Горелка для сварки неплавящимся электродом в защитных газах

 

Изобретение относится к дуговой сварке в защитных газах, Цель изобретения - повьшение надежности газовой защиты при сварке на открытых площадках. На наружной поверхности сопла 7 выполнен кольцевой паз 13 и в нем посредством штифтов-шпилек 4 установлена кольцевая насадка 15, свободно поворачивающаяся.относительно сопла 7 и электрода 4 вместе с укрепленными на ней диаметрально противоположно направляющими лотками 16 и 17. В лотках J6 и 17 закреплены гибкие шланги 18 и 9 для отсоса аэрозоля из зоны сварки и для подвода дополнительного потока газа при сварке на ветру соответственно. Защитный газ из шланга 19 подается против ветра. При изменении направления ветра положение насадки J5 легко меняется поворотом ее в ту или другую сторону. 5 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !!!

51! 4 В 23 К 9/!6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4143985/31-27 (22) 03.07.86 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (7!) Новосибирский инженерно-строительный институт им.В.В.Куйбьппева (72) Е.И.Егоров (53) 621.791.754.034(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 4761!3, кл. В 23 К 9/J6, 06.09.71.

Авторское свидетельство СССР № ll17164, кл. В 23 К 9/16,2l 03.83. (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ

ЭЛЕКТРОДОМ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ (57) Изобретение относится к дуговой сварке в защитных газах, Цель изобретения — повышение надежности газовой защиты при сварке на открытых площадках. На наружной поверхности сопла 7 выполнен кольцевой паз 13 и в нем посредством штифтов-шпилек 14 установлена кольцевая насадка !5, свободно поворачивающаяся .относительно сопла 7 и электрода 4 вместе с укрепленными на ней диаметрально противоположно направляющими лотками !6 и 17. В лотках 16 и !7 закреплены гибкие шланги 18 и 19 для отсоса аэрозоля из зоны сварки и для подвода дополнительного потока газа при сварке на ветру соответственно. За" щитный газ из шланга 19 подается против ветра. !1ри изменении направления ветра положение насадки l5 легко меняется поворотом ее в ту или другую с тор ону. 5 ил.

1412901

Изобретение относится к дуговой сварке в защитных газах, в частности к горелкам для сварки чеплавящимся электродом в защитных газах, 5

Целью изобретения является повышение надежности газовой защиты при сварке на открытых площадках, На фиг.1 показана горелка, общий вид; на фиг.2 — положение трехходово- 10

ro крана при подаче всего потока защитного газа через сопло горелки; на фиг.3 — положение трехходового крана при подаче всего потока защитного газа по дополнительному каналу; на фиг.4 — положение трехходового крана при предварительном подогреве свариваемого изделия; на фиг.5 - схема работы крана, регулирующего скорость отсоса выделений из зоны снарки. 20

Горелка для сварки в защитных га" зах содержит целый цилиндрический корпус 1, переходящий со стороны нижнего торца в усеченный конус, установленную в нем с образованием га- 25 зовой камеры 2 цангу 3, н коничес кой части которой закрепляется неплавящийся электрод 4, а в цилиндрической части цанги выполнен осевой газоподнодящий канал 5 и соединяющие 30 с ним газовую камеру 2 конические радиальные каналы 6, постепенио расширяющиеся в направлении движения газа к выходным отверстиям, На наружной цилиндрической поверх" ности корпуса 1 выполнена правая резьба,:что позволяет навернуть на него сопло 7, а на нижней части выполнена кольцевая выточка, образующая с внутренней поверхностью сопла коль" 40 цевую газовую полость 8. На уровне этой полости в стенках корпуса 1 выполнены конические радиальные каналы 9„ соединяющие полость 8 с газовой камерой 2 и постепенно расширяю- 45 щиеся по направлению движения газа к выходным отверстиям. Суммарная площадь поперечных сечений выходных отверстий в корпусе в 1,21-1,69 раза больше суммарной площади поперечных сечений выходных отверстий радиальных каналов 9 и больше суммарной площади поперечных сечений выходных от» верстий радиальных каналов 6.

Осевые линии радиальных каналов в корпусе и в цанге находятся в разных плоскостях, проходящих через ось головки.

При расположении радиальных каналов в корпусе и н цанге в разных плоскостях у вектора скорости газового потока, протекающего в кольцевой камере 2, кроме радиальной составляющей, появляется тангенциальная (окружная) составляющая. Кроме того, расположение каналов 9 в корпусе и каналов 6 в цанге на разных уровнях по высоте создает у вектора газового потока в камере 2 еще одну вертикальную составляющую. Наличие этих вертикальной и в особенности тангенци" альной составляющей у вектора скорости газа, вытекающего через каналы 6 в цанге, обеспечивает устранение в камере 2 застойных зон и более равномерное заполнение этой кольцевой полости газом по всей окружности кольца, а следовательно, и более полную защиту конца электрода 4,присадочного прутка и зоны сварки, равномерную со всех сторон.

Коническая форма радиальных каналов 9 и 6 и соотношение суммарных площадей поперечных сечений выходных отверстий, равное 1,21-1,69, заметно снижают турбулентность потока, потери скорости н газовой камере и сопле горелки, повышают жесткость газовой струи, что позволяет е беэ примерения шлангов дополнительного защитиого газа и шлангов отсоса производить сварочные работы при ветре до 5 м/с без защитных ветровых устройств. Использование же направленного против ветра потока дополнительного защитного газа и системы отсоса аэрозоля (векторы скоростей кото рых суммируются) обеспечивает качест.венную защиту при ветре 8-10 и/с и более.

Увеличение диаметра каналов 9 в стенках корпуса на 10-30_#_ по сравнению с диаметром каналов 6 в цанге, приводит к дополнительному снижению по сравнению с известными горелками гидравлических сопротивлений при движении газа в камере 2 и увеличению скорости движения газа в полости сопла 8 в 1,21-1,69 раза, .что соответствует относительному увеличению суммарной площади каналов 9 по сравнению. с суммарной площадью каналов 6.

Это конструктивное изменение позволяет существенно повысить жесткость струи защитного газа и надежность защиты зоны сварки при работе

3 1412 предлагаемой горелки по сравнению с известными.

Изменение величины кинематической энергии эашитного газа при прохожде„2 2 нии его через горелку ††-"- может

2g быть определено уравнением

2 2

У2

W2 — W<

2g

2 2 Я б

У< где Р, и V — давление и объем газа в камере 2;

P u V — соответственно в полос4 4

М2 ти 8; 15

I РЙЧ вЂ” работа, связанная с

v„ расширением газа;

14 — работа, затрачиваемая газом на преодоление внутренних гидравличес- 20 ких сопротивлений.

При увеличении сечения каналов 9 по сравнению с сечением каналов 6 в стенках цанги 3 уменьшается величина внутренних сопротивлений 14, и кине- 25 матическая энергия струи газа, выходящего из горелки, возрастает, Однако если увеличение сечения каналов 9 будет слишком большим,„то одновРеменно возрастает работа j pd<, j 30

- Y< затрачиваемая на расширение газа в горелке, и в результате кинетическая энергия струи газа уменьшится.

Таким образом, должно соблюдаться определенное соотношение между пло- 35 щадью сечений каналов 9 и каналов 6, Увеличение сечения каналов 9 меньше, чем в 1,21 раза (по сравнению с сечением каналов 6), не позволит получить достаточную скорость и жесткость газовой струи.

С другой стороны, увеличение сечения каналов 9 более, чем в 1,69 раза по сравнению с каналами б, вызывает появление в камере 2 турбулентных возмущений, уменьшение в ней дав- ления, увеличение работы, связанной с расширением газа в горелке, что ухудшает надежность газовой защиты, Кроме того, при больших диамет50 рах каналов снижается конструктивная прочность стенок корпуса горелки 1.

Повьппение полноты газовой защиты снижает парциальное давление в зоне сварки таких активных газов, как водород, азот и кислород и, следовательно, способствует получению более плотного наплавленного металла без

9 газовых пор, окислов и неметаллических включений, Повьппаются механические свойства и улучшается эстетический вид сварных соединений.

На верхней части внутренней понерхности корпуса 1 выполнена левая резьба, с помощью которой корпус соединяется с токоподнодом 10 и канал 5— с газоподводящей системой 11, Верхняя наружная часть корпуса 1, токоподвод 10 и наружная часть сопла 7, защищаются электроизоляционным слоем 12.

На нижней наружной конической поверхности сопла 7 выполнен кольцевой паз 13 и в нем с помощью движущихся трех штифтов-шпилек 14 (оси которых между собой составляют углы, равные

120 град) установлена кольцевая насадка 15, свободно поворачивающаяся относительно сопла 7 и оси электрода 4 вместе с укрепленными на ней т/ диаметрально противоположно направляющими лотками 16 и 17. В лотках расположены гибкие шланги 18 для отсоса аэрозоля из зоны снарки 19— для подвода дополнительного потока, защитного газа при сварке на ветру.

Позицией 20 обозначен сварной шов, над поверхностью которого расположен конец с выходным отверстием шланга 18.

На рукоятке горелки выполнены краны"вентили, регулирующие скорость подачи основного и дополнительного .защитного газа, вентиль, регулирующий скорость отсоса газовоздушной смеси из зоны сварки, и кнопки управления для включения сварочного тока и системы электроподогрева дополнительного защитного газа при сварке на морозе.

Распределение и регулирование расхода защитного газа обеспечивается трехходовым краном 21.

При установке стрежня 22 крана н доэицию А (подводящий канал 23 сое динен с каналом 24) весь защитный газ направляется по основному каналу через сопло горелки и дополнительного потока зашитного газа нет..Скорость основного потока газа регулируется частичным перекрытием канала 23 стержнем 22. Позиция А используется при работе горелки в закрытом помещении (в отсутствии ветра).

При установке стрежня регулятора в позицию В (подводящий канал 23 сое5 14129 динен с каналом 25) весь защитный газ направляется по дополнительному каналу 25 в шланг 19 и подается над поверхностью, подлежащей сварке. В

5 этом случае нет основного потока защитного газа через сопло горелки.

Позиция В, например, используется при отрицательных температурах в тех случаях, когда необходимо производить 10 предварительный или последующий подогрев свариваемого металла,подогретым защитным газом (дуга не горит).

При установке стержня регулятора 22 в позицию С (подводящий канал 2315 соединен с каналом 24 и каналом 25) защитный газ распределяется между основным и дополнительным потоками в нектором соотношении в зависимости о степени перекрытия телом сердеч- 20 ника каналов 24 и 25. Позиция С используется при работе горелки на открытой площадке, подверженной воздействию ветра и отрицательных температур. 25

Канал 26 предназначен для регулирования скорости отсоса газовоздушной смеси (аэрозоля) через шланг 18. При установке стержня регулятора 27 в позицию Д (соединены каналы 28 и 29) 3р отсасывающий шланг 18 соединяется с отсасывающей системой, причем скорость отсоса смеси аэрозоля регулируется в зависимости от силы ветра степенью перекрытия отверстия кана- 35 ла 28 стержнем регулятора 27, Горелка работает следующим образом.

Для приведения горелки в рабочее состояние в полость корпуса 1 уста- ер навливают цангу З.и, вворачивая токоподвод 10 во внутреннюю резьбу корпуса, слегка ее поджимают. Через нижнее отверстие цанги в нее вводят вольфрамовый .электрод 4, на наружную резьбу корпуса поворачивают сопло горелки 7, после чего, установив вылет .электрода, обжимают цангу 3 до упора вращением токоподвода 10.

В кольцевой паз 13 на поверхности БО сопла 7 устанавливают кольцевую насадку 15 и поворачивают ее в такое положение, при котором ось отсасывающего шланга 18 совпадает с направлеHHBM ветра, а защитный газ из шлан- 55 га 19 подается против ветра„ После этого насадку 15 слегка поджимают на сопле 7 штифтами-шпильками 14 таким образом, чтобы при изменении на01 6 правления ветра или положения рукоятки горелки в процессе сварки насадка легко вращалась в ту или иную сторону относительно оси электрода на значительный угол.

Перед началом сварки открывают вентиль отсасывающего шланга 26 (позиция Д), кран 21 дополнительного защитного газа (позиция В), а при сварке на морозе включают кнопку электронагревателя газа. Дополнительный защитный газ направляют против ветра и он должен омывать поверхность металла, которая в дальнейшем подвергается воздействию сварочной дуги и которую жео лательно нагреть до 120-160 С на ширину до 100 мм.

Затем регулируют скорость подачи дополнительного защитного газа и скорость отсоса аэрозоля (направление векторов этих скоростей совпадает) таким образом, чтобы сумма этих скоростей примерно равнялась скорости ветра, и поток основного защитного газа, вытекающего через сопло горелки, не отклонялся ни в ту, ни в другую сторону. Это регулирование и дальнейшая работа горелки на открытой площадке производится при положениях кранов в позициях С и Д.(При работе в закрытом помещении кран 21 устанавливают в позицию А).

После того, как подготовка горелки к сварке закончена, регулируется расход основного потока защитного газа, Конец вольфрамового электрода подводят к месту сварки, кнопкой на рукоятке включают сварочный ток и касанием с отрывом электрода от изделия возбуждают сварочную дугу.

Предложенная горелка в сравнении с базовой горелкой для сварки неплавящимся электродом в защитных газах и другими известными горелками гарантирует более эффективную и полную газовую защиту сварочной ванны, электрода и присадочной проволоки при свар" ке на открытых площадках, в том числе при неблагоприятных погодных условиях (дождь, снег, Ветер1 отрицательные температуры).

По сравнению с известными передвижными подогревающими устройствами, которые подогревают металла задолго до начала сварки и на расстоянии

300 мм и более от дуги, предложенная горелка производит более концентрированный, экономичный и эффективный поворота.

С

12 Л &оп. поло с) 7 14129 нагрев металла непосредственно в месте и в момент сварки. Теплом шланга, I Ф подающего нагретый защитный газ, подогреваются также руки сварщика, Повышение полноты газовой защиты снижает парциональное давление водо рода, азота и кислорода в зоне свар-ки, ч го обеспечивает получение более плотного наплавленного металла без 10 газовых пор, окислов и неметаллических включений. Повышаются механические свойства сварных швов и соединений.

Формула изобретения

Горелка для сварки неплавящимся электродом в защитных газах, содержа4 щая полый корпус с цилиндрической по- 20 верхностью, переходящей в коническую у рабочего торца, установленную в корпусе цангу, образующую с корпусом камеру для защитного газа, закрепленЯ (оси. лоток) 2Ф

О1 в ное на корпусе сопло, полость которо- го соединена с камерой радиальными каналами, выполненными в стенке корпуса, газопровод, соединенный с каме- . рой радиальными каналами, выполненными в стенке цанги, о т л и ч а ю " щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности газовой защиты при сварке на открытых площадках,она снабжена кольцевой насадкой с закрепленными на ней шлангами для отсоса аэрозоля н для подачи защитного газа, все радиальные каналы выполнены расширяющимися к выходному отверстию, а суммарная площадь поперечных сечений выходных отверстий радиальных каналов в корпусе в 1,21-1,69 ра- за больше суммарной площади поперечных сечений выходных отверстий ра" диальных каналов в цанге, при этом кольцевая насадка установлена на сопле с возможностью относительного

1412901

/1 OmeaC nil. СистЕМЕ

8 Й л жгу lE

4ие. Г

Составитель Г, Квартальнова

Техред Л.Олийнык

Корректор Г.Решетник

Редактор Л.Повхан

Заказ 3702/15

Тираж 921

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. У кгород, ул. Проектная, 4