Устройство для дуговой обработки материалов

(72) Авторы изобретени Ордена Лениинстит и ордена Труэлектросварки 1) Заявнтел(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛ Изобретен говой обрабо быть использ конструкциях назначгния, резки, напыл и др. к электродув и можетественно вразличногодля сварки,материалов буждения дуги - установка электрода в рабочее положение электромагнитом. В любом случае применение электромагнита обеспечивает дистанционное автоматическое управление электродом в процессе возбуждения дуги (1 и 2.Однако электромагнит, подключенныйотдельному источнику питания, услож ет систему управления плазмотроном нструкцию электродного узла и увечивает его размеры, в особенности я плазмотронов сравнительно небольй мощности,Наиболее близким по технической ности и достигаемому эффекту к изоб тению является устройство для дугой обработки материалов, содержащее рпус; в котором расположен электро- держатель и электромагнит, для уставки электрододержателя в рабочее ложение с соленоидом, подключенная источнику литания дуги, и с взаимойствующим с соленоидом ферромагнитэлементом, а также систему охлажие относитсятке материаловано преимущ плазмотро частности ния, плавки узлбужд Известны конструкции электродных ков плазмотронов, в которых для воз-, няения дуги предусмотрено предвари- ко10тельное кратковременное перемещение лиэлектрода из рабочегоположения в на- длправлении сопла до короткого замыка- аония или до расстояния, достаточногодля пробоя газа в межэлектродном про- сущ1межутке искровым разрядом. Перемещение реэлектрода производится вручную или воэлектромагнитом, а возвращение в ра- кобочее положение после возбуждения ду- доги - с помощью пружины. В конструкциях . нотакого типа. возможна также предвари- потельная установка электрода в исход- кном положении, фиксированном вручную деили с помощью пружины, а после воз- ным Б. Т, Ткач нко ,а ., ,. мГ,1 уАваго Крас го Знайени.: :м. Е, О. ПатонаФ:в;Ф,.т, 863238дения. В известном устройстве соленбид,электромагнита закреплен в корпусенеподвижно и взаимодействующий,с соленоидом подвижный ферромагнитный элемент связан посредством тяги с электродом, Для питания электромагнита нетребуется отдельного источника, что вмаксимальной степени упрощает системууправления плазмотроном с электромагнитным приводом электрода 3. ОНедостатками данного устройства являются сложность конструкции электродного узла, обусловленная, главным образом, наличием гибкого токоведущегокабеля между электродом и соленоидом,и большие размеры соленоида.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства путем исключениягибкого токоведущего кабеля междудержателем электрода и соленоидом,20Цель достигается тем, что в устрой,стве для дуговой обработки материалов,содержащем корпус, в котором расноложены электрододержатель и электромагнит для установки электрододержателя25в рабочее положение с соленоидом,подключенным к источнику питания дуги,взаимодействующим с соленоидом ферромагнитным элементом, а также системуохлаждения, ферромагнитный элемент закреплен в корпусе неподвижно а соленоид установлен с возможностью перемещения в осевом направлении, при этомэлектрододержатель жестко связан с со"ленондом,Соленоид может быть установлен вводоохлаждаемом кожухе, выполненномиз ферромагнитного материала, а полость кожуха последовательно еоединена с системой охлаждения.Иа чертеже приведен пример конст- ф 0руктивного выполнения предлагаемогоустройства для дуговой обработки материалов (плазмотрона), предназначенного для сварки металлов в узком щелевом зазоре на токе до 400 А (корпус 45плазмотрона и водотокоподвод к электродному узлу не показаны).Устройство содержит корпус 1, в котором расположен электрододержатель 2,выполненный в виде трубки, и электромагнит для установки электрододержателя 2 в рабочее положение, представляющий собой соленоид 3 из материала свысокой электропроводностью (напримермеди). Соленоид 3 выполнен в виде труб ки со сквозным винтовым пазом, посредством которого сформированы токопроводящие витки, паз не доходит то торцов трубки. Расстояние между витками соленоида 3 фиксируется выступами сегментов 4 из водостойкого изоляционного материала (например органического стекла). Соленоид 3 подключен к источнику питания дуги (не показано), Е нижнему (по чертежу) концу трубки соленоида 3 припаян фланец 5, в которомпо окружности выполнены отверстия 6 для прохода воды. Фланец 5 совместно с соленоидом 3 ввинчеинарезьбе в кожух 7. В верхней части соленоид 3 крепится в кожухе 7 с помощью уплотняемойизоляционной втулки 8 и накидкой гайки 9. На верхний конец трубки солено"ида 3 навинчена изоляционная втулка 1 О, а на нее, в свою очередь, гайка 11, подпружиненная относительно ферромагнитного элемента в .