EA014626B1 - Наконечник для компактной сварочной горелки - Google Patents

Abstract

Токопроводящий наконечник для компактного сварочного аппарата, применяемого для дуговой сварки проволочным электродом, имеющий аксиальное сквозное отверстие для пропускания сварочной проволоки, в котором выполнены продольные пазы, равномерно расположенные в окружном направлении наконечника, для предотвращения блокирования сварочной проволоки при уменьшении диаметра аксиального отверстия вследствие чрезмерного теплового расширения наконечника.

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в автоматических и полуавтоматических сварочных аппаратах, применяемых для дуговой сварки проволочным электродом непрерывной подачи в условиях ограниченного пространства.

Сварка проволочным электродом в среде защитного газа является основной и наиболее распространенной технологией сварки плавлением на промышленных предприятиях. Этот вид сварки является экономичным, обеспечивает достаточно высокое качество сварных швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, сварка возможна в различных пространственных положениях. При этом виде сварки проволочный электрод подается в рабочую зону через отверстие в токопроводящем наконечнике, расположенном в горелке. Подвод сварочного тока к проволоке осуществляется через скользящий контакт, образующийся при пропускании проволоки через отверстие в токопроводящем наконечнике. При подаче тока между концом проволочного электрода и свариваемым изделием поддерживается дуга. Сварочная проволока подается в рабочую зону роликами, которые вращаются двигателем подающего механизма. При этом токопроводящий наконечник должен обеспечивать надежный электрический контакт и свободное пропускание проволоки в рабочую зону. Защитный газ или смесь газов, выходя из сопла, концентрически окружающего проволочный электрод, вытесняет воздух из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

Свариваемые изделия зачастую обладают сложной формой, а зона сварки может оказаться труднодоступной, особенно в случаях, когда требуется проведение сварочных работ внутри сложных конструкций, в условиях ограниченного пространства. Такие условия работы накладывают ограничения на габаритные размеры горелок сварочных аппаратов, используемых для полуавтоматической и автоматической сварки. Примером тому являются сварочные работы по восстановлению герметичности внутренней поверхности бака биологической защиты и кожуха реактора энергоблока атомной электростанции. Для проникновения в пространство между баком биологической защиты и кожухом реактора роботизированное сварочное оборудование должно обладать малыми габаритными размерами, обусловленными размерами люка шахты.

Уменьшение с этой целью диаметра сопла горелки приводит к ухудшению условий теплоотвода и вызывает перегрев наконечника. При этом происходит недопустимое уменьшение диаметра отверстия вследствие избыточного теплового расширения, что приводит к блокированию подачи проволоки.

Известны решения, повышающие эффективность отвода тепла от элементов горелки. В частности, в И8 6211490 В1 предложена конструкция сопла для сварочной горелки малого диаметра, содержащая конструктивные секции. Одна из них предназначена для оптимизации количества и подачи охлаждающего флюида, и состоит из внутренней и внешней частей и пропускных каналов между ними, другая секция предназначена для поглощения и рассеивания тепла при соединении секции охлаждающего флюида с основой сопла. При этом основание сопла содержит кожух, внутренний слой для рассеивания тепла и теплопроводящий слой между ними. Такое решение позволяет избежать перегрева токопроводящего наконечника и блокирования подачи проволоки, но приводит к усложнению и удорожанию конструкции. Кроме того, при сохранении малого диаметра сопла происходит удлинение горелки, что снижает маневренность сварочного оборудования в условиях ограниченного пространства.

Из νθ 2006/046799 А1 известна усовершенствованная конструкция токопроводящего наконечника для обеспечения бесперебойной подачи проволоки. Предложенный наконечник имеет сплошной продольный разрез, проходящий через центральную ось наконечника. Конструкция наконечника приобретает дополнительную упругость и адаптивность в месте контакта с проволокой, что позволяет обеспечить подачу проволоки в случае засорения центрального отверстия в процессе сварки, однако не предотвращает блокирование проволоки при избыточном тепловом расширении наконечника.

Задача настоящего изобретения состоит в создании простой в исполнении, экономичной конструкции токопроводящего наконечника, обеспечивающей непрерывную подачу проволоки в зону сварки в условиях перегрева наконечника при малых габаритных размерах сварочной горелки.

