механическую преграду, а для предотвращения налипания брызг на поверхность, обращенную к зоне сварки, наносят защитный слой покрытия.Сущность изобретения состоит в том, что использование для защиты щитка непрерывно подаваемой жидкости коренным образом меняет характер взаимодействия брызг металла со щитком. Любая частица расплавленного металла, попадая в слой жидкости, мгновенно охлаждается и под действием силы поверхностного натяжения, стремящейся придать телу наименьшую поверхность, приобретает форму шарика, В результате возможная поверх 20 25 ность контакта частицы металла со щитком резко снижается, Уменьшается также и коэффициент трения частицы о рабочую поверхность щитка, В таких условиях остывшие брызги легко уносятся потоком жидкости из зоны сварки, В результате не йроисходит скопление брызг металла на щитках, постоянное обновление защитного слоя обеспечивает его (слоя) постоянную температуруПредлагаемый способ защиты сварочных машин йолностью исключает необходимость очистки щитков в процессе эксплуатации и практически снимает вопрос о длительности функционирования щитков беэ потери рабочих характеристик.Особенностями предлагаемого устройства для реализации способа является следующее.Прикрепление трубопровода подачи жидкости к нерабочей поверхности щитка позволяет избежать обыскривания самого трубопровода и образования на нем корки брызг металла, т.к. трубопровод защищен телом щитка, Установка трубопровода в водосборном кожухе позволяет после заполнения последнего жидкостью обеспечить равномерное поступление жидкости из щелевого отверстия, образованного рабочей поверхностью щитка и кожухом, в результате чего и создается на рабочей поверхности постоянно обновляемый слой. Направляющие планки, установленные по краям щитка, формируют направление течения слоя жидкости.На фиг, 1 и 2 представлено схематическое изображение защитйого устройства.Устройство содержит. 1 - щиток; 2 - , трубопровод для подачи жидкости; 3- водо- сборный. кожух; 4 - щелевое отверстие; 5 - направляющие планки,На щитке 1 со стороны нерабочей поверхности закреплен трубопровод для подачи жидкости 2, который закрыт водосборным кожухом 3, Между кожухом 3 и рабочей поверхностью щитка 1 выполнено щелевое отверстие 4. По краям щитка 1 установлены направляющие планки 5.. Способ защиты от искр и брызг расплавленного металла с помощью предлагаемого устройства реализуется следующим образом. Перед сваркой между зоной сварки и защищаемым участком сварочной машины устанавливается щиток 1 так, чтобы его рабочая поверхность была обращена к зоне сварки. Трубопровод подачи жидкости 2 подключается к системе подачи жидкости. . После заполнения жидкостью объема. ограниченного водосборным кожухом 3, жидкость через щелевое отверстие 4 начинает20 Штатные щитки сварОчной машины, защищающие изоляцию штоков цилиндров осадки,.были заменены щитками предлагаемой конструкции, которые устанавливались между зоной сварки и штоком так,25 чтобы рабочая поверхность щитков была обращена к свариваемым деталям. Трубопровод подачи жидкости подключался- к системе подачи жидкости. В качестве жидкости используется вода, Расход воды уста 30 навливался на уровне, достаточном для равномерного поступления жидкости и создания постоянно обновляемого слоя (в данном случае расход составлял около 10 л/мин). При этом толщина непрерывно об 35 новляемого слоя воды составляла около 1 мм, что приблизительно соответствует максимальному диаметру искр и брызг металла, выбрасываемых из искрового зазора при оплавлении, Свариваемые детали подава 40 лись в сварочную. машину и производилась сварка. Визуальный осмотр щитков и защищаемых штоков после работы сварочной машины с производительностью 10 стыков/ч в течение 3-х смен показал, что щитки 45 выполнили функции беэ снижения функциональных характеристик. При этом не возникала необходимость в их очистке.Толщина слоя жидкости должна быть такой, чтобы при попадании на поверхность щитка частиц (брызг) расплавленного ме талла, вылетающих из зоны оплавления, они полностью покрывались жидкостью. Это обеспечивает быстрое охлаждение брызг и исключает сцепление (адгеэию) их с поверхностью щитка. 