Неподвижный держатель-электрод сварочных клещей

Изобретение может быть использовано для соединения деталей контактной точечной сваркой с помощью сварочных клещей. Электрододержатель сварочных клещей выполнен в виде двух расположенных под углом стержней. На конце первого стержня выполнен хвостовик для присоединения других элементов клещей, а на конце второго - устройство под сменный электрод. Продольные каналы в упомянутых стержнях открыты один в другой и предназначены для циркулирующего по ним хладагента. На конце второго стержня выполнено поперечное гнездо, отделенное стенкой от его торца, с возможностью подачи в него хладагента для охлаждения устанавливаемого в электрододержателе сменного полого электрода. Во втором стержне выполнен дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть гнезда. В упомянутом гнезде размещено средство герметизации образованного им и электродом соединения. Охлаждаемый электрододержатель имеет высокий срок службы за счет минимизации его нагрева. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в электродах КТС, применяемых для сварки между собой листовых заготовок, деталей и т.д.

Известно устройство для охлаждения электрода КТС, имеющего полый и конический снаружи хвостовик, размещенный в передней внутренней конической части полого держателя, в которых с зазором установлена трубка, соединенная задним концом с малой полостью колпака, куда открыто его поперечное окно под хладагент, а второе окно так же под хладагент - в большую полость, выполненную с его переднего торца, в которой с зазором размещена трубка, причем сам колпак присоединен к задней части держателя или может отсутствовать (см. патент RU №2420378 С2, 02.03.2009).

Его недостатки: значительные длина, масса и трудоемкость электрода из-за его конических поверхностей и хвостовика с полостью; эффективное охлаждение только центральной части электрода, расположенной в зоне этой полости и др.

Известно и другое устройство для охлаждения неподвижного держателя-электрода сварочных клещей, выполненного из двух стержней, расположенных под углом друг к другу, имеющих на концах: у одного с внешней стороны сплошной хвостовик, а у другого с внутренней стороны выступающий над поверхностью и выполненный совместно с ним электрод, а для его охлаждения продольные каналы с торца 1-го стержня и в другом стержне, открытые один в другой, причем последний отделен стенкой от торца своего стержня (см. прилагаемый чертеж прототипа-держателя).

Его недостатки: при износе электрода это устройство заменяют новым, что отрицательно сказывается на экономических показателях; неэффективность искусственного охлаждения из-за охлаждения торцевой поверхности стержня, а не рабочего торца электрода через его стенку и поэтому его повышенный износ; нетехнологичность держателя из-за выполнения на нем электрода; понижение прочности стержня с электродом и образованным в нем продольным каналом с трубкой, создающими канал подвода хладагента к электроду и канал отвода его оттуда; нагрев подводимого к электроду хладагента отводимым оттуда нагретым хладагентом из-за теплопередачи через стенки трубки и поэтому снижение эффекта охлаждения электрода.

Цель предлагаемого решения - устранение этих недостатков прототипа.

Она достигается тем, что в неподвижном держателе-электроде сварочных клещей в виде двух расположенных под углом стержней, имеющих на концах: у первого - с внешней стороны - сплошной хвостовик, а у второго с внутренней стороны образован выступающий под поверхностью электрод, охлаждаемый хладагентом, циркулирующим по их продольным каналам, выполненным в первом с торца и открытым в канал второго стержня, отделенный стенкой от его торца; с внутренней стороны последнего стержня образованы поперечное гнездо под полый хвостовик электрода и идентичный имеющемуся дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть гнезда, свободную от этого хвостовика, а его продольный канал - через верхнюю часть этого гнезда и поперечные окна хвостовика соединен с зоной дна его полости; при этом соединение этого хвостовика и гнезда стержня загерметизировано; гнездо под хвостовик электрода выполнено сквозным и закрытым с внешней стороны держателя крышкой; с образованной у электрода наружной боковой поверхностью соединен внутренней поверхностью электрод-колпачок, полость которого открыта в выполненную с торца электрода полость, а та - в гнездо стержня; при этом в этих полостях и гнезде последнего размещена с зазорами трубка, задней частью соединенная с поверхностью гнезда стержня, между его основным и дополнительным каналами.

