Устройство для сварки наклонным электродом

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

Ф!! и

» ъ

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 543476 (22) Заявлено 08.12.77 (21) 2551519/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 28.07.80 (51) M Кл з

В 23 К 9/12

Государственный комитет (53) УДК 621.791..039 (088.8) по делам изобретений н открытий

В. Г. Хохлов, В. М. Дзюба, П. П. Марков, В. М. Лапшин и В. И. Шевченко (72) А вторы изобретения

Крас,:.!)дарений филиал Всесоюзнс>го научно-исследовательского

HnolnT т по монтажным н спецпnëünû÷ строительным работам

«.Чо!)тажспецсT1)oH» (7l ) Заявитель »»ь» » . !

»4! СТВО! !!С!ВО !1Я СВАРКИ !!А!О10!!НЫ!! т! !".

ЭЛЕКТРОДОМ (.

Изобретение относится к устройствам для элсктродуговой сварки металлоконструкций наклонным электродом.

Из основного авт. св, ¹ 543476 известно устройство для сварки наклонным электродом, содержашее основание со стойкой и связанные со стойкой электрододержатель и узел поджима электрода к изделию, в стойке выполнен направляющий паз и шарнирно установлен двуплечий рычаг, на одном из плеч которого закреплен электрододержатель, размещенный между основанием и осью поворота двуплечего рычага, при этом узе) поджима электрода к изделию выполнен в виде подпружиненной рукоятки, средней частью связа иной с одним из плеч двуплечего рычага и несущей на одном из концов ролик, взаимодействующий с пазом стойки.

Недостатком известного устройства является невысокое качество сварки в местах перекрытия швов.

В процессе сварки с помошью известного устройства оплавляемый торец электрода постоянно поджимается к линии шва, при этом скорость сварки постоянна и зависит от скорости плавления электрода. Однако в начальный момент после возбуждения дуги, когда основной металл еще не про ",:) сварочная ванна мала, капли электродного металла переходят в шов и быстро кристаллизуются. В связи с этим шов начинается с резкого утолщения. В последуюшие моменты, когда основной металл достаточно прогрет, ванна удлиняется, а жидкий металл под действием электродинамических и газокинетических сил, направленnûx вдоль оси электрода, перетекает в хвостовую часть ванны, где происходит его кристаллизация.

<о Такое положение сохраняется до конца плавления электрода. При обрыве дуги ванна остывает и на ее месте образуется кратер с плавным переходом шва к основному металлу. Длина кратера в основном определяется диаметром электрода, а также углом его наклона к линии шва и практически равна

30 — 50 мм. Формирование следующего начального участка шва начинается аналогично, в связи с чем на участке перекрытия швов образуется резко выраженное утолгце- що ние, что приводит к ухудшению формирования шва и дополнительной механической обработке по снятию усилений.

Для улучшения формирования шва на участках перекрытия за счет увеличения

749591 з скорости сварки на начальном участке шва предлагаемое устройство снабжено узлом продольного перемещения электрода, смонтированным на основании и выполненным в виде электромагнитной катушки с сердечником и демпфера в виде закрытого цилиндрического стакана из немагнитного материала, размещенного в катушке, при этом на внутренней цилиндрической поверхности стакана выполнен по крайней мере один продольный перепускной канал с переменной по длине площадью поперечного сечения, а сердечник катушки выполнен в виде размещенного в стакане поршня со штоком, причем шток закреплен на стойке.

Кроме того, катушка электромагнита последовательно включена в сварочную цепь и снабжена дополнительным источником питания.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 дан разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид сверху; на фиг. 4 — показан начальный момент сварки на участке перекрытия; на фиг. 5 участок перекрытий, выполненный без применения предлагаемого устройства; на фиг. 6 — участок перекрытия, выполненный с применением предлагаемого устройства.

Устройство содержит (см. фиг. 1, 2, 3) основание 1, направляющую ось 2, застопоренную в основании штифтом 3. Направляющая ось 2 вдоль всей длины имеет шлицы, которые служат для перемещения стойки

4 с направляющим пазом 5. Стойки 4 при помощи оси 6 соединена с двуплечим рычагом 7, на левом плече которого через изолятор 8 закреплен электрододержатель 9 с электродом 10, а правое плечо с помощью оси 11, спиральной пружины 12 и обоймы

13 шарнирно соединено со средней частью рычажной рукоятки 14. При этом ось 11 неподвижно закреплена на рычажной рукоятке 14, внутренний конец пружины 12 закреплен на оси 11, а наружный — в обойме 13, которая, в свою очередь, неподвижно закреплена на двуплечем рычаге 7.

