Устройство для дуговой сваркис колебаниями электрода

 

ОП И Ан Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск ил

Социалистических

Республик

„„795809

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.12.77 (21) 2550597/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 25.01.81 (51) М. Кл.

В 23 К 9/30

Гааударстааиный комитет

СССР

Ilo делам изооретеиий и открытий (53) УДК 621.791. .753.097 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Сапрыкин, В. А. Котов, В. А. Лебедев, В. Д. Ковалев и В. П. Кушнирук

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

С КОЛЕБАНИЯМИ ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к сварке, в частности к оборудованию для дуговой сварки плавящимся электродом вертикальных угловых и стыковых швов с колебаниями электрода, повторяющими профиль разделки.

Известно устройство для сообщения сварочной горелке колебаний с регулируемой амплитудой, содержащее корпус, каретку с закрепленной на ней сварочной горелкой, механизм колебаний горелки, соединенный с выходным валом привода. Для расширения диапазона регулирования амплитуды колебаний механизм колебаний выполнен в виде планетарной передачи с внутренним зацеплением и с передаточным отношением

1:2, причем центральное колесо передачи установлено в корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси, сателлит свободно посажен на водиле выходного вала привода, а на ободе сателлита на уровне делительной окружности шарнирно закреплен ползун, перемещающийся в пазу, выполненном в каретке перпендикулярно направлению ее перемещения. Регулирование амплитуды колебаний каретки с горелкой выполняется с помощью вращения центрального колеса (1) .

Однако известное устройство обеспечивает колебательное движение горелки только в одном направлении, что ограничивает ее применение при сварке изделий с V-образной разделкой, так как при этом электрод необходимо перемещать по траектории, повторяющей контур разделки.

Известно также устройство для автоматической сварки колеблющимся электродом, сварочная головка которого совершает колебательное движение по траектории в

t0 форме цифры 8, буквы U и эллипса при выполнении угловых и стыковых швов. Колебательное движение осуществляют с помощью зубчатой передачи и двух эксцентриков, движения которых преобразуются в колебательные и возвратно-поступательные

1 движения элементов передачи, а затем складываются в единое движение горелки (2), Это устройство отличается сложностью и трудностью настройки параметров коле2о 6ания электрода. Существенным недостатком устройства является невозможность регулирования амплитуды продольной и поперечной составляющих сложного колебания электрода.

795809

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлогаемому является устройство для дуговой сварки с колебаниями электрода, содержащее изогнутый мундштук, установленный с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, механизм поперечных колебаний и механизм подачи электродной проволоки с подающим роликом. Механизм колебаний содержит ролик, связанный с горелкой и опирающийся на овальный кулачок, установленный на приводном валу с возможностью регулирования величины его наклона. В связи с этим возможна регулировка амплитуды поперечных колебаний электрода (по ширине разделки) в процессе сварки (3).

Недостатком известного устройства является то, что колебания электрода по глубине разделки за счет качания горелки не позволяют получить траекторию, расположенную в горизонтальной или близкой к горизонтальной плоскости. И если при сварке со свободным формированием это не играет роли, то при сварке с принуделительным формированием при наличии ванны расплавленного металла такая траектория вызывает изменение величины вылета электрода, что влечет за собой ухудшение стабильности сварочного процесса. Кроме того, невозможно регулирование амплитуды продольных колебаний в процессе сварки, как это делается для амплитуды поперечных колебаний.

Особенно это существенно для сварки с принудительным формированием металла шва, когда от величины амплитуды продольных колебаний зависит степень проплавления свариваемых кромок в большей степени, чем от расположения электрода по ширине разделки.

Цель изобретения — повышение качества сварных швов путем независимой настройки амплитуды поперечных и продольных колебаний и повышение производительности устройства путем расширения диапазона толщин свариваемых изделий, формы разделок и возможности настройки устройства в процессе сварки.