Сопоставительный анализ известного устройства с предлагаемым свидетельствует о следующем: с внутренней стороны второго стержня образуют поперечное гнездо, в котором размещают электрод своим полым хвостовиком; в этом стержне также выполняют дополнительный продольный канал, идентичный имеющемуся, открытый в нижнюю часть гнезда, свободную от хвостовика, а продольный канал открыт в его верхнюю часть и через поперечные окна хвостовика электрода соединен с зоной дна его полости; при этом соединение хвостовика электрода и гнезда стержня загерметизировано; гнездо стержня под хвостовик электрода выполняют сквозным и закрывают с внешней стороны стержня крышкой; с образованной у электрода наружной боковой поверхностью соединен внутренней поверхностью электрод-колпачок, полость которого открыта в выполненную с торца электрода полость, а та - в гнездо стержня; при этом в этих полостях и гнезде последнего размещена с зазорами трубка, задней частью соединенная с поверхностью гнезда стержня, между его основным и дополнительным каналами.

Из выше приведенного следует, что техническое решение с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известно и явным образом из уровня техники не следует. Поэтому предлагаемое решение обладает новизной, имеет существенные отличия от известных решений, промышленно применимо и, следовательно, соответствует критерию «изобретение».

Предлагаемый неподвижный держатель-электрод сварочных клещей представлен продольным сечением на чертеже фиг. 1, а на фиг. 2 и 3 - концы стержня со смещенными электродом и электродом-колпачком соответственно.

Он имеет стержни 1 и 2, расположенные под углом друг к другу, на концах которых выполнены с внешней стороны 1-го хвостовик 3 для крепления других элементов этих клещей, а с его торца 4 образуют продольный канал 5; на стержне 2 с внутренней стороны образуют поперечное гнездо 6, с которым контактирует своей конической или резьбовой поверхностью полый с поперечными окнами 7 хвостовик 8 электрода 9, выступающего своей рабочей частью над поверхностью этого стержня.

При этом поперечные окна 7 выполняются в зоне дна полости хвостовика 8 и верхние края этих окон располагаются заподлицо с этим дном или выше его, что необходимо для эффективного охлаждения последнего и, следовательно, через стенку переднего торца электрода 9.

В гнезде 6 стержня 2 или на боковой поверхности в зоне поперечных окон 7 хвостовика 8 выполняется кольцевая канавка 10, в которой размещается уплотнительное кольцо 11 для герметизации соединения «гнездо стержня - хвостовик электрода», необходимая также для подвода хладагента ко всем окнам 7 хвостовика 8 из продольного канала 12 стержня 2, а из них к дну полости этого хвостовика для охлаждения всей площади его и площадей окон 7 по их периметрам.

С внешней нижней стороны стержня 1 выполняют продольный канал 12 и идентичный ему дополнительный канал 13, расположенные большей частью в стержне 2 и выходящие соответственно к поперечным окнам 7 хвостовика 8 электрода 9 и в нижнюю часть гнезда 6, свободную от хвостовика 8. При этом продольный канал 12 открыт в продольный канал 5 стержня 1 и закрыт пробкой 14 с внешней стороны стержня 1.

Гнездо 6 стержня 2 может быть сквозным и закрываться крышкой 15 с внешней стороны держателя (см. фиг. 2).

При конических поверхностях гнезда 6 и хвостовика 7 у последнего может быть участок, выступающий над поверхностью стержня 2 (см. фиг. 1), на котором выполняется как минимум одна лыска под накидной ключ для удаления из гнезда изношенного электрода 9. Указанная выше лыска под ключ может выполняться и на боковой поверхности электрода 9. Электрод можно удалить оттуда, когда гнездо 6 - сквозное и закрыто крышкой 15, герметизирующей его, например, конической резьбой (см. фиг. 2). В этом случае изношенный электрод удаляется, например, выколоткой, воздействующей на торец хвостовика 8 при удаленной из гнезда крышке 15.

Электрод 9 резьбой хвостовика 8 соединяют с резьбой гнезда 6 ключом, охватывающим его лыску, или ключом-многогранником, размещаемым в многогранной полости хвостовика 8, выполненной с его торца, при удаленной из сквозного гнезда 6 крышке 15 (см. фиг. 2).

На фиг. 3 представлена передняя часть стержня 2, а у электрода 16 выполнена наружная боковая поверхность (коническая или цилиндрическая с резьбой), с которой соединена соответствующей поверхностью полость 17 электрода-колпачка 18, присоединенного к электроду 16. При этом у последнего с торца образована полость 19, отрытая одной стороной в полость 17 электрода-колпачка, а другой стороной - в гнездо 6 стержня 2.

