RU2023555C1

RU2023555C1 - Gas-shielded arc torch

Info

Publication number: RU2023555C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Елагин; В.В. Снисарь; В.Н. Липодаев; П.П. Елагин; Б.Н. Артюшенко; С.В. Киричков
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: torch has body with shielding gas feed channel formed by coaxial and communicating bushing with central conical channel narrowing in direction of torch working end face and mixing chamber 8 connected with nozzle 7. Fitted in nozzle are sleeve with radial outlet holes 9 and guide tube 2 to direct consumable electrode installed in shielding gas feed channel with ring clearance relative to bushing 5. End face of bushing 5 nearest to working end face of torch is arranged at distance 1 from radial outlet holes along axis within limits

Description

Изобретение относится к сварочному оборудованию для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов, в частности к горелкам для электродуговой сварки плавящимся электродом в смеси защитного газа с воздухом. The invention relates to welding equipment for welding with a consumable electrode in a shielding gas environment, in particular, torches for electric arc welding with a consumable electrode in a mixture of protective gas with air.

Известна горелка для электродуговой сварки плавящимся электродом в смеси защитного газа с воздухом, изготовляемой при помощи газораспределительной аппаратуры [1]. Known burner for electric arc welding with a consumable electrode in a mixture of shielding gas with air, manufactured using gas distribution equipment [1].

Защитный газ и воздух поступают из баллонов или трубопроводов газовой или воздушной сети через газовые редукторы, которыми задают их расход, в газовый смеситель для установления требуемого состава смеси. Полученная смесь защитного газа с воздухом подается в газопроводный канал горелки, а оттуда - в зону сварки. Shielding gas and air come from cylinders or pipelines of a gas or air network through gas reducers, which determine their flow rate, into a gas mixer to establish the required mixture composition. The resulting mixture of shielding gas with air is fed into the gas duct of the burner, and from there to the welding zone.

Недостатком данной горелки является необходимость в газораспределительной аппаратуре для подвода, снижения давления, регулирования расхода и контроля для каждого компонента смеси, а также их смешивания. Это увеличивает стоимость оборудования сварочного поста с такой горелкой и усложняет его эксплуатацию. The disadvantage of this burner is the need for gas distribution equipment for supplying, reducing pressure, regulating flow and control for each component of the mixture, as well as mixing them. This increases the cost of equipment for a welding station with such a torch and complicates its operation.

Известна сварочная горелка низкого давления [2], в которой защитный газ смешивается с окружающим воздухом за счет всасывания его в горелку в процесс сварки. Горелка содержит смонтированное внутри трубчатой ручки входное газовое сопло с сужающимся осевым отверстием, за которым по направлению потока газа находится камера сгорания. Горючий газ проходит через сужающееся осевое отверстие, вследствие чего он приобретает высокую скорость истечения и создает разрежение в камере сгорания. Окружающий воздух всасывается через воздушный канал в трубчатой ручке в камеру сгорания, где он смешивается с горючим газом. Образованная смесь сгорает и служит источником тепла для сварки. Known welding torch low pressure [2], in which the protective gas is mixed with the surrounding air due to its absorption in the torch in the welding process. The burner contains an inlet gas nozzle mounted inside the tubular handle with a tapering axial hole, behind which there is a combustion chamber in the direction of gas flow. Combustible gas passes through a narrowing axial hole, as a result of which it acquires a high flow rate and creates a vacuum in the combustion chamber. Ambient air is drawn in through the air duct in the tubular handle into the combustion chamber, where it mixes with combustible gas. The resulting mixture burns and serves as a heat source for welding.

Данная горелка предназначена для газопламенной сварки и устройство ее не позволяет осуществлять дуговую сварку плавящимся электродом в смеси защитного газа с воздухом. This torch is designed for flame welding and its device does not allow for arc welding with a consumable electrode in a mixture of protective gas with air.

Известна горелка для дуговой сварки плавящимся электродом в смеси защитного газа с воздухом [3]. Горелка содержит корпус, направляющую трубку для подачи электродной проволоки с кольцевым сужающимся зазором между поверхностями осевого сужающегося отверстия и электродной проволоки, а также сопла, и соединенного с окружающим воздухом всасывающим отверстием, причем последнее образовано в стенке сопла. Known torch for arc welding with a consumable electrode in a mixture of protective gas with air [3]. The burner comprises a housing, a guide tube for feeding the electrode wire with an annular tapering gap between the surfaces of the axial tapering hole and the electrode wire, as well as the nozzle, and a suction hole connected to the surrounding air, the latter being formed in the nozzle wall.