На одном конце рычажной рукоятки расположен ролик 15, а вторым концом она может быть зафиксирована в исходном положении защелкой 16.

На основании 1 неподвижно закреплена катушка 17 электромагнита, внутри которой расположен демпфер 18, выполненный из немагнитного материала в виде закрытого цилиндрического стакана. Поршень демпфера 19, выполненный из ферромагнитного материала и служащий сердечником электромагнита, штоком 20, на котором установлена возвратная пружина 21, соединен со стойкой 4.

При этом шток 20 закреплен в стойке 4 и поршне демпфера 19 с возможностью регулирования длины штока 20. Внутренняя сторона стенки цилиндра демпфера 18 имеет перепускные каналы 22 с переменным по10

io м

ss

40 аю

И их длине поперечным сечением, а поршень демпфера 19 — обратный клапан 23.

Катушка 17 электромагнита может быть включена последовательно в сварочную цепь или получать питание от дополнительного источника.

Основание 1 снабжено магнитами 24, с помощью которых устройство закреплено на свариваемом изделии 25.

В зависимости от типа свариваемого соединения (стыковое, тавровое, нахлесточное) устройство предварительно подготавливают к работе. Для этого вынимают штифт

3 и направляющую ось 2, а стойку 4 поворачивают на необходимый угол относительно основания 1. При этом для сварки стыковых соединений этот угол составляет 90, а для тавровых и нахлесточных — от 30 до 60 . После установки угла стойку 4 и основание 1 соединяют направляющей осью

2, которую фиксируют штифтом 3 в основании 1.

Устройство работает следующим образом.

Рычажной рукояткой 14 взводят пружину 12 и -фиксируют в исходном положении защелкой 16. Устройство устанавливают в месте сварки и фиксируют на свариваемом изделии 25 магнитами 24. В электрододержатель 9 зажимают электрод 10, после чего устройство готово к автоматическому ведению процесса сварки.

Далее рычажную рукоятку 14 выводят из заземления с защелкой 16. При этом пружина 12 через ось 1!, благодаря зафиксированной на двуплечевом рычаге 7 обойме 13 стремится повернуть рычажную рукоятку 14 против часовой стрелки. В свою очередь рычажная рукоятка 14, упираясь роликом 15 в направляющий паз 5 стойки

4, через ось 11 стремится повернуть двуплечий рычаг 7 и закрепленные на нем электрододержатель 9 с электродом 10 против часовой стрелки. При этом контактный конец электрода 10 поднимается к свариваемому изделию 25 и возбуждается сварочная дуга. По мере плавления электрода 10 угол наклона его увеличивается, что приводит к плавному изменению положения двуплечего рычага 7 и рычажной рукоятки 14 и перемещению ролика 15 по нижней стенке направляющего паза 5 стойки 4. Таким образом осуществляется постоянное поджатие конца электрода к свариваемому изделию.

Одновременно с возбуждением сварочной дуги запитывается катушка 17 электромагнита, а поршень демпфера 19, служащий сердечником электромагнита, втягиваясь внутрь катушки, через шток 20 перемещает стойку 4 вправо (см. фиг. 1) по направляющей оси 2. Вместе со стойкой 4 перемещается электрододержа тель 9 и электрод

10 вдоль линии шва. Быстрому и свободному перемещению поршня демпфера 19 препятствует жидкость, находящаяся в цилиндре 18, которая под действием сил сжатия начинает перетекать через перепускной ка749591

Формула изобретения

so

5 нал 22 в другую область демпфера 18. При этом скорость перемещения поршня демпфера 19 определяется скоростью перемещения массы жидкости через перепускной канал 22 т. е. при постоянном давлении поршня демпфера 19 на жидкость — площадью сечения перепускного канала 22.

Таким образом, . формой перепускного канала 22 можно регулировать скорость перемещения торца электрода 10 вдоль линии шва. В данном случае эта форма подобрана так, что количество металла верхнего шва на участке перекрытия распределяется с постепенным нарастанием, т. е. суммарный катет шва на этом участке остается постоянным.

