Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. В 23 К 9/16 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель Волгоградский политехнический институт(54) ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОИ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ Изобретение относится к злектродуговой сварке с использованием защитных газов, в частности к горелкам для дуговой сварки неплавящимся электродом.5Известны горелки, включающие корпус, неплавящийся вольфрамовый электрод, цангу для его крепления систему гавоподвода и соппо Щ 21,Простота конструкции, небольшиеразмеры и удовлетворительная газовая защита зоны сварки обусловили широкое применение этих горелок для сварки в среде инертных газов алюминия и его сплавов, титана, магния и т.д. 15Однако эти горелки имеют существенный недостаток; рабочий конец электрода выходит за нижний срез сопла на 5-10 мм и более (так называемый открытый вылет электрода), это 20 необходимо для наблюдения за зоной сварки и для предупреждения перегрева горелки. В результате. открытая дуга плохо стабилизирована в пространстве, наблюдает ся ее блуждание при сварке на малых токах. Кроме того, открытая дуга в среде инертных газов имеет конусную форму (с большим основанием на свариваемом материале), 30 что обуславливает низкую концентрацию энергиив пятне нагрева и,вслед"ствие этого, малую глубину проплавления.Известна горелка для аргоно-дуговой сварки вольфрамовым электродом,в которой открытый вылет электродауменьшен, что позволило стабилизировать положение дуги скоростным потоком аргона, протекающим через щелевой зазор между соплом и держателем электрода )3.Однако необходимая Для стабилизации дуги высокая скорость газовогопотока обуславливает турбулентныйхарактер его истечения, что приводитк ухудшению его защитных свойств,Кроме того, для этой горелки характерна малая глубина проплавления изза низкой концентрации энергии в пятне нагрева,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому эффекту кИзобретению является горелка для дуговой сварки в среде защитных газов,содержащая корпус с установленным внем цанговым узлом крепления нвплавящегося электрода (электрододержателем), сопло, укрепленное на корпусечерез соосную электроду изоляционную втулку, а также трубчатый экранирующий элемент, установленный соосно электроду и выполненный из ту"гсплавкого материала, например, кварца 14.Горелка снабжена асбестовой прокладкой для герметизации трубчатогоэкранирующего элемента, а в полостиизоляционнсй втулки, выполненной свнутренней резьбой, установлена гайка с наружной резьбой и проточкой наее торце для асбестовой прокладки,при этом трубчатый экранирующий элемент выполнен с воронкообразным концом, расположенным в полости изоля" циойной втулки под асбестовой прокладкойНедостатком этой горелки являЪлся также малая глубина проплавлениявследствие низкой концентрации энергии в пятне нагрева, так как дугапрактически не обжата газовым потоком, который проходит в полости, образованной стенками сопла и трубчатого экранирующего элемента.Целью изобретения является псвышение производительности процессасварки путем увеличения глубины проплавления,Это достигается,тем, что в горелке для дуговой сварки неплавящимсяэлектродом в среде защитных газов,содержащей корпус с расположенным" в нем электрододержателем и закрепленным на нем соплом, в котором соосно электроду установлен цилиндрический трубчатый элемент, выполненный из тугоплавкого материала, рабочий торец электрода расположен вполости трубчатого элемента на расстоянии, равном 0,5-5,0 диаметраэлектрода от среза трубчатого элемента, внутренний диаметр трубчатогоэлемента равен 1,1-4,0 диаметра электрода, а толщина стенки трубчатогоэлемента равна 0,1-1,0 диаметра электрода. Трубчатый элемент обеспечивает сжатие столба дуги, так как часть дугового разряда находится в полос- . ти трубчатого элемента. При этом повьааается плотность энергии в столбе дуги, ее устойчивость, стабильность формы и положения в пространстве. Это приводитк росту теплового воздействия на свариваемый материал и в результате к увеличению глубины пропйавления. Наличие цилиндрического трубчатого элемента препятствует турбулизации потока защитного газа, удлиняет направленное истечение его и обеспечивает ламинарное истечение потока газа.В то же время этот элемент не мешает наблюдению за зоной сварки, так как его внешний диаметр невелик.На фиг,1 изображена горелка, разрез; на фиг.2 - разрез А-Л на фиг.1. 5 30 15 20 25 30 35 40 45 50 55 еО Горелка включает ко 1 эпус 1, внутри которого размещен электролОдержатель выполненный в виде цанги, системы водяного охлаждения и гаэоподвода (не показаны), сопло 2, вольфрамовый электрод 3 н трубчатый элемент 4,Чтобы элемент 4 мог выдержать бе. расплавления интенсивный тепловой поток через его стенку (в результате излучения и конвективной теплоотдачи столба дуги), он выполнен из вольфрама или дугового тугоплавкого материала.Для получения максимального эффекта сжатия столба дуги рабочий торец электрода 3 находится в полости трубчатого элемента 4 и отстоит от его среза на 0,5-5,0 диаметра электрода.