В полости электрода размещена с кольцевым зазором 20 трубка 21, задней частью 22 взаимодействующая с поверхностью гнезда 6 в его зоне, расположенной между продольным 12 и дополнительным 13 каналами стержня 2.

Трубка 21 передним концом может быть размещена заподлицо с торцом электрода 16 или выступать за него, но с образованием осевого зазора Δ между этим концом и дном полости 17 электрода-колпачка 18.

Электрод-колпачок 18 охлаждается так: хладагент к нему подводится по продольному каналу 12 стержня 2 в кольцевой зазор 20 между трубкой 21 и поверхностью полости 19, по которому устремляется к торцу электрода 16 и поступает в полость 17 электрода-колпачка 18, охлаждая часть его внутренней боковой поверхности и дно, а через них и рабочий торец его и прилежащие к нему боковые наружные поверхности.

Так как между дном этой полости, торцами электрода 16 и трубки 21 имеется осевой зазор Δ, то нагретый теплом электрода хладагент по полости трубки 21 устремляется к ее заднему торцу и попадает к дну гнезда 6, откуда по дополнительному каналу 13 стержня 2 отводится за пределы держателя.

При необходимости герметизации зоны контакта поверхностей электрода 16 и электрода-колпачка 18 в передней части 1-го размещается уплотнительный элемент 23.

Хладагент может подаваться и по противоположной схеме с нижеуказанным эффектом отвода тепла от электрода-колпачка.

Преимущество такого варианта устройства - минимальная стоимость электрода-колпачка массой не более 0,03 кг и по цене не дороже 30 рублей при изготовлении специализированным по сварочной оснастке предприятием.

При сварке деталей между собой, помещенных на торце электрода 9 (см. фиг. 1 и 2), их сжимают усилием Р, действующим со стороны другого электрода, размещенного в непоказанном на чертеже подвижном держателе сварочных клещей; при этом замыкается электрическая цепь «электроды - детали», по которой протекает ток силой I, и в зоне контакта деталей между собой образуется сварочная точка с расплавленным металлом. Ее тепло распределяется между деталями и электродами, в том числе и электродом 9, нагреваемым также и теплом электросопротивления от протекающего тока. Оно устремляется в осевом и радиальном направлениях от рабочей части электрода 9 к его хвостовику 8 и концу стержня 2 держателя.

Аккумулированное электродом 9 тепло отводится циркулирующим хладагентом по каналам 5, 12 и 13 и по полости хвостовика 8 за пределы держателя.

Подвод его осуществляется по каналам 5 и 12 стержней 1 и 2 в кольцевую канавку 10 хвостовика 8 электрода 9, далее через поперечные окна 7, выполненные в зоне дна полости хвостовика 8, охлаждая окна 7 и дно полости хвостовика, а из нее к дну гнезда 6, отделенному осевым зазором от конца хвостовика 8, и от этого дна отводится через дополнительный канал 13, идентичный каналу 12 стержня 2, за пределы держателя.

Хладагент может циркулировать и по противоположной схеме с большим перепадом температур между ним и охлаждаемыми поверхностями электрода 9 и, следовательно, с большим эффектом охлаждения его.

Эффективность охлаждения электрода 9 определяется также и площадью F охлаждаемой поверхностью его и вычисляется по уравнению Ньютона-Рихмана

где α - коэффициент теплоотдачи от электрода к хладагенту, ΔT - перепад температур между ними, Δτ - продолжительность охлаждения, равная циклу работы сварочных клещей.

Определим соотношение Q 1 Q 2 - количеств теплоты, отводимых хладагентом у прототипа (Q1) и у предлагаемого решения (Q2), принимая у них диаметры охлаждаемых хладагентом поверхностей соответственно d1=9 мм и d2=11 мм. Тогда это соотношение будет равно

При этом у прототипа охлаждается боковая поверхность электрода (см. его чертеж), а у предлагаемого практически все поперечное сечение хвостовика в зоне расположения его поперечных окон 7, определяемое d2, которое больше поперечной площади электрода (см. фиг. 1). При этом допускаем равенство αi, ΔTi и Δτi у этих устройств.

В предлагаемом держателе-электроде, как и у прототипа, определим расстояние между охлаждаемой поверхностью электрода и его нагреваемой поверхностью - рабочим торцом: его выступание над внутренней поверхностью равно, как и у прототипа, 11 мм, а продольный канал 12 удален от этой поверхности на 2,5 мм, как и дно полости хвостовика электрода. Следовательно, Δn2=11+2,5=13,5 мм, а не 15 мм как у прототипа.

