Устройство для многоэлектродной электрошлаковой и электродуговой сварки или наплавки и электрододержатель для сварки или наплавки

)5 В 23 К 9/14 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТУ дящих электрододерой конструкции в сва(21) 4943743/08(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНОЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ И ЭЛЕКТРОДУГОВОИ СВАРКИ ИЛИ НАПЛАВКИ ИЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ СВАРКИИЛИ НАПЛАВКИ(57) Изобретение относится к электрошлаковой и электродуговой сварке или наплавке и может быть использовано вмашиностроении, строительстве, ремонтном деле и прпри необходимости получеИзобре ковой и зле ке и м машиностр стве. ремон пешно изо дуговой сва подвесных получения ш ны, кривол сварочных р Целью ние процес достигаетсятения относятся к электрошлактродуговой сварке или наплавогут использоваться в оении. судостроении, строитель- тном деле и пр. Особенно усбретения применяются при рке под флюсом с применением электродов, при необходимости вов повышенной длины и шириинейных швов, при проведении абот в труднодоступных местах. изобретения является удешевлеса сварки или наплавки, котороепутем последовательного подЫ 1834766 АЗ ния швов и валиков повышенной длины и ширины. Сущность изобретения: в устройстве, включающем источник питания с параллельно подключенными к нему сварочными электродами, подвешенными в токоподводящих электрододержателях, последние подключены в сварочную цепь последовательно. Используемый при этом электрододержатель кроме основного токо- подводящего зажима для электродов и клеммы для подсоединения сварочного кабеля от источника питания содержит дополнительно клемму для соединения электрододержателей между собой посредством токопроводящих элементов и/или один или несколько зажимов. Количество дополнительных клемм соответствует числу присоединяемых злектрододержателей, Конструкция злектрододержателя позволяет увеличить производительность процесса, расширить область применения злектрододержателей, 2 с. и 2 з,п.ф-лы, 4 ил. кл ючения токоподвожателей предлагаемрочную цепь.Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для многоэлектродной электрошлаковой сварки или наплавки, включающем источник питания и параллельно подключенные к нему электроды, электрододержатели подключены в сварочную цепь последовательно,На фиг.1 представлена принципиальная схема заявляемого устройства; на фиг,2 - схема устройства для осуществления известного способа гравитационной сварки.На фиг,1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - многопостовой источник сварочного тока, 2 - сварочный кабель, 3 - электродадержатель, 4 а, в, с - плавящиеся электроды, 5 - соединительный элеме т между электрододержателями, 6 - шина обратного провода, 7 - свариваемое (наплдвляемое) изделие, 8 - балластное сопротивление или дроссель, 9 - шинопровод к пастам сварки.Предлагаемое устройство (фиг.1) включает источник питания 1, ат которого через сварочный кабель 2 питаются последовательно подключенные в сварочную цепь электрододержатели 3, удерживающие электроды 4 а, в, с, Электрододержатели соединены между собой последовательно посредством соединительных элементов 5, Устройство содержит также заземленную шину обратного провода 6; к которой подключено свариваемое (или наплавляемае) изделие 7,Работа предлагаемого устройства с использованием электрододержателя заявляемой конструкции заключается в следующем; перед началом сварки или наплавки электроды закрепляются в электрододержателях 3, которые подключаются в сварочную цепь последовательно, один за другим по ходу сварки с помощью соединительных элементов 6. Злектрододержатели с электродами устанавливают на свариваемом или наплавляемам изделии так, чтобы каждый электрод располагался вдоль шва или наплавляемаго валика на заданном расстоянии от свариваемых крамок.Количество электрододержателей может быть произвольным и определяется условиями сварки. Наиболее предпочтителен вариант сварки с применением заявляемого устройства - с использованием изогнутых электродов. причем конец каждого последующего находится в электрическом контакте с местом изгиба предыдущего электрода или вплотную пододвинут к нему,Сварочный ток от источника питания 1 через токаподводящие электрододержатели поступает на электроды, Дугу зажигаот одновременно или с запаздыванием на каждом электроде на промежуток времени не более длительности расплавления половины длины предыдущего электрода. Большая длительность запаздывания нецелесообразна, т.