Указанная задача решена применением в конструкции сварочного аппарата токопроводящего наконечника, имеющего на одном конце средства крепления к токопроводящей части сварочной горелки и аксиальное сквозное отверстие для пропускания сварочной проволоки в зону сварки. Отличие предлагаемого наконечника для дуговой сварки проволочным электродом состоит в том, что в нем выполнены продольные пазы, равномерно расположенные в окружном направлении наконечника.

Наконечник предпочтительно изготовлен из медного, например ΟιιΟγΖγ. сплава. Длину пазов в продольном направлении целесообразно выбирать таким образом, чтобы сохранить целостность средств крепления наконечника к токопроводящей части сварочной горелки. Как правило, для крепления наконечника применяют резьбовое соединение, однако может быть применен любой подходящий способ крепления наконечника к токопроводящей части. Ширина пазов определяется способом их выполнения. Количество пазов может быть подобрано эмпирически, исходя из условий работы сварочного узла.

Кроме того, наконечник содержит отверстия для пропускания защитного газа, проходящие от донной поверхности, по меньшей мере, нескольких из указанных пазов к аксиальному сквозному отверстию и равномерно расположенные в окружном направлении наконечника. Пазы предпочтительно имеют такую глубину, что вокруг аксиального отверстия вне пределов отверстий для пропускания защитного газа

- 1 014626 имеется сплошной материал наконечника достаточной толщины для того, чтобы обеспечить его эксплуатационную механическую прочность.

Выполнение пазов по настоящему изобретению приводит к увеличению площади поверхности сварочного наконечника, что позволяет повысить эффективность отвода тепла и тем самым уменьшить перегрев наконечника, а следовательно и его тепловое расширение. Совпадение расположения отверстий для пропускания защитного газа с расположением, по меньшей мере, нескольких пазов обеспечивает подачу газа непосредственно в пазы и дополнительно служит повышению эффективности отвода тепла. Кроме того, при объемном тепловом расширении наличие пазов позволяет компенсировать расширение в направлении к центральной оси аксиального отверстия, а следовательно уменьшение его диаметра за счет расширения в направлениях центров пазов. Повышение эффективности теплоотвода и компенсация уменьшения диаметра аксиального отверстия при тепловом расширении наконечника позволяют предотвратить блокирование проволоки в процессе сварки.

Многочисленные эксперименты доказали эффективность применения наконечника по настоящему изобретению в составе малогабаритный сварочной горелки для предотвращения блокирования сварочной проволоки при нагреве наконечника в процессе сварки.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемый наконечник применен в составе сварочной горелки специализированного сварочного робота, который предназначен для выполнения сварочных работ на внутренней поверхности бака биологической защиты реактора энергоблока атомной электростанции. Малые габаритные размеры сварочной горелки обусловлены областью применения сварочного робота. Для попадания на внутреннюю поверхность бака биологической защиты сварочный робот пропускают через технологическое отверстие диаметром 54 мм.

В предпочтительном варианте реализации для изготовления наконечника по настоящему изобретению использован стандартный наконечник из сплава СиСйт, в котором проделаны 12 пазов методом электроэрозии. При этом пазы могут быть выполнены любым доступным способом. Пазы расположены в окружном направлении таким образом, что имеющиеся в стандартном наконечнике 6 отверстий для пропускания газа совпадают с пазами, так что защитный газ поступает непосредственно в каждый второй паз.

Область применения настоящего изобретения не ограничивается сварочными работами на оборудовании энергоблока атомной электростанции. Предлагаемый наконечник может быть применен в составе любого малогабаритного оборудования, применяемого для сварки проволочным электродом в среде защитного газа.

Предлагаемый наконечник позволяет при минимальных затратах решить задачу минимизации габаритных размеров сварочной горелки при условии сохранения надежного электрического контакта и обеспечения свободного пропускания проволоки в зону сварки.

На фиг. 1 показан предлагаемый наконечник для малогабаритной сварочной горелки.

На фиг. 2 показана конструкция сварочного аппарата, содержащего предлагаемый наконечник.