ярма 12 - спомощью пружины 13. Ферромагнитный элемент - ярмо 12, установлен в корпусеустройства неподвижно. Втулка 1 О и гайка 1 имеют возможность осевой регулировки относительно соленоида 3, такую же регулировку на резьбе имеет ярмо 12 относительно корпуса 1 устройства. Корпус 1 неподвижно крепится на корпусе плазмотрона (не показано), Внутри трубки соленоида 3расположен электрододержатель 2, представляющий собой трубку для подачи воды, изолированную от фланца 5 втулкой 14. Электрододержатель 2 спаян из двух частей: нижней - на участке собственно соленоида 3, изготовленной из ферромагнитного материала; и верхней " из немагнитного материала. На верхних концах трубки соленоида 3 и электрододержателя 2 монтируется гибкий водотокоподвод (не показан). На фланце 5 закреплена трубка 15 для подачи воды к электроду 16, который впаян в трубку 17, монтируемую и уплотняемую с помощью накидной гайки 18 на кожухе 7. Материалом ярма 12 кожуха 7, нижней части злектрододержателя2, а также фланца 5 и гайки 9 служит металл или сплав с высокой магнитной проницаемостью (например армко-железо)Устройство работает следующим образом. Перед возбуждением дуги соленоид 3 совместно с кожухом 7 и прикрепленным к нему электродом 16 вручную устанавливаются в исходное, нижнее положение, показанное на чертеже штрих-пунктирной линией, до упора изоляционнойвтулки 1 О - в ярмо 12. Положение втулки 10 относительно соленоида 3 опре5деляет код электромагнита 3, После возбуждения дуги в устройстве появляется ток, протекающий от токоподвода через соленоид 3, фланец 5, кожух 7 8632 ченных кожуха 7, гайки 9 и ферромагнитной части электрододержателя 2 сярмом 12 вызывает подьем подвижнойсистемы устройства до упора кожуха 7в ярмо 12 и автоматическую установкуэлектрода 16 в рабочее положение. При этом у нижней части соленоида 3 замыкание магнитного потока между электрододержателем 2 и кожухом 7 происходитчерез фланец 5 и воздушный зазор между фланцем 5 и электрододержателем 2(в этом зазоре находится материалвтулки 14). Охлаждающая вода поступает из водотокоподвода к электроду 16по элвктрододержателю 2 и трубке 15,а затем по кольцевому зазору между 20 трубками 15 и 17 направляется в кожух 7, проходит через отверстие 6 в фланце 5 и охладив соленоид 3, возвращается по кольцевому зазору между элек трододержателем 2 и трубкой соленоида 3 к водотокоподводу, Усилием пружины 13, регулируемым гайкой 11, уравновешивают силу тяжести всей подвижной системы и трение ее относительно не 30 подвижных деталей устройства. Путем регулирования ярма 12 в корпусе 1 устанавливается необходимое рабочее положение электрода 16. В плазмотроне для сварки в узком щелевом зазоре обычно не удается возбудить рабочую дугу электрод-изделие с помощью вспомогательной дуги, зажигаемой на сопло, так как вследствие малых радиальных зазоров между электродом и корпусом плаэмотрона вспомогательная дуга перемещается внутрь корпуса. Это происходит как при коротком замыкании электрода на сопло, так и при использовании искрового разряда и электрод 16. Взаимодействие намагни-38 Ьвая конец электрода на уровне торца 1,сопла и прилагая напряжение искровоговозбудителя дуги мех,ду электродом иизделием, с последующим перемещениемэлектрода в рабочее положение с помощью электромагнита после возбуждениядуги.Предлагаемое устройство позволяетусовершенствовать конструкцию электромагнита. По сравнению с электромагнитом, питаемым от отдельного источникатока, его размеры уменьшаются в 1,5 раза, Соответственно уменьшаются размеры плазмотрона. Данное устройствопозволяет создать плазмотрон для сварки в узком щелевом зазоре,формула изобретения1. Устройство для дуговой обработ"ки материалов, преимущественно плазменной, содержащее корпус, в которомрасположен электрододержатель и электромагнит для установки электрододержателя в ра 5 очее положение с соленоидом, подключенным к источнику питания дуги, и с взаимодействующим с соленоидом ферромагнитным элементом, атакже систему охлаждения, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения конструкции устройства путем исключения гибкого токоведущегокабеля между держателем электрода исоленоидом, ферромагнитный элементзакреплен в корпусе неподвижно, асоленоид установлен с возможностьюперемещения в осевом направлении, приэтом электрододержатель жестко связанс соленоидом.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что соленоидустановлен в водоохлаждаемом кожухе,выполненном иэ ферромагнитного материала, а .полость кожуха последовательносоединена с системой охлаждения, между ними, во втором случае возникает пробой непосредственно внутри корпуса плазмотрона, поскольку он находится под тем же потенциалом, что и сопло, Локализовать вспомогательную дугу на сопле путем изоляции его от корпуса невозможно вследствие непредолимых конструктивных трудностей, связанных с необходимостью обеспечения высокой надежности изоляции и охлаждения сопла при соблюдении оченьмалых поперечных размеров плазмотрона,Зажигание рабочей цуги целесообразнопроизводить, предварительно устанавлиИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иикроплазменная сварка, Подред. Патона Б. Е., К "Наукова думка", 1979, с. 72.2, Кулагин И. Д, и Николаев А В,Обработка материалов дуговой плазменной струей. АН СССР, ИИЕТ,им, А, А, Байкова, И., 1960,3Никитин В, П, Русское изобретение - электрическая дуговая сварка.АН СССР, И 1952, с, 29-ЭЭ,863238 8 Составитель Г. КвартальноваПогориляк Техред М.Рейвес Корректор М. Коста акт Заказ 7 б 55/2 В 303 Патент, г. Уагород, ул. Проектная Фил Тираа 1 151НИИПИ Государственного кделам изобретений и Москва, Ж, Раушс Подписноемитета СССРоткрытийая наб , д 4/5