к. резко, более чем вдвое уменьшает производительность сварки. Возможен вариант, когда дугу возбуждают только один раз - на конце первого электрода. Дуга горит да тех пар, пока не начинает расплавляться электрод на месте изгиба, Термодинамически устойчивая дуга горит по кратчайшему расстоянию, поэтому онавозбуждается на конце второго электрода4 в (как бы передается па эстаФете), а наизгибе первого электрода дуга гаснет, Та 5 ким же образом дуга горит на последующихэлектродах. В совокупности они горят последовательно как части одного большогоэлектрода, общая длина которого можетбыть неограниченно большой, В качестве10 единичных электродов могут быть отрезкиобычной сплошной сварочной проволоки,которые предварительно засыпают слоемобычного сварочного флюса, отрезки.порошковых проволок с флюсовым накопите 15 лем или пучки отрезков проволоки илиштучные электроды. Как показали эксперименты, скорость. сварки или наплавки подслоем флюса может достигать 100 м/час.Отличием предлагаемого устройства от20 известного, представленного на фиг.2, является последовательное подключение электрододержателей в сварочную цепь. Такоеподключение позволяет достичь поставленной цели - удешевления сварочного процес 25 са, являющегося результатом экономиисварочного кабеля.Как видно из схемы фиг.2, электроды 4 а,б, с подключены к общему источнику питания 1 параллельно, а токоподводящие элек 30 трододержатели 3, также подключенныепараллельно, питаотся через балластныесопротивления 8 от общего шинопровода 9через отрезки кабеля 2. Количество такихотрезков соответствует количеству исполь 35 зуемых электрададержателей и в условияхвыполнения швов повышенной длины и ширины, при использовании значительного количества электрододержателей потребуетсяиспользование такого же количества отрез 40 ков дорогостоящего кабеля, подводящеготак к каждому держателю. Это заметно удорожает весь процесс сварки или наплавки,и, кроме того, загромождает сварочную систему,45 Экономии кабеля можно достичь путемпоследовательного соединения электродо. деркателей, как это осуществляется в предлагаемом изобретении.Согласно схеме на фиг,1 в заявляемом50 устройстве применяется только один сварочный кабель 2, хотя в работе могут находиться множество электродов (в данномслучае 3), падклочение которых в сварочную цепь параллельное.55 Последовательное подключение токоподводящих электрододержателей осуществляется посредством соединительныхэлементов 5, в роли которых могут выступать такоподводящие пластины, шинки, короткие отрезки кабеля или металлическойпроволоки, пучки проволоки и пр. Все эти перечисленные элементы по сравнению с использующимися в известном устройстве отрезками кабеля 2 отличаются дешевизной, легкодоступностью и возможностью взаимозаменяемости,Последовательное подключение электрододержателей возможно только благодаря предлагаемой их конструкции. Конструкция известных токоподводящих электрододержателей не позволяет подключать их последовательно, а значит и достичь положительного эффекта, имеющего место при подключении электрододержателей по предлагаемой схеме.Известны многочисленные подвижные и неподвижные электрододержатели в виде токоподводящих элементов для сварки "лежачим" электродом (например, патент Японии М 53-4820, кл, В 23 К 9/14, "Способ и устройство для автоматической сварки", заявл, 16.07.74 г).Отдельной группой существуют электрододержатели для дуговой сварки неплавящимся электродом, например, цанговые (Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т./ Редкол.; Г,А.Николаев (пред,) и др. - М,; Машиностроение, 1979 - т,4/Под ред, Ю.Н.Зорина, 1979, с.100).Общим недостатком всех упомянутых известных электрододержателей является то, что они одновариантны по своему исполнению, т,е. предназначены для использования при сварке в одной. сварочной ванне и, как правило, с креплением одного электрода или пучка электродов, В их конструкции не предусмотрено взаимодействие с други, ми электрододержателями. Это сужает область их применения. Например, электрододержатель для сварки "лежачим" электродом трудно использовать при выполнении шва криволинейной формы неограниченной длины, Другим общим недостатком упомянутых известных электрододержателей является ограниченная их возможность по производительности сварки как с точки зрения увеличения длины шва при одноразовой установке электрода с пи:танием от одного источника сварочного тока, так и с точки зрения возможности осуществления процесса сварки на нескольких участках шва одновременно, с питанием от одного источника сварочного тока (имеется в виду однопостовая сварка),В качестве прототипа как наиболее близкий по конструктивному исполнению вэят цанговый электрододержатель (см.