На фиг. 4 представлен момент начала сварки второго слоя на участке перекрытия.

При этом, если не применять предложенное устройство, шов имеет форму с явно завышенным усилением (см. фиг. 5). Применение. предлагаемого устройства позволяет получить шов с равномерным формирователем (см. фиг. 6).

Ход поршня демпфера 19 регулируют путем изменения длины штока 20 и предварительно устанавливают в зависимости от применяемого диаметра электрода 10 на определенную длину.

После окончания сварки на участке перекрытия шва стойка 4 вместе со всеми остальными элементами находится в крайнем правом положении, при этом скорость сварки определяется только скоростью плавления электрода 10, торец которого при помощи пружины 12 и ролика 15 постоянно поднимается к свариваемому изделию.

В конце сварки, когда огарок электрода

10 будет равным 20 — 30 мм, а рычажная рукоятка 14 занимает положение перпендикулярное к стенке направляющего паза 5, исчезает зацепление между роликом 15 и нижней стенкой паза 5, что приводит к мгновенному перемещению ролика 15 против часовой стрелки до взаимодействия с верхней стенкой паза 5. При этом рычажная рукоятка 14 под действием пружины 12 продолжает вращение против часовой стрелки, а двуплечий рычаг 7 поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 6 и поднимает электрододержатель 9 с огарком электрода 10.

Процесс сварки прекращается. Одновременно обесточивается катушка 17, а поршень демпфера 18, соединенного со стойкой 4, под действием пружины 21 выдвигается из катушки 17. При этом открывается обратный клапан 23 для быстрого перетекания жидкости из левой части цилиндра демпфера 18 в правую. Устройство для проведения следующего цикла сварки готово. В данном конкретном примере катушка 17 электромагнита включена последовательно в сварочную цепь постоянного тока. При сварке на переменном токе для более на10

2$ зо

2S ь дежной работы устройства катушку 17 электромагнита целесообразно питать или от другого источника постоянного тока или от этого, но с предварительным выпрямителем.

Таким образом при проведении сварочных работ с использованием предлагаемого устройства сварщиком выполняются следующие операции; подготовка свариваемых кромок; установка устройства в месте сварки; наложение шва; снятие устройства; зачистка шва от шлака.

При сварке с использованием известного устройства дополнительно проводится операция по снятию излишнего усиления шва в местах перекрытия. По данным лабораторных испытаний, проведенных авторами, эта операция занимает 15 — 200/0 времени плавления электрода. При этом, если снятие усиления проводится самим сварщиком, теряется его производительность. Так, например, при сварке электродами длиной

600 мм время плавления одного электрода составляет 180 с. Время на подготовку свариваемых кромок, установку устройства в месте сварки, снятие устройства и удаление шлака составляет около 40 с. Кроме того, 25 — 35 с времени необходимо для снятия усиления в месте перекрытия шва и 5 с на переходы сварщика. Таким образом, на обслуживание одного устройства сварщиком затрачивается 75 — 85 с, т. е. за время плавления одного электрода сварщик одновременно может обслужить 3 устройства.

Если же операция по снятию усиления отсутствует, общее время сокращается до 45 с, при этом сварщик получает возможность одновременно обслуживать 5 устройств.

На основании изложенного можно сделать заключение, что применение предлагаемого устройства практически на одну треть снижает трудоемкость сварочных работ за счет сокращения вспомогательного времени, т. е. за счет улучшения формирования шва в местах перекрытия.

1. Устройство для сварки наклонным электродом по авт. св. № 543476, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки путем улучшения формирования шва- в местах перекрытия швов, устройство снабжено узлом продольного перемещения электрода, смонтированным на основании и выполненным в виде электромагнитной катушки с сердечником и демпфера в виде закрытого цилиндрического стакана из немагнитного материала, размещенного в катушке, при этом на внутренней цилиндрической поверхности стакана выполнены по крайней мере один продольный перепускной канал с переменной по длине площадью поперечного сечения, а сердечник катушки выполнен в виде размещенного в стакане поршня со штоком, причем шток закреплен на стойке.

749591

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что катушка электромагнита последовательно включена в сварочную цепь.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что катушка электромагнита снабжена дополнительным источником питания.

749591

Составитель А. Никитин

Редактор Т. Шагова Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Заказ 4516/8 Тираж 1160 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент> г. Ужгород, ул. Проектная, 4 !