При работе горелки происходит всасывание воздуха в боковое отверстие в стенке сопла. During burner operation, air is sucked into the side hole in the nozzle wall.

Недостатком данной горелки является то, что кольцевой зазор между поверхностями проволоки и выходного отверстия направляющей трубки не является постоянным, так как он изменяется при движении проволоки из-за наличия изгибов по ее длине. Это приводит к изменению количества всасываемого воздуха. The disadvantage of this burner is that the annular gap between the surfaces of the wire and the outlet of the guide tube is not constant, since it changes with the movement of the wire due to the presence of bends along its length. This leads to a change in the amount of intake air.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенной горелке является горелка [4] для дуговой сварки в среде защитного газа, содержащая корпус с каналом для подачи защитного газа, образованным соосными и сообщающимися между собой втулкой с сужающимся к рабочему торцу горелки центральным коническим каналом, смесительной камерой и полостью сопла, соединенной со смесительной камерой, отверстие для прохода второго потока газа, соединенное со смесительной камерой. Смесительная камера и втулка с сужающимся коническим каналом входят в эжектор. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed torch is a torch [4] for arc welding in a shielding gas medium, comprising a casing with a channel for supplying a shielding gas, formed by coaxial and communicating with each other sleeve with a central conical channel tapering to the working end of the burner, the mixing chamber and the nozzle cavity connected to the mixing chamber, an opening for the passage of the second gas stream connected to the mixing chamber. A mixing chamber and a sleeve with a tapered conical channel enter the ejector.

Конструкция горелки предусматривает разделение подаваемого в горелку потока газа на два, один из которых проходит через эжектор и создает разрежение, под действием которого наружный поток газа проходит по винтовым канавкам, интенсивно охлаждая горелку. The design of the burner provides for the separation of the gas flow supplied to the burner into two, one of which passes through the ejector and creates a vacuum, under which the external gas flow passes through the helical grooves, intensively cooling the burner.

Недостатком горелки является невозможность вести сварку плавящимся электродом в смеси защитного газа и воздуха. The disadvantage of the burner is the inability to weld with a consumable electrode in a mixture of protective gas and air.

Целью изобретения является обеспечение сварки в смеси газа с воздухом плавящимся электродом, а также облегчение настройки горелки и снижение стоимости горелки путем использования существующих серийно изготавливаемых горелок. The aim of the invention is the provision of welding in a mixture of gas with air by a consumable electrode, as well as facilitating the adjustment of the burner and reducing the cost of the burner by using existing mass-produced burners.

На фиг. 1 показан продольный разрез горелки с дополнительной втулкой, расположенной в газопроводном канале; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - продольный разрез горелки, имеющей токоподводящую свечу, соединенную с корпусом горелки через дополнительную переходную муфту; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a burner with an additional sleeve located in a gas duct; figure 2 is a section aa in figure 1; in FIG. 3 is a longitudinal section through a burner having a current-carrying plug connected to the burner body through an additional adapter sleeve; figure 4 is a section aa in figure 3.

Горелка для дуговой сварки плавящимся электродом в смеси защитного газа с воздухом состоит из корпуса 1 с направляющей трубкой 2, расположенной в газопроводном канале 3, имеющем кольцевой сужающийся зазор 4, который образован при помощи дополнительной втулки 5, всасывающего отверстия 6 со сменной дюзой 7, соединяющего смесительную камеру 8, так же как и выходные отверстия 9 с окружающим воздухом, сопла 10, направляющего поток защитного газа в зону сварки, наконечника 11, подводящего сварочный ток и электродной проволоке 12, подаваемой по осевому каналу направляющей трубки 2 или спирали 13. The torch for arc welding with a consumable electrode in a mixture of protective gas with air consists of a housing 1 with a guide tube 2 located in the gas duct 3 having an annular tapering gap 4, which is formed by an additional sleeve 5, a suction hole 6 with a replaceable nozzle 7, connecting the mixing chamber 8, as well as the outlet openings 9 with ambient air, a nozzle 10 directing the flow of protective gas into the welding zone, a tip 11 supplying welding current and an electrode wire 12 supplied along the axial anal guide tube 2 or 13 spirals.