Как показано на фиг. 1, предлагаемый наконечник имеет сквозное аксиальное отверстие (1), которое со стороны, обращенной к зоне сварки, имеет диаметр, достаточный для обеспечения скользящего контакта со сварочной проволокой, а со стороны резьбового крепления (2) к токопроводящему основанию имеет больший диаметр для пропускания защитного газа. Кроме того, предусмотрены отверстия (3), которые соединяют внутреннюю полость наконечника, образованную аксиальным отверстием, с внешней стороной наконечника и служат для подачи защитного газа в зону сварки. В окружном направлении наконечника проделаны 12 пазов (4), расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Пазы выполнены методом электроэрозии. Ширина пазов составляет примерно 0,25 мм и обусловлена исключительно инструментарием, примененным для выполнения этих пазов. В качестве заготовки для изготовления предлагаемого наконечника применен стандартный сварочный наконечник из сплава ίτιίτΖΓ.

На фиг. 2 показана малогабаритная сварочная горелка. Предлагаемый наконечник (5) с помощью резьбового соединения присоединен к токопроводящему основанию (2). Кроме того, к основанию (2) с помощью гайки (4) присоединена надетая на штуцер (6) термостойкая пневматическая трубка (7), выполненная предпочтительно из РТРЕ материала, которая предназначена для подачи защитного газа, а также для пропускания сварочной проволоки (не показана) в сквозное аксиальное отверстие наконечника (5). Платик (13) с помощью винтов (не показаны) прижимает силовой провод (11) к основанию (2), обеспечивая надежный электрический контакт. Наконечник (5), соединенный с основанием (2), также является токопроводящим элементом, обеспечивающим скользящий электрический контакт со сварочной проволокой, пропущенной через сквозное аксиальное отверстие в наконечнике (5). Сварочная проволока (не показана) подведена к наконечнику (5) по трубке (7). Токопроводящие части горелки защищены кожухом (1) и донной крышкой (3). Провод (11) изолирован термоусаживаемой трубкой (12). Прокладка (14) предотвращает подсос воздуха в полость сопла (10). Конструкция выполнена таким образом, что часть наконечника, снабженная пазами, имеющиеся в наконечнике (5) отверстия (8) для пропускания защитного газа и выходящий из наконечника проволочный электрод находятся внутри пространства, ограниченного экраном (9) и соплом (10) горелки. Таким образом, защитный газ, поступающий через отверстия (8) в наконечнике (5) в пространство, ограниченное экраном (9) и соплом (10), защищает зону дуги от атмо

- 2 014626 сферных загрязнений и способствует эффективному отводу тепла, обдувая поверхность наконечника, существенно увеличенную за счет проделанных в нем пазов.

Claims (7)

1. Токопроводящий наконечник для сварочного аппарата, применяемого для дуговой сварки расходуемым электродом непрерывной подачи, имеющий на одном конце средства крепления к токопроводящей части сварочного аппарата и имеющий аксиальное сквозное отверстие для пропускания расходуемого электрода в зону сварки, отличающийся тем, что в нем выполнены продольные пазы, равномерно расположенные в окружном направлении наконечника.

2. Наконечник по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из медного сплава.

3. Наконечник по п.1, отличающийся тем, что указанные пазы имеют длину в продольном направлении, обеспечивающую сохранение целостности средств крепления наконечника.

4. Наконечник по п.1, отличающийся тем, что он содержит отверстия для пропускания защитного газа, проходящие от донной поверхности по крайней мере нескольких из указанных пазов к аксиальному сквозному отверстию, равномерно расположенные в окружном направлении наконечника.

5. Наконечник по п.1, отличающийся тем, что указанные пазы имеют такую глубину, что вокруг аксиального отверстия вне пределов отверстий для пропускания защитного газа имеется сплошной материал наконечника достаточной толщины для того, чтобы обеспечить его эксплуатационную механическую прочность.

6. Сварочный аппарат для сварки с применением проволочного электрода сплошного сечения, содержащий наконечник по п.1.

7. Сварочный аппарат для сварки с применением порошковой проволоки, содержащий наконечник по п.1.