Горелка для сварки полым катодом в вакууме

 

OH ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлеио04.08.80 (21) 2971027/25-27 (Я1)М.Кур.з с присоединением заявки №(23) Приоритет

В 23 т(9/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

{33) УДК 621. 798..754(088.8) Опубликовано 230682. Бюллетень ¹23

Дата опубликования описания 23 ° 06 ° 82 (72) Авторы изобретения

A.Ì.Èëüèíñêèé, Н.Н.Евграфов и В.В.Климов (71) Заявитель (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ СВАРКИ ПОЛЫМ КАТОДОМ

В ВАКУУМЕ

Изобретение относится к сварке, а именно, к конструкциям сварочных горелок с полым катодом.

Известна горелка, содержащая корпус с установленным в нем полым кадотом и снабженная вспомогательным электродам, установленййм внутри полого катода, при этом рабочий торец вспомогательного электрода разме щен на входе полого катода в направлении подачи плаэмообразующего газа (1).

Однако в этой горелке при сварке различных соединений, в том числе и при сварке в узких щелевых разделках, при возбуждении разряда. с полым катодом возможно возникновение вакуумной дуги в парах материала катода и горелки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является горелка для сварки полым горячим катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаеьый корпус с закрепленным в нем полым катодом, на торце которого установлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный электрод и устансщленный на корпусе защитный экран, Применение металлического изолированного от корпуса горелки экрана исключает возникновение и развитие побочных разрядов, предохраняет корпус горелки и другие детали от загрязнения при сварке (2) .

Однако конструкция горелки не позволяет вести сварку в узких глубоких (щелевых) разделках (шириной менее 5 мм и глубиной свыше 6-7 мм).

Применение полых: катодов, внешний диаметр которых меньше ширины раз-. делки соединения и которые можно опустить внутрь разделки для повышения надежности возбуждения разряда и исключения расплавления боковых стенок свариваемых деталей, не обеспечивает получения удовлетворительного сварного соединения. Так

2О как для полых катодов разных диаметров существует предельный ток, за- . висящий от диаметра катода, то иэ-эа уменьшения диаметра катодов не удается получить в течение длительного

25 времени необходимый для обеспечения стабильного проплавления сварочный ток. Катоды быстро выходят из строя нз-за прогорания боковой поверхности, возможно замыкание полого като30 да на стенки разделки.

937114

Цель изобретения — обеспечение стабильности возбуждения разряда и повышение качества сВарных соединений с узкими глубокими разделками.

Поставленная цель достигается тем, что горелка для сварки полым катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаемый корпус с закрепленным в нем полым катодом, на торце которого установлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный 10 электрод и установленный на корпусе защитный экран, снабжена вторым водоохлаждаемым экраном с прорезью в его рабочем тОрце, в которой размещены две параллельные пластины из )5 тугоплавкого металла шириной, равной 2-3 наружным диаметрам полого катода, и расстоянием между пластинами, не меньшим диаметра выход ного отверстия в диафрагме, при этом второй экран установлен на первом экране посредством двух диаметрально противоположных втулок иэ изолирующего материала °

На фиг.1 изображена горелка, 25 продольный разрез; на фиг.2 — разрез

А-A на фиг.l; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

В водоохлаждаемом корпусе 1 горелки закреплен полый катод 2 с установленной на его торце диафрагмой 3 с выходным отверстием. Внутри полого катода размещен вспомогательный электрод 4, изолированный от корпуса 1 изолятором 5. Через изолирующую втулку 6 к корпусу 35

1 горелки прикреплен защитный металлический экран 7.

К защитному экрану 7 прикреплены изолирующие втулки 8 и 9, на которых с зазором по отношению к торцу 49 полого катода 2 смонтирован второй водоохлаждаемый экран 10. В торцевой поверхности экрана 10 выполнена прорезь, расположенная под выходным отверстием в диафрагме 3 полого катода 2, и установлены две параллельные пластины 11 и 12, изготовленные из тугоплавкого металла. Для придания конструкции жесткости пластины 11 и 12 соединены между собой пе- JO ремычками 13 и 14.