Корпус может быть выполнен разъемным в поперечном сечении со сменной частью 14, а дополнительная втулка 5 выполнена в виде муфты 15, соединяющей части 1 и 14 корпуса, при этом муфта 15 имеет дополнительное осевое отверстие 16 и токоизолирующее покрытие 17. The housing can be made detachable in cross section with a removable part 14, and the additional sleeve 5 is made in the form of a sleeve 15 connecting parts 1 and 14 of the housing, while the sleeve 15 has an additional axial bore 16 and a current-insulating coating 17.

Газопроводный канал 3 и кольцевой сужающийся зазор 4 образованы между наружной поверхностью направляющей трубки 2 и внутренними поверхностями соответственно канала корпуса 1 и конического осевого отверстия дополнительной втулки 5 или муфты 15. The gas channel 3 and the annular tapering gap 4 are formed between the outer surface of the guide tube 2 and the inner surfaces of the channel of the housing 1 and the conical axial hole of the additional sleeve 5 or sleeve 15, respectively.

Роль смесительной камеры 8 выполняет по существу газопроводный канал горелки, расположенный за кольцевым сужающимся зазором 4 по направлению потока защитного газа. Смесительная камера 8 соединена с окружающим воздухом выходными отверстиями 9 и всасывающим отверстием 6, выполненным в стенке на уровне выхода из кольцевого сужающегося зазора 4. The role of the mixing chamber 8 is performed essentially by the gas duct of the burner located behind the annular tapering gap 4 in the direction of flow of the protective gas. The mixing chamber 8 is connected to the surrounding air by the outlet openings 9 and a suction hole 6 made in the wall at the level of exit from the annular tapering gap 4.

Дополнительная втулка 5 расположена в газопроводном канале 3 концентрично направляющей трубке 2 на расстоянии от выходных отверстий 9 в пределах 10≅ l≅

, где D - d ≥1,0 - разность диаметров соответственно смесительной камеры 8 и направляющей трубки 2.Additional sleeve 5 is located in the gas channel 3 concentrically to the guide tube 2 at a distance from the outlet openings 9 within 10 пределах l≅

where D - d ≥1,0 is the diameter difference of the mixing chamber 8 and the guide tube 2, respectively.

Данные соотношения определены экспериментально и определяют условия создания разрежения в смесительной камере 8 и всасывания в нее окружающего воздуха через всасывающее отверстие 6. Установлено, что при 10>l>

возрастает сопротивление потоку защитного газа настолько, что скорость его становится недостаточной для создания разрежения и всасывания воздуха.These ratios are determined experimentally and determine the conditions for creating a vacuum in the mixing chamber 8 and suction of ambient air into it through the suction hole 6. It is established that at 10>l>

the resistance to the flow of the protective gas increases so much that its speed becomes insufficient to create a vacuum and suction of air.

Увеличение сопротивления движению защитного газа при l < 10 мм объясняются изменением направления потока защитного газа отверстиями 9, а при l>

и D - d < 1,0 мм - увеличением турбулентных потоков, снижающих скорость движения защитного газа.The increase in resistance to movement of the shielding gas at l <10 mm is explained by the change in the direction of flow of the shielding gas with holes 9, and at l>

and D - d <1.0 mm - an increase in turbulent flows that reduce the speed of the protective gas.

Дополнительная втулка 5 может закрепляться в газопроводном канале 3 горелки любым известным способом, например при помощи резьбового соединения. The additional sleeve 5 can be fixed in the gas duct channel 3 of the burner in any known manner, for example using a threaded connection.

Диаметр всасываемого отверстия 6 регулируется при помощи сменной дюзы 7, имеющей калиброванное отверстие. The diameter of the suction hole 6 is adjusted using a replaceable nozzle 7 having a calibrated hole.