При расположении торца электрода на расстоянии, меньшем 0,5 диаметра электрода, эффект сжатия уменьшается; 7 йри расстоянии, большем 5,0 диаметра электрода оказывается чрезмерной длина дуги, что, во-первых, приводит к большим потерям ее мощности излучением, во-вторых, вызывает необходимость в специальном источнике питания с повышенным в сравнении со стандартными) напряжением холостого хода.Для центрирования трубчатого элемента относительно сопла 2 и электрода 3 и фиксации его в нужном положении служат керамические или металлические кулачки 5. Чтобы исключить возбуждение дуги между свариваемым металлом и торцом трубчатого элемента 4, последний изолирован от токоведущих частей горелки,Для получения необходимого эффекта сжатия дуги и ее стабилизации в пространстве внутренний диаметр трубчатого элемента 4 составляет 1,1-4,0 диаметра электрода: при меньшем диаметре трубчатого элемента 4 его стенка начинает плавиться под действием тепла дуги, при большем- уменьшается эффект сжатия и затрудняется наблюдение за зоной сварки.Толщина стенки трубчатого элемента составляет 0,1 1,0 диаметра электрода: при меньшей толщине стенки трубчатый элемент 4 быстро разрушается при случайном закорачивании дуги на его стенку, при большей - затрудняется теплоотвод от стенки и последняя Начинает плавиться, Величина, зазора между соплом я трубчатым элементом 4 выбирается из обычных соображений и определяется необходимой площадью эоны газовойзащиты свариваемого материала.Горелка работает следующим образом.При автоматической сварке горелка устанавливается вертикально, еслисварка осуществляется без прнсадочного материала, или под углом 70-80Диаметр электро да, мм Толщинастенкинасадка асст,еждуорцамилектроа и наадка,мм 34,0 Оп исын аема яИзвестные 1,0 2,0 , 4,0 75 2,7 12,5 8,0 2,0 75 1,5 6,1 8,0 Формула изобретения 50 к оси шва, если необходима подачаприсадочного материала, При ручнойсварке этот угол может быть меньше 60-75 ф, Дуговой разряд между электродом и свариваемым иэделием возбуждается с помощью осциллятора. Стенка трубчатого элемента 4 оказывает,сжимающее действие на столб дуги,при этом повышается концентрацияэнергии в столбе дуги и в пятне нагрева. Кроме того, стенки элемента4 препятствуют блужданию дуги и врезультате стабилизируется ее положение в пространстве (по этой причине отпадает необходимость в обычной конической заточке рабочего торРезультаты испытаний описываемой горелки говорят о высокой эффективности ее внедрения путем повышения произнодительности снарки в 1,5-2 ра за, обусловленного большей глубиной проплавления свариваемого материала, что дает воэможность н ряде случаев вести сварку без разделки кромок, в других - вести сварку на повышенных 40 скоростях.Горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом может широко использоваться при сварке алюминия, магния, титана и его сплавов, а так" же других химически активных при наг реве металлов и сплавов. Горелка для дуговой сварки непланящимся электродом в среде защитных газов, содержащая корпус с расположенным в нем электрододержателем и закрепленным на нем соплом, в котором соосно электроду установлен цилиндрический трубчатый элемент, выполненный из тугоплавкого материала, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,ца электрода 3 и исключается обусловленный такой заточкой непроизводительный расход вольФрама). Приса дочный материал вводится в зону сварки со стороны, противоположной наклорелки С этой стороны максимальнрасстояние между срезом трубчатогоэлемента и свариваемым изделием.Стабилизация положения дуги и повышениеплотности энергии н Столбе дуги и актинном пятне на изделии значительноповышает эффективность его нагрева,в результате чего увеличивается глубина проплавления.Результаты испытаний горелки приведены в таблице. с целью повышения производительностипроцесса сварки путем увеличения глу"бины проплавления, рабочий торец электрода расположен в полости трубчатого элемента на расстоянии, равном0,5-5,0 диаметра электрода от срезатрубчатого элемента, внутренний диаметр трубчатого элемента равен 1,14,0 диаметра электрода, а толщинастенки трубчатого элемента равна0,1-1,0 диаметра электрода,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бродский А.Я, Аргоно-дуговаясварка вольфрамовым электродом. М.,Машгиз, 1967, с. 135-146.2, Киселев С.Н. и др. Газоэлектрическая сварка алюминиевых сплавов.М.,"Машиностроение",1972, с. 47-49. 3. Вайнбойм Д.И Ратманов Ж.В.Усовершенствование ручной аргоно-дуговой сварки алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом током обратной полярности. Сварочное производство, 1976, 9 12, с, 17-194, Авторское свидетельство СССР Ф 592540, кл. В 23 К 9/16, 1975.782970 Составитель Г, Квартальновалыбина Техред Н. Ковалева Корректор Н ктор Г илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проек 4 434/13 Тираж 11 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж0 Подписноенного комитета СССРений и открытий35, Раушская наб., д, 4/5