упомянутый выше справочник "Сварка в машиностроении", т.4, с.101, рис.8, поз,З и др, рисунки), содержащий цанговый зажим для крепления конца стержневого электрода иподвода сварочного тока к нему, и клеммудля подсоединения сварочного кабеля отисточника питания.Недостатком прототипа, как и всех вышеупомянутых известных изобретений, является невозможность взаимодействияэлектрододержателя с другими, а значит, ограничение области его использования и"0 обеспечение низкой производительностисварочного процесса.Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков.Поставленная цель достигается тем, что15 электрододержатель, содержащий токоподводящий зажим, например, цанговый длякрепления электрода, клемму для присоединения сварочного кабеля от источника питания, например, парную часть байонетного20 разъема, электрически соединенную с токоподводом, дополнительно содержит клеммудля соединения электрододержателей между собой посредством соединительных элементов. Технические возможностиэлектрододержателя возрастают в том случае, когда он дополнительно содержит одинили несколько зажимов для другого (других)стержневых электродов,Предложение поясняется рисунками,30 где на фиг,3 показан электрододержатель,содержащий одну дополнительную клеммудля подсоединения токоподводящего элемента к другому электрододержателю иодин зажим для крепления одного электро 35 да, на фиг.4 - электрододержатель с двумядополнительными клеммами для подсоединения двух соединительных элементов кдвум другим электрододержателям и с двумя дополнительными зажимами для анодов40 (в данном случае электродов три). (Здесьэлектрододержатель дан в сборе с токоподводящим и двумя отрезками токоотводящихэлементов в виде кабеля).Электрододержатель состоит из корпу 45 са 10, в котором расположены клемма 11 дляподсоединения к электрододержателю кабеля 2 от сварочного источника питания(фиг,З) и дополнительная клемма 12 байонетного электрического разъема для подсо 50 единения электрододержателя к другомуэлектрододержателю. Дополнительнаяклемма 12 имеет вид гнезда для помещенияв него штока байонетного разъема (которыйдолжен быть расположен на конце соедини 55 тельного элемента 5, например, отрезка кабеля, ведущего к другомуэлектрододержателю). Электрическое соединение клеммы 11 и клеммы 12 обеспеченотем, что они выполнены в одном корпусе 10 из металла, например, меди. Для предотв 183476610 15 20 25 30 40 50 ращения короткого замыкания корпуса электрододержателя на свариваемое изделие он покрыт слоем изоляции 13., На электрододержателе закреплен электрод 4 с помощью цангового зажима, закрепленного в корпусе эпектрододержателя и содержащего свой корпус 14, разрезную втулку 15 с конической головкой и навинченную на корпус зажима гайку 16. Сам корпус цангового зажима 14 крепится к корпусу электрододержателя 10, например, как показано на фиг.3, с помощью винтовой резьбы.Чертежна фиг,4 отражает конструкцию клемм 11 и 12 более детально: к клемме 11 от источника. питания подсоединяется кабель 2, имеющий наконечник 17 в виде парной части байьнетного разьема с гнездом 18 для штыря разъема клеммы 11, закрепленного на корпусе 10. электрододержателя, 19 - электроизоляция упомянутого наконечника кабеля,Дополнительная клемма 12 для подсоединения токоподводящего соединительного элемента ко второму электрододержателю представляет собой гнездо для помещения штока 20, являющегося деталью наконечника 21 соединительного элемента 5 (отрезка кабеля), ведущего ко второму электрододержателю, 22 - изоляция наконечника 21.Электрододержатель, изображенный на фиг.4, имеет два закрепленных на его корпусе дополнительных зажима 14 для стержневых электродов, Количество зажимов не регламентируется и выбирается в зависимости от конкретных условий и требуемой производительности процесса сварки ипи наплавки. Количество дополнительных клемм соответствует числу соединяемых электрододержателей,.Работа электрододержателя заключается в следующем: перед началом сварки с помощью клеммы 11 к электрододержателю подсоединяется кабель 2, подводящий питание от источника тока, Электроды (ипи электрод) 4 закрепляются в цанговом зажиме 14, Количество закрепляемых электродов устанавливается в зависимости от требуемых технологических условий сварки, Электрододержатели посредством соединительных элементов 5 с помощью дополнительной клеммы 12 соединяются между собой, Ток, подводимый кабелем 2, через корпус электрододержателя 10 и соединительный элемент 5 питает следующий электродадержатель.