Горелка работает следующим образом

После включения источника питания между полым катодом 2 и свариваемыми деталями 15 и 16 устанавливается разность потенциалов 50-60 В. Затем с помощью высокочастотного разряда между полым катодом и вспомогательным электродом 4 происходит ионизация ппазмообразующего газа, подаваемого внутрь полого катода, что приводит к возбуждению разряда,между полым катодом 2 и свариваемыми деталями 15 и 16.

Тугоплавкие пластины ll и 12 защищают боковые стенки свариваемых деталей от подплавления и не затрудняют возбуждение разряда и образование анодного пятна в месте сварки.

Ширину пластин выбирают равной 2-3 диаметрам полого катода, что обеспечивает надежную защиту стенок соединения от воздействия столба разряда.

Ширину пластин 11 и 12 выбирают равной 2-3 наружным диаметрам полого катода. Минимальная. ширина пластин выбрана из расчета обеспечения надежной защиты стенок соединения с узкой глубокой разделкой как от воздействия столба разряда, так и от излучения от внешней поверхности полого катода. При уменьшении ширины пластин возможно возбуждение дугового разряда между катодом и стенками щелевого соединения, что приводит к подплавлению боковых стенок свариваемого соединения.

Значительное увеличение ширины пластин 11 и 12 (свыше трех наружных диаметров полого катода), не обеспечивая повышения надежности защиты стенок щелевого соединения, приводит к ослаблению предлагаемой конструкции ° Учитывая малые размеры узких разделок (в отдельных случаях менее 5 мм), дальнейшее увеличение ширины пластин приводит к потере жесткости предлагаемой конструкции,,из-за деформации пластин возможно из подплавление столбом разряда.

Так как диаметр столба разряда примерно равен диаметру выходного отверстия в диафрагме, то для исключения влияния пластин ll и 12 на столб разряда, зазор между ними выбирают не менее диаметра выходного отверстия в диафрагме. Максимальная величина зазора между пластинами зависит от ширины разделки. Тепло, образующееся при нагреве пластин излучения от столба разряда и сварочной ванны отводится от пластин в водоохлаждаемый экран 10.

Конструкция сварочной горелки была опробована при сварке соединений с узкими глубокими разделками различной конфигурации иэ титановых сплавов и нержавеющих сталей. Проведенные работы показали, что конструкция .обеспечивает устойчивое возбуждение дугового разряда, позволяет значительно повысить качество сварных соединений за счет исключения подплавления боковых стенок свариваемых соединений .с узкими глубокими разделками и применения в предлагаемой конструкции сварочной горелки полых катодов с ресурсом работы, в 10-15 раэ превышающим ресурс работы катодов, предназначенных для работы внутри соединений с узкими глубокими разделками.

937114

Формула изобретения

Л-l

ВНИИПИ Заказ 4322/14 Тираж 1153 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Горелка для сварки полым катодом в вакууме, содержащая водоохлаждаемый корпус с закрепленным в нем полым катодом, на торце которого уста- 5 новлена диафрагма с выходным отверстием, а также вспомогательный электрод и установленный на корпусе защитный экран, о т л и ч а ю щ а я-. с я тем, что, с целью обеспечения стабильности возбуждения разряда .и повышения качества сварных соединений с узкими глубокими разделками, горелка снабжена вторым водоохлаждаемым экраном с прорезью в его рабочем торце, в которой размещены две параллельные пластины из тугоплавкого металла„ шириной, равной 2-3 наружным диаметрам полого катода, и расстоянием между пластинами, не меньшим диаметра выходного отверстия в диафрагме, при этом второй экран установлен на первом зк" ране посредством двух диаметрально противоположных втулок из изолирую- щего материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

9 5511.36, кл. В 23 К 9/16, 04.12.75.

2. Горелка для сварки горячим полым катодом в вакууме. Информационный листоку М 77-0606, ВИИИ, 10.03.77 (прототип).