Тогда перепад температур ΔT между теплообменными поверхностями электрода определяется уравнением теплопроводности Фурье для плоской стенки

где λ - коэффициент теплопроводности материала электрода; Δn - толщина стенки между его теплообменными поверхностями.

При равенстве отводимых плотностей теплового потока qi у прототипа и предлагаемого решения получим

или

Таким образом, и перепад температур между теплообменными поверхностями электрода у прототипа как минимум на 10% больше, чем у предлагаемого устройства.

Использованием сменного электрода 9, размещаемого хвостовиком 8 в гнезде 6 стержня 2, срок службы последнего становится неограниченным из-за замены изношенного электрода новым. Если у стержня 2 после длительной эксплуатации износилось гнездо 6, то оно восстанавливается ремонтом в большие поперечные размеры и такой держатель эксплуатируется далее.

Благодаря раздельному выполнению электрода 9 и держателя также упрощается изготовление последнего.

Образованием двух продольных каналов 12 и 13 диаметром d2=6 мм в стержне 2 вместо одного диаметром d1=9 мм у прототипа, в котором размещается еще и трубка для создания каналов подвода и отвода хладагента, увеличивается поперечная площадь стержня 2 и, следовательно, его прочность, что оценивается соотношением поперечных площадей этих каналов Fi

Разделением продольных каналов 12 и 13 стенкой толщиной s2=4 мм в стержне 2, а не трубкой с толщиной стенки s1=1 мм у прототипа, уменьшается теплопередача через эту стенку как минимум в 4 раза по сравнению с теплопередачей через стенки трубки прототипа. Этим решением снижается в разы нагрев подводимого хладагента в зону охлаждения электрода отводимым оттуда нагретым хладагентом и, следовательно, повышается эффективность охлаждения электрода 9 благодаря максимальному перепаду температур между ним и хладагентом.

Это подтверждается через соотношение коэффициентов теплопередачи Ki этих стенок

Следовательно, у прототипа теплопередача через стенку от нагретого хладагента к подводимому в зону охлаждения электрода хладагенту как минимум в 4 раза выше, чем у предлагаемого решения, чем повышается эффективность охлаждения электрода.

Выполнением поперечных окон 7 хвостовика 8 в зоне дна его продольной полости обеспечивается эффективное охлаждение омыванием хладагентом без отрыва его от дна и без образования у него застойных зон не только дна этой полости, но и поверхности окон по их периметрам. Этим увеличивается существенно поперечная охлаждаемая площадь хвостовика 8 электрода 9 не только прототипа, но и известных полых электродов и, следовательно, повышается эффективность охлаждения и стойкость его рабочего торца.

Таким образом, предлагаемым неподвижным держателем-электродом сварочных клещей обеспечивается неограниченный срок службы его из-за использования сменного электрода или электрода-колпачка; увеличивается их стойкость эффективным искусственным охлаждением с минимальным подогревом подводимого к ним хладагента; упрощается изготовление держателя и возрастает его прочность благодаря выполнению в его стержне с электродом или электродом-колпачком двух меньшего диаметра каналов, а не одного большего диаметра, как у прототипа, причем держатель становится технологичнее из-за использования в нем сменного электрода.

1. Электрододержатель сварочных клещей для электроконтактной сварки, содержащий два расположенных под углом стержня, на конце первого из которых смонтирован хвостовик для закрепления элементов клещей, а на конце второго выполнено средство для закрепления сменного электрода, при этом упомянутые стержни выполнены с продольными каналами для циркуляции хладагента, охлаждающего электрод, причем в первом стержне продольный канал выполнен с его торца и открыт в основной продольный канал второго стержня, отличающийся тем, что на конце второго стержня выполнено поперечное гнездо, отделенное стенкой от его торца, с возможностью подачи в него хладагента, охлаждающего устанавливаемый в электрододержателе сменный полый электрод, при этом во втором стержне выполнен дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть упомянутого поперечного гнезда, а основной продольный канал второго стержня открыт в верхнюю часть поперечного гнезда, причем в поперечном гнезде размещены средства герметизации в зоне соединения с устанавливаемым полым электродом.

2. Электрододержатель по п. 1, отличающийся тем, что поперечное гнездо выполнено сквозным и закрыто в нижней его части крышкой.