55Толщину обновляемого слоя жидкости следует устанавливать равной максимальному диаметру брызг металла, выбрасывае- . мых из зоны оплавления. Указанная величина получения на основе результатов поступать на рабочую поверхность щитка 1. Равномерное поступление жидкости.и создание постоянно обновленного слоя на рабочей поверхности щитка 1 достигается путем подбора расхода жидкости. Жидкость 5 с края щитка 1, не ограниченного направляющими планками 5, сливается в водо-искросборник, после чеговозможно ее повторное использование. После подготовки защитного устройства к работе производится свар ка. Искры и брызги расплавленного металла попадают в слой жидкости, охлаждаются и уносятся потоком жидкости с рабочей поверхности щитка 1.Примером конкретного применения 15 предлагаемого устройства может служить сварка немерных отходов трубопрокатного производства 245 х 10 мм в полномерные трубы на машине К 584 М. длительных наблюдений за состоянием водоомываемых искрозащитных щитков, установленных на трубосварочной машине КМ. было установлено, что отсутствие налинания брызг металла на щитки достигается при определенной минимальной толщине д обновляемого слоя воды.Проведенные. авторами опыты по измерению размеров брызг металла при сварке деталей различного сечения и сравнения результатов опытов с результатами вышеописанных наблюдений позволили сделать вывод, что толщина обйовляемого слоя жидкости должна быть равна максимальному диаметру бщах брызг металла, образующихся при оплавлении.При толщйне слоя жидкости меньше даат после нескольких циклов сварки происходит налипание на щиток отдельных крупных брызг, которые служат очагами образования участков йалипших брызг и в дальнейшем приводят к образованию на щитках корки брызг и необходимости очистки щитков.При толщине слоя жидкости больше бвах - налипание брызг на щиток не наблюдается, однако при" этом нерационально увеличивается расход жидкости, поэтому увеличение толщины слоя жидкости более бщах допустимо, но нецелесообразно,Поскольку размер брызг металла зависит от режима сварки, типоразмера свариваемых деталей и рода тока, то максимальный диаметр брызг металла следует устанавливать экспериментально для данного типоразмера деталей и режима сварки.Методика определения размеров брызг, разработанная авторами, предусматривает оплавление деталей над емкостью с водой, извлечение массы шариков (брызг), просушку, просеивание через набор сит, имеющих различный диаметр ячейки, визуальный осмотр фракции самых крупных брызг, измерение диаметра с помощью измерительных инструментов (например штангенциркуля, микрометра).Например при сварке труб 245 х 10 мм из стали 20 на машине КМ (режим сварки: вторичное напряжение Огх=7,0 В, скорость сближения начальная ЧО=0,25 мм/с, конечная Чк=1,5 мм/с, рода тока - переменный) экспериментально было установлено, что диаметр брызг металла достигает 1 мм,Толщина слоя жидкости при этом регулируется изменением ширины щелевого отверстия.Формула изобретения 1. Способ защиты узлов контактных стыковых машин от искр и брызг расплавленнож Подписное комитета по изобретениям и открытиям при Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТС роиз венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор агарина, 10 го металла, прикотором между защищаемым узлом и зоной сварки устанавливают щиток с защищенной от попадания брызг металла рабочей поверхностью, о т л ич аю щ и йСя тем,что; с цельюйовышения срока службы и надежности щитка, для защиты рабочей поверхности щитка на нее непрерывноподают воду, причем толщину слоя воды устанавливают равной максимальному размеру брызг металла, выбрасываемых иэ зоны сварки.2. Устройство для защиты узловконтактных стыковых машин от искр и брызг расплавленного металла, содержащее по крайней мере один искроэащитный щиток, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что последний снабжен трубопроводом для подачи воды, 5 прикрепленным к его нерабочей поверхности, водосборным кожухом, закрывающим трубопровод и выполненным незамкнутым, причем его незамкнутая часть установлена относительно рабочей поверхности 10 щитка с образованием щелевого отверстияс ней по всей ширине последнего, а также направляющими планками, установленными по краям щитка.