Это достигается тем, что устройство для дуговой сварки с колебаниями электрода, содержащее изогнутый мундштук, установленный с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, механизм поперечных колебаний и механизм подачи электродной проволоки с подающим роликом, снабжено установленным- -на каретке суппорта кривошипно-шатунным механизмом с шатуном регулируемой длины, связанным с механизмом поперечных колебаний зубчатой передачей с передаточным отношением 1:2, при этом механизм поперечных колебаний, механизм подачи электродной проволоки и мундштук установлены также на каретке, а свободный конец шату о

1S

4 на шарнирно закреплен на суппорте. Раздвижной шатун может быть выполнен в виде соединенных резьбой штока и втулки с закрепленным на ней маховиком, шарнирно связанной с суппортом. Для регулирования амплитуды продолольных колебаний в процессе сварки кривошипно-шатунный механизм выполнен со шпинделем, в пазах которого установлен винт настройки амплитуды с приводом. Привод может быть выполнен в двух вариантах: в виде конической зубчатой передачи с шестерней и валом-шестерней, причем шестерня установлена на винте настройки амплитуды, а на валу вала-шестерни установлен тормозный диск, взаимодействующий с тормозным башмаком, установленным на штанге, подпружиненной относительно каретки; в виде конической зубчатой передачи с шестерней и двумя валами-шестернями, валы которых установлены концентрично, а на их концах установлены тормозные диски, взаимодействующие с тормозными башмаками, установленными на штангах, подпружиненных относительно каретки.

Для обеспечения сварки «углом вперед» и «углом назад» со свободным формированием сварного шва передача, связывающая

zs кривошипно-шатунныи механизм и механизм поперечных колебаний, снабжена зубчатым колесом, установленным соосно с подающим роликом.

На фиг. 1 представлено предлагаемое зф устройство, общий вид; на фиг. 2 и 3 разрез А — А на фиг. 1 (два варианта привода винта настройки амплитуды кривошипно-шатунного механизма); на фиг. 4 — механизм поперечных колебаний.

В устройство входит самоходная тележка 1, на которой закреплен суппорт 2 с кареткой 3. На каретке 3 установлен механизм

4 подачи электродной проволоки с изогнутым мундштуком 5, установленным с возможностью поворота вокруг двух взаимно

4у перпендикулярных осей, а также механизм

6 поперечных колебаний с приводом 7 и механизм 8 продольных колебаний, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма с шатуном 9 переменной длины.

Соосно подающему ролику механизма 4 подачи электродной проволоки установлено зубчатое колесо 10, находящееся в зацеплении с ведущей шестерней привода 7 и шестернями приводов механизмов 8 и 6 продольных и поперечных колебаний соответственно.

Мундштук 5 с механизмом 6 поперечных колебаний установлены с возможностью поворота вокруг оси подающего ролика и, естественно, вокруг зубчатого колеса 10 и фиксирования в выбранном положении. Механизм 8 продольных колебаний, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, имеет шпиндель 11, установленный в каретке 3, выполнен с зубчатым венцом 12, 795809

З5

S0

5 находящимся в зацеплении с зубчатым колесом 10. В пазах шпинделя 11 размещен ползун 13, связанный с винтом 14 настройки амплитуды. Ползун 13 выполнен с цапфофой 15, с которой связан одним концом шатун 9. Второй конец шатуна 9 связан резьбой с втулкой 16, снабженной маховичком 17, при этом втулка 16 установлена в шарнире 18.

В свою очередь шарнир установлен с возможностью поворота в кронштейне 19, закрепленном в суппорте 2. На винте 14 закреплена коническая шестерня 20, находящаяся в зацеплении с конической валомшестерней 21, установленной в шпинделе 11 на подшипниках 22 и 23. На конце валашестерни 21 установлен тормозной диск 24, поджатый к шпинделю 11 пружиной 25. В каретке 3 установлена штанга 26, на которой закреплен тормозной башмак 27, удерживаемый в расторможенном состоянии пружиной 28. Второй вариант привода винта 14 настройки амплитуды (фиг. 3) имеет коническую зубчатую передачу с конической шестерней 20 и двумя коническими валамишестернями 21, валы которых установлены концентрично, а на их концах установлены тормозные диски 24, каждый из которых взаимодействует с соответствующим тормозным башмаком 27, причем тормозные башмаки 27 установлены на штангах 26, расположенных в каретке 3.