3. Электрододержатель по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с наружной боковой поверхностью, обеспечивающей соединение ее с внутренней поверхностью устанавливаемого электрода в виде колпачка, при этом в поперечном гнезде размещена трубка с кольцевым зазором, обеспечивающим подачу в него хладагента из основного продольного канала, и соединенная с поверхностью поперечного гнезда в зоне между основным и дополнительным каналами второго стержня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к роботизированному модулю для контактной точечной сварки дистанционирующих решеток. Модуль содержит сварочную машину, промышленный робот с установленными на его руке сварочными клещами с электродами, систему управления, стол с размещенным на нем устройством для установки свариваемых деталей.

Подвесные сварочные клещи для контактной сварки содержат опорный элемент (16), соединенный с опорным и/или поворотным средством сварочных клещей (10; 10а; 10b), неподвижный держатель (36) электрода, поддерживаемый средством (42) с кронштейном, и держатель (50) электрода, перемещающийся относительно первого держателя (36).

Изобретение относится к стержню (1) держателя электрода для контактной сварки, выполненному из металла, имеющего высокую электропроводность. .

Изобретение относится к зажимному устройству для установки в исходное положение контактирующих деталей и может быть применено, в частности, в сварочных клещах и системах дискового торможения.

Изобретение относится к зажимному инструменту и может найти применение в различных отраслях машиностроения. .

Изобретение относится к области сварки и может найти применение при изготовлении консервных банок. .

Изобретение относится к сварке, а именно к оборудованию для контактной сварки. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрододержателям для контактной точечной сварки, и может найти применение при производстве сварных конструкций ответственного назначения.

Изобретение может быть использовано при контактной точечной сварке для соединения листовых заготовок и деталей с применением охлаждаемого электрода-колпачка. Держатель выполнен с осевой полостью.
Изобретение относится к способу контактной точечной сварки меди и медных сплавов. Изобретение может быть использовано в приборостроении, при контактной сварке металлов с высокой теплопроводностью, в частности меди и ее сплавов, и металлов с покрытием на их основе.

Способ и машина для контактной точечной сварки с фигурным ходом верхнего электрода могут быть использованы для сварки сеток, каркасов и других изделий из проволоки, арматуры, стержней, труб, полос металла и различного длинномерного металлопроката.

Изобретение относится к способам сборки под сварку изделий коробчатой формы на специализированных устройствах. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к нанесению порошковых покрытий с помощью электроконтактной сварки, и может быть использовано для восстановления и упрочнения рабочих поверхностей.

Изобретение относится к машиностроительной области, в частности к станкостроению, и может быть использовано на автоматических линиях для контактной точечной сварки кузовных деталей автомобиля.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к приспособлениям в установке для контактной сварки. .

Изобретение относится к многоэлектродному устройству для контактной сварки арматурной сетки. .

Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в электродах КТС. .

Изобретение может быть использовано для получения контактной сваркой деталей кузова автомобиля с отбортованными кромками при помощи сварочного аппарата клещевого типа. Принудительно фиксируют на опоре первую часть изготавливаемой детали, образующую ее внешнюю сторону, и ее вторую часть по краю отбортованных кромок. Прижимают соединительный электрод к отбортованным кромкам со стороны второй части изготавливаемой детали. На поверхность второй части устанавливают заземляющий противоэлектрод на заданном расстоянии от отбортованных кромок. Со стороны кромки, противоположной соединительному электроду, устанавливают упор клещевого захвата для компенсации силы действия соединительного электрода. Упор вводят в гнездо, выполненное в опоре, при этом опору вместе с изготавливаемой деталью прижимают к соединительному электроду. Изобретение обеспечивает отсутствие нежелательных деформаций внешней части детали. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано для соединения деталей контактной точечной сваркой с помощью сварочных клещей. Электрододержатель сварочных клещей выполнен в виде двух расположенных под углом стержней. На конце первого стержня выполнен хвостовик для присоединения других элементов клещей, а на конце второго - устройство под сменный электрод. Продольные каналы в упомянутых стержнях открыты один в другой и предназначены для циркулирующего по ним хладагента. На конце второго стержня выполнено поперечное гнездо, отделенное стенкой от его торца, с возможностью подачи в него хладагента для охлаждения устанавливаемого в электрододержателе сменного полого электрода. Во втором стержне выполнен дополнительный продольный канал, открытый в нижнюю часть гнезда. В упомянутом гнезде размещено средство герметизации образованного им и электродом соединения. Охлаждаемый электрододержатель имеет высокий срок службы за счет минимизации его нагрева. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх