Горелка для дуговой сварки

союз советскиСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИН 19) (11) 3 К 9/16,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДа СТЕЕННЫй НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство ССРР 541611, кл. В 23 К 9/16,11.05.75.2, Авторское свидетельство, СССР9 564118, кл. В 23. К 9/16, 20.07.70,3. Авторское свидетельство СССРУ 567567, кл. В 23 К 9/16, 23.07.70.4. Патент США В 3909585,кл. 219-130, 30.09,75.5, Авторское свидетельство СССРВ 179859, кл. В 23 К 9/16, 31.03,65(54)(57) ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИсодержащая головку, связанную с рукояткой посредством шарового шарнира,.шар которого выполнен с цилинд" ,рическим выступом, жестко связанным с головкой, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения маневренности горелки и удобства в эксплуатации, шарнир выполнен с цапфой, а в рукоятке и цапфе выполнены пазы, параллельные оси рукоятки, при . этом диаметр цилиндрического выступа равен 0,5-0,6 диаметра шара шарнира.1011349 Изобретение относится к сварке,в частности к сварке неплавящимсяэлектродом в среде защитных газов,и может быть использовано в судостроительной, энергетической и другихотраслях промышленности. 5Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах, имеющая корпусс укрепленной на нем защитной приставкой, на которой установлен вибратор, Горелка позволяет повысить скорость сварки за счет снижения трениязащитной приставки о поверхностьсвариваемого изделия и повышения качества сварки за счет сообщения металлу шва вибраций (1(. 15Однако горелка громоздка по конструкции и в затесненных условияхее использование затруднено.Известна горелка для дуговойсварки неплавящимся электродом в защитных газах, имеющая рукоятку с корпусом, газоподводом, контактами цепиуправления, переключателем взаимодейстнующим с газоподнодом и контактамицепи. В рукоятке переключатель выполнен в виде цилиндрической втулки,установленной соосно газоподводу свозможностью осевого перемещения относительно корпуса рукоятки, и маховичка с расположенными внутри негозамыкающими контактами, соосно ци-.,.линдрической втулке, связанного сней шпоночным соединением и установленного относительно нее с возможностью продольного перемещения. Маховичок подпружинен относительно корпусарукоятки 2 .Однако горелка характеризуется недостаточной универсальностью, трудоемкостью выполнения сварных швов при разнообразии типов сварных сое динений.Известна горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом н среде защитных газов, содержащая цанговый держатель, в,котором установлен . 45 удлинитель, выполненный в виде прутка с быстроразъемным узлом крепления электрода 33.Однако эта горелка также характеризуется недостаточной универсаль ностью, трудоемкостью выполнения сварных швов при разнообразии типов сварных соединений.Изнестна, горелка, предназначенная для сварки неплавящимся электродом в средеинертных газов, содержащая составной корпус, голонку с держателем неплавящегося электрода и сферический шарнир, соединяющий их. В задний коНец корпуса ввернут фитинг, обеспечивающий подвод тока60 через корпус и головку. Инертный газ подается по внутреннему каналу корпуса и шарниров в головку и сопло. Горелка имеет сдвоенный сферический шарнир, в,состав которого 65 входят две шаровые опоры, две муфты и стягивающий стержень, нагруженный цилиндрической пружиной сжатия, что позволяет изгибать и фиксировать горелку под различными углами 4,Эта горелка имеет повышенную маневренность за счет шарнирного устройства, однако она не имеет сменных головок, сложна в изготовлении,так как снаб ена сдвоенным шарниром,в который ьходят две шаровые опоры,две муфты, пружина, каналы для подвода защитного газа, выполненныев рукоятке, в шарнирном устройстве и в корпусе головки. Такая конструкция требует большой точности приизготовлении сложных иэделий, что при массовом ныпуске и эксплуатации вызывает значительные трудности и снижает надежность горелок н работе.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является горелка для дуговой сварки, содержащая головку, связанную с рукояткой посредством шарового шарнира, шар которого выполнен с цилиндрическим выступом, жестко связанным с головкой 5 ).Известная горелка в основном может быть использована при сварке деталей небольших толщин (до 10 мм) или при многослойной свар)е деталей большей толщины с Х и У-образной разделкой.