В корпусе 29 механизма 6 поперечных колебаний (фиг. 4) на подшипниках 30 установлен шпиндель 31 с шестерней 32.

На осях ЗЗ закреплена торцовая кулачковая шайба 34, связанная с осью 35 с обоймой

36, установленной через подшипник 37 на регулировочном винте 38, снабженном маховичком 39. На цапфах 40, закрепленных на корпусе 29, установлен мундштук (или сварочная горелка) 5, с которым соединен рычаг 41, посредством пружины 42 прижатый к рабочей поверхности торцовой кулачковой шайбы 34.

Шестерня 32 находится в зацеплении с зубчатым колесом 10. Число зубьев шестерни 39 в два раза больше числа зубьев зубчатого венца 12 шпинделя 11 механизма 8 продольных колебаний.

Механизмы 8 и 6 продольных и поперечных колебаний соответственно воздействуют на мундштук 5 (сварочную горелку), сообщая ему колебания в продольном направлении за счет перемещения каретки 3 и в поперечном направлении-за счет поворота изогнутого мундштука 5 вокруг продольной оси.

Итак, дугообразная траектория перемещения конца электрода образуется в результате сложения двух движений: продольных и поперечных. Постоянство траектории обеспечивается только при полной синхронизации работы двух механизМов колебаний: продольных 8 и поперечных 6. Синхрониs

Эо

25 зация колебаний обеспечивается тем, что оба механизма колебаний снабжены общим приводом.

Кроме этого, за один оборот шпинделя ll механизма продольных колебаний электрод перемещается вперед и назад (один цикл продольного колебания) .

Для получения траектории, повторяющей форму V-образной разделки кромок, электрод с помощью механизма 6 поперечных колебаний должен переместиться из одного крайнего положения в другое, что выполняется за пол-оборота шпинделя 31 (половина цикла поперечного колебания).

Таким образом, полное колебание электрода с возвратом в исходное положение соответствует двум циклам механизма 8 продольных колебаний и одному циклу механизма 6 поперечных колебаний, т. е. частота вращения шпинделя 11 в два раза больше частоты вращения шпинделя 31, что обеспечивается передаточным отношением 1:2 (зубчатый венец механизма продольных колебаний имеет в два раза меньше зубьев, чем шестерня шпинделя механизма поперечных колебаний).

Устройство работает следующим образом.

При вращении ведущей шестерни привода 7 колебаниИ вращается зубчатое колесо 10, от которого получает вращение шпиндель 11 механизма 8 продольных колебаний. Вместе со шпинделем 11, благодаря пружине 25, вращается диск 24 и центральная вал-шестерня 21. Поэтому шестерня 20 и вал-шестерня 21 находятся в покое относительно друг друга. Следовательно, эксцентриситет е кривошипно-шатунного механизма не изменяется. Шатун 9, связанный через втулку 16 с шарниром 18, а через него с суппортом 2, сообщает каретке 3 возвратно-поступательное перемещение с амплитудой, равной эксцентриситету.

При необходимости изменить амплитуду колебаний в процессе настройки следует вращением винта 14 передвинуть ползун 13 для получения необходимого эксцентриситета е.

В процессе сварки (т. е. без остановки вращения ппинделя) изменение амплитуды колебаний осуществляется затормаживанием диска 24, которое происходит путем прижатия к нему башмака 27 с помощью штанги 26. При этом вал-шестерня 21 останавливается, а шестерня 20 обкатывается и приводит во вращение винт 14, который, в свою очередь, перемещает ползун 13, изменяя эксцентриситет е, а, следовательно, и амплитуду продольных колебаний.

Для сдвига зоны колебаний в процессе сварки поворотом маховичка 17, соединенного со втулкой 16, изменяется рабочая длина шатуна. При этом зона колебаний, естественно, смещается.