Отличием заявляемого электрододержателя от известного является наличие в нем дополнительных клемм для последовательного присоединения электрододержателей между собой. а также нескольких зажимов для крепления электродов. Этим достигается поставленная цель увеличивается производительность процесса и расширяется область использования электрододержателей, Наличие дополнительных клемм позволяет установить последовательно несколько электродов, питаемых от одного сварочного источника питания с использованием только одного сварочного кабеля, подводящего ток от источника питания (благодаря этому становится возможным сваривать шов или наплавлять валик неограниченной длины). Наличие нескольких зажимов позволяет закрепить параллельно несколько электродов и при установке параллельно несколько электрододержателей можно сваривать шов или наплавлять валик неограниченной ширины за одну установку электрододержателей), Конструкция электрододержателя позволяет устанавливать несколько электрододержателей в различных местах, сохраняя питание от одного источника с использованием только одного сварочного кабеля (благодаря этому увеличивается число швов или валиков, сваренных за одну установку электрододержателей).Все это существенно расширяет обпасть применения сварки и наплавки, особенноо в труднодоступ н ых местах.Крепление эпектрододержателей к изделию может быть различным; струбциной, магнитом, скобой и т.д, (на фиг. не показаны). Взаимное расположение электрододержателей может бь 1 ть различным: последовательным (когда сваривается шов повышенной длинь 1), параллельным (когда сваривается шов или наплавляется валик повышенной ширины), раздельным (когдасваривается или наплавляются отдельныешвы или валики в различных местах),Заявляемый электрододержатель является частью целого объекта - устройства для многоэпектродной электрошлаковой и электродуговой сварки или наплавки, но он может применяться и вне связи с другими электрододержателями. а также для других видов сварки. В этом случае в работе электрододержателя участвует один или несколько зажимов для крепления электродов, а дополнительные клеммы для подсоединения электрододержателей не задействованы. 1 акой вариант использования целесообразен, например, для случаев сварки или наплавки швов (валиков) повышенной ширины. Самостоятельное использование эпектрододержателя возможно привыполнении работри ручной дуговой сварке или наплавке.При проведении монтажных, строительных, ремонтных и прочих работ, где часто возникает потребность в соединении нескольких сварочных кабелей, электрододержатель можно использовать в качестве соединительной муфты.Предлагаемая конструкция электрододержателя расширяет область использования электрошлаковой и электродуговой сварки - придав электроду требуемую форму, можно получать практически любые,криволинейные швы.Согласно изобретению, описанному в прототипе, линейная скорость сварки не превышает 10 м/час. Использование изобретения дает возможность повысить скорость сварки до 100 м/час, что позволяет увеличить производительность процесса Юолее, чем в 3 раза на один сварочный пост,Формула изобретения 1, устройство для многоэлектродной электрошлаковой и электродуговой сварки или наплавки, содержащее источник питания, параллельно подключенные к нему сварочные электроды, закрепленные в токоподводящих электрододержателях, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью удешевления процесса, элекгрододержатели подключены в сварочную цепь последовательно,2. Электрододержатель для сварки или5 наплавки. содержащий токоподводящий зажим, например цанговый. для крепленияконца стержневого электрода, клемму дляподсоединения сварочного кабеля от источника питания. выполненную, например.10 в виде байонетного разъема, электрическисоединенную с токоподводом, о т л и ч а юЬщ и й с я тем, что, с целью расширенияобласти применения и увеличения производительности, он дополнительно содержит15 клемму для соединения электрододержателей между собой через токопроводящие соединительные элементы,3. Электрододержатель по п.2, о т л и. ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен однимили несколькими дополнительными зажимами:для крепления конца стержневого электрода,4. Электрододержатель по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путем обьединения нескольких электрододержателей.он снабжен дополнительными клеммами по числу подсоединяемых электрододержате лей.18347 бб Составитель В.СидорукТехред М,Моргентал Кор дакто Л,Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 3 аказ 2 б 98 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж. Раушская наб., 4/5