При выполнении соединений со щелевой разделкой (ширина разделки 4-10 мм) применяют только головки с плоскими соплами. Горелку с плоскимсоплом можно закрепить и в известной горелке, однако поворачивать ее в шарнире можно только в одной вертикальной плоскости. В этой плоскости угол поворота горелки менее, 90Ь (практически45 О), поэтому ее можно испольэовать ограничено, например при сварке открытых соединений, Однако в машиностроении и других отраслях промышленности довольно часто встречаются сварные конструкции с ребрами и другими деталями, устанонленными под различными углами. В . этом случае поворот головки на 45О недостаточен,В предлагаемой горелке угол поворота вокруг вертикальной оси равен + 90 . После поворота на 90 (после захода цилиндрического выступа в паз цапфы) головку можно вращать в вертикальной плоскости на любой угол (до 360 ). При этом горелка будет постоянно находиться в одной плоскости - плоскости снариваемого стыка.Целью изобретения является повышение маневренности горелки и удобства в эксплуатации.1011349 Поставленная цель достигается тем, что в горелке для дуговой сварки, содержащей головку, связанную с рукояткой посредством шарового шарнира, шар которого выполнен с цилиндрическим выступом, жестко связанным 5 с- головкой, шарнир выполнен с цапфой, а в рукоятке и цапфе выполнены пазы, параллельные оси рукоятки, при этом диаметр цилиндрического выступа равен 0,5-0,6 диаметра шара шарнира. 10На чертеже представлена горелка, общий вид.Горелка содержит сменную головку 1, связанную с трубчатой рукояткой 2 посредством шарового шарнира имею щего шар 3, выполненный с цилиндрическим выступом 4, жестко связанным с корпусом головки 1, и с цапфой, имеющей верхнюю часть 5 и нижнюю часть 6, соединенными зажимным винтом 7. Цапфа 5-6 выполнена со сферическим отверстием, в котором установлен шар 3, В рукоятке 2 и цапфе 5-6 выполнены пазы 8, параллельные оси рукоятки 2. На корпусе головки 1 имеются штуцеры 9 для крепления гибких шлангов 10, предназначенных для подвода защитного газа (аргона) и воды. В рукоятке 2 выполнены прорези 11 для подвода гибких шлангов 10. Позицией 12 обозначен шланг водяного охлаждения, расположенный в рукоятке 2, а позицией 13 - шланг, подродящий воду к штуцеру цапфы 5-6. Цланг 12 сообщается с Г-образным каЭкспериментальные данные Отношение диа- .метров цилиндрического выступа и шарашарнира Сила сварочного тока, А Количествокороткихзамыканий,ште Максимальная температура,ОС 127 0,2.550-600 3 0,4 108 0,45 600 82 0,5 0 0,55 79 0,6 64 0,65 69 0,7 570-600 72 0,8 565-600 80 Конструктивно-технологические данные налом 14. Внутри шланга 12 расположен токоподвод 15. В рукоятке 2 выполнена прорезь 16, в которой расположен микровыключатель 17.Горелка имеет набор сменных водоохлаждаемых головбк: с плоским соплом для сварки и щелевую разделку стыковых соединений; с плоским соплом для сварки в щелевую разделку угловых соединений; с кругльм конфуэорньм соплой для сварки средних и больших толщин.Кроме того, в комплект горелки входит малая головка (без водяного охлаждения) для сварки малых толщин.Для смены головок необходимо ослабить эажимной винт цапфы, вынуть головку из цапфы, заменить ее другой головкой и зажать винтом. Шланги нужно снять со штуцеров старой головки и надеть на новою, после чего горелка с новой головкой готова к сварке,Соотношение диаметров цилиндрического выступа 4 и шара 3 определено экспериментально.Испытания каждого шарнира проведены при непрерывной сварке в щелевую разделку на токе 600 А 30 мин.В.процессе испытаний фиксировались короткие замыкания и значение максимальной температуры нагрева шарнира в зоне соединения.Результаты наблюдений и замеров сведены в таблицу.Таким образом при сварке горелкой с цилиндрическим выступом, диаметром равньм 0,5-0,6 диаметра шара, температура нагрева в зоне шарнира не превышает 82 фС, сила сварочного тока постоянная и равна 600 А, коротких замыканий не наблюдается,При диаметре цилиндрического выступа менее 0,5 или .более 0,6 диаметра шара наблюдается повышение температуры нагрева деталей и нестабильность процесса сварки: изменение силы тока и короткое замыкание.В конкретном примере выполнения горелки основные детали имеют следующие размеры, мм: 15 34 Диаметр рукояткиДиаметр цапфы Диаметр шара шарнира 1620 Диаметр цилиндрического выступа шарнира 8 Длина цилиндрическоговыступа шарнира 10 25 Ширина паза на рукоятке (под цилиндрическийвыступ) 8,5 Глубина паза на рукоятке (под цилиндрический выступ) 308.5 Длина цилиндрического выступа 4 Ц должна быть не меньше разности радиусов корпуса рукоятки 2 и шара 3 шарнира. Если Рм меньше этой величины, то при повороте головки, укрепленной на выступе 4, она упирается в торцовую часть рукоятки 2 и цилиндрический выступ 4 не заходит в паэ 8. Этим самым значи тельно уменьшается угол поворота головки вокруг вертикальной оси шара шарнира. При Рм большей разности упомянутых радиусов цилиндрический выступ 4 входит в паз 8, что позволяет 45 увеличить угол поворота головки вокруг вертикальной оси до 180 Для поворота сварочной головки в горизонтальной плоскости на угол +90 от среднего положения (полный угол поворота 180 О) глубина выреза в цапфе должна равняться 0,5-0,6 диаметра шара.3Универсальность горелки достигается за счет укомплектования ее головками для сварки с обычными разделками кромок, большой водоохлаждаемой и малой - без водяного охлаждения, а также головками для сварки с щелевой разделкой. 60Конструкция шагового шарнира позволяет поворачивать головку 1 в горизонтальной плоскости на 90 в каждую сторону от нейтрального положения, при.этом цилиндрический вы ступ 4 входит в левый или правый паз 8 в рукоятке 1 и цапфе 5-6. Далее головка 1 в шарнире (3,5,6) может разворачиваться относительно оси шарнира х-х 1, и у-у на 360 и таким образом занимать любое пространственное положени относительно ру-. коятки 2, что обеспечивает максимальную маневренность горелки при сварке в сложных эатесненных узлах сварных конструкций.Возможн ть быстрой смены головок 1 или их поворота на углы больше 180 обуслбвлена конструктивно тем, что подвод защитного газа и воды, а также. отвод воды осуществлен посредством гибких шлангов, пропущенных через рукоятку 2 в отверстие 11 в верхней ее части, а не через шарнир.С целью повышения гибкости подводов (коммуникаций) к горелке, облегчению горелки с шлангами и токо- ведущим кабелем токоподвод 15 (беэ изоляции и следовательно более легкий и гибкий) помещают в шланг 12, через который вода подводится к головке 1. В этом случае водяной шланг 12 одновременно служит изолятором токоподвода 15. Подвод воды и тока осуществляется через нижнюю часть цапфы 6, в которой выполнен Г-образный канал 14, заканчивающийся с двух сторон штуцерамн, Разъемная цапфа 5-6 соединяется стяжным винтом 7 для Фиксации положения головки 1 относительно рукоятки 2.Такая конструкция горелки является наиболее простой, надежной и удобной в работе по сравнению с прототипом.В связи с тем обстоятельством, что при повороте головки 1 в горизонтальной плоскости или наклоне ее. отйосительно рукоятки 2, когда рабочий конец вольфрамового электрода, а следовательно и дуга при сварке, приближается к руке сварщика, в которой он держит горелку, увеличивается тепловое влияние на перчатку и руку и возникает необходимость перемещения .руки к хвостовой части рукоятки 2. При стационарном закреплении микровыключателя 17 сварочного тока это перемещение руки невозможно, Поэтому для удобства в работе микровыключатель 17 на рукоятке 2 закреплен подвижно и имеет возмож- ность перемещения вдоль образующей рукоятки 2 по выполненной в ней прорези 16. Горелка обеспечивает следующие преимущества по сравнению с существующими.Наличие сменных головок обеспечивает широкую номенклатуру свариваемых изделий. Например, приЗаказ 2638/15 Тираж 1104 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сварке крупных корпусных конструк-. ций на стапеле в одних и тех же узлах встречаются сварные,соединения разной толщины стыковые, угловые с Х, У, К.-образными разделками, щелевой разделкой, трубопрово ды, свариваемые в монтажных условиях. При этом швы расположены во всех пространственных положениях. При изготовлении таких конструкций применялись 3 или 4 сварочные го- О релки, которые каждый раэ при переходе от одного типа сварного соединения к другому приходится подключать, отключать и переносить вместе с длинными плетями шлангов дли ной 35 метров с одного места на другое. Это вызывает значительные непроизводительные затраты времени,При использовании универсальной горелки замена головки осуществляется 1-2 мин, без переноски шлангов и пультов управления сварочных постов. В этом случае требуется меньшее количество горелок, шлангов, медных токоподводов, что уменьшает материальные затраты.Предлагаемая горелка с головками, снабженными цилиндрическим выступом,прорезями в рукоятке и цапфе, а также штуцерами в верхней части головки, соединенными гибкими шлангами с рукояткой, позволяет придавать головке с электродом любое пространственное положение относительно ру- коятки и, следовательно, обеспечивает.максимальную маневренность. Эта маневренность еще более повышается при замене большой водоохлаждаемой головки на малую, когда сварщик приближается в процессе работы к особо затесненньм местам.Отделение системы охлаждения и подвода защитного газа конструктивно от шарнирной системы поворота головки резко упрощает конструкцию узла поворота и горелки в целом.Повышенная. маневренность горелки и наличие перемещающегося микровыключателя вдоль рукоятки улучшают и облегчают условия работы сварщиков.Размещение кабеля для подвода сварочного тока в шланге с водяньм охлаждением обеспечивает его изоляцию, позволяет уменьшить сечение, что повышает гибкость коммуникаций подводимых к горелке от сварочного поста.