Выходные отверстия 9 имеют суммарную площадь поперечного сечения, равную или превышающую площадь поперечного сечения смесительной камеры 8. Если это условие не соблюдается, то увеличивается сопротивление газовому потоку и снижается эффективность всасывания воздуха. The outlet openings 9 have a total cross-sectional area equal to or greater than the cross-sectional area of the mixing chamber 8. If this condition is not met, the resistance to the gas flow increases and the efficiency of air intake decreases.

Оптимальное устройство имеет горелка, у которой минимальный диаметр конического осевого отверстия 4 дополнительной втулки 5 равен наружному диаметру направляющей трубки 2 и на поверхности этого отверстия выполнены продольные канавки, образующие с наружной поверхностью направляющей трубки 2 каналы для прохода защитного газа. При таком устройстве происходит самоцентровка дополнительной втулки 5 и направляющей трубки 2 относительно друг друга и обеспечивается равномерная величина кольцевого зазора 4 по его периметру, выполненного в данном случае в виде каналов. The optimal device has a burner in which the minimum diameter of the conical axial hole 4 of the additional sleeve 5 is equal to the outer diameter of the guide tube 2 and longitudinal grooves are made on the surface of this hole, forming channels for the passage of protective gas with the outer surface of the guide tube 2. With this device, self-centering of the additional sleeve 5 and the guide tube 2 relative to each other takes place and a uniform size of the annular gap 4 is provided along its perimeter, made in this case in the form of channels.

При разъемном корпусе горелки, состоявшем из частей 1 и 14, плоскость разъема их должна быть расположена перед выходными отверстиями 9 по направлению подачи защитного газа, на расстоянии от них, ограниченном пределами для расположения дополнительной втулки 5 в газопроводном канале 3, т.е. 10≅ l≅

. В этом случае, дополнительная втулка 5 может быть выполнена в виде переходной токопроводящей муфты 15, соединяющей части корпуса 1 и 14 между собой. Это позволяет использовать существующие серийно-изготавливаемые горелки, имеющие разъемный корпус (например, с токоподводящей свечой) для изготовления предлагаемой горелки без дополнительной слесарной доработки их деталей и узлов. При несоответствии расстояния расположения плоскости разъема частей 1 и 14 корпуса расстоянию, ограниченному указанными пределами, горелка с дополнительной втулкой, выполненной в виде переходной муфты 15, будет неспособна всасывать окружающий воздух из-за большого сопротивления потоку защитного газа в смесительной камере 8.When the burner housing is detachable, consisting of

parts

1 and 14, the plane of their connector must be located in front of the outlet openings 9 in the direction of supply of the protective gas, at a distance from them, limited by the limits for the location of the additional sleeve 5 in the gas passage 3, i.e. 10≅ l≅

. In this case, the additional sleeve 5 may be made in the form of a transitional conductive sleeve 15 connecting the parts of the

housing

1 and 14 with each other. This allows you to use existing mass-produced burners having a detachable body (for example, with a current-supplying candle) for the manufacture of the proposed burner without additional plumbing refinement of their parts and assemblies. If the distance of the location of the plane of the connector of the

parts

1 and 14 of the housing to a distance limited by the specified limits, the burner with an additional sleeve made in the form of a transition sleeve 15 will be unable to absorb ambient air due to the high resistance to the flow of protective gas in the mixing chamber 8.

Переходная муфта 15 наряду с коническим осевым отверстием 4 выполнена с дополнительным осевым отверстием 16, диаметр которого равен диаметру смесительной камеры 8, сопряженным с выходом конического осевого отверстия 4 по направлению потока защитного газа и с всасывающим отверстием 6 в стенке на уровне места сопряжения осевых отверстий 4 и 16. The adapter sleeve 15 along with the conical axial hole 4 is made with an additional axial hole 16, the diameter of which is equal to the diameter of the mixing chamber 8, paired with the outlet of the conical axial hole 4 in the direction of flow of the protective gas and with the suction hole 6 in the wall at the level of the interface of the axial holes 4 and 16.

Равенство диаметров дополнительного осевого отверстия 16 смесительной камеры 8 объясняется тем, что канал, образованный им, выполняет роль смесительной камеры 8. При меньшем его диаметра увеличивается сопротивление потоку защитного газа и снижается эффективность всасывания окружающего воздуха. При большем диаметре непроизводительно увеличиваются габариты муфты 15, затрудняющие манипулирование горелкой в процессе сварки