795809

ss

Формула изобретения

Поперечные лебания осуществляются за счет поворота изогнутого мундштука (сварочной горелки) 5 вокруг его продольной оси с помощью механизм 6 поперечных колебаний.

Одновременно с передачей вращения от привода 7 колебаний шпинделю 11 механизма 8 продольных колебаний зубчатое колесо 10 также вращает шестерню 32 шпинделя 31 механизма поперечных колебаний.

При вращении шпинделя 31 вращается и торцовая кулачковая шайба 34, благодаря наклону которой рычаг 41 вместе с мундштуком 5 совершает качательные движения вокруг оси мундштука 5.

Пружина 42 прижимает рыча 41 к торцовой кулачковой шайбе 34 при ее вращении.

Изменение амплитуды поперечных колебаний выполняется вращением маховичка

39. При этом обойма 36, связанная с торцовой шайбой 34, поворачивает ее на определенный угол, обеспечивая необходимый угол поворота рычага 41 совместно с мундштуком 5. Регулировка амплитуды поперечных колебаний возможна как при настройке, так и в процессе сварки.

Устройство обеспечивает качественную и высокопроизводительную сварку вертиги кальных стыков изделий из высоколегированных сталей за счет возможности точной настройки траектории колебаний относительно разделки в горизонтальной плоскости при наладке и в процессе сварки. за

Технологические возможности значительно расширены, и устройство позволяет выполнять сварку со свободным и принудительным формированием, при которой предьявляются повышенные требования к стабильности вылета электрода и приближению плавящегося электрода к оплавляемым кромкам разделки. При настройке на сварку «углом вперед» и углом назад» возможности выполнения сварки со свободным формированием увеличены.

<о

1. Устройство для дуговой сварки с колебаниями электрода, содержащее изогнутый мундштук, установленный с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, механизм поперечных колебаний и механизм подачи электродной проволоки с подающим роликом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварных швов путем независимой настройки амплитуды поперечных и продольных колебаний и повышения производительности устройства путем расширения диапазона толи щин свариваемых изделий, формы разделок и возможности настройки устройства в процессе сварки, оно снабжено установленным на каретке суппорта кривошипно-шатунным механизмом с шатуном регулируемой длины, связанным с механизмом поперечных колебаний зубчатой передачей с передаточным отношением 1:2, при этом механизм поперечных колебаний, механизм подачи электродной проволоки и мундштук установлены также на каретке, а свободный конец шатуна шарнирно закреплен на суппорте.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шатун выполнен в виде соединенных резьбой штока и втулки с закрепленным на ней маховичком, шарнирно связанной с супиортом.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью регулирования амплитуды продольных колебаний в процессе сварки, кривошипно-шатунный механизм выполнен со шпинделем, в пазах которого установлен винт настройки амплитуды с приводом в виде конической зубчатой передачи с шестерней и валом-шестерней, шестерня которой установлена на винте настройки амплитуды, а на валу вала-шестерни установлен тормозной диск, взаимодействующий с тормозным башмаком, установленным на штанге, подпружиненной относительно каретки.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью регулирования амплитуды продольных колебаний в процессе сварки, кривошипно-шатунный механизм выполнен со шпинделем, в пазах которого установлен винт настройки амплитуды с приводом в виде конической зубчатой передачи с шестерней и двумя валами-шестернями, валы которых установлены концентрично, а на их концах установлены тормозные диски, взаимодействующие с тормозными башмаками, установленными на штангах, подпружиненных относительно каретки.

5. Устройство по пп. l — 4, отличающееся тем, что, с целью обеспечения сварки «углом вперед» и «углом назад» со свободным формированием сварного шва, передача, связывающая кривошипно-шатунный механизм и механизм поперечных колебаний, снабжена зубчатым колесом, установленным соосно с подающим роликом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 427807, кл. В 23 К 9/30, 1972.

2. Патент США № 3681564, кл. 219 в 125, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 512879, кл. В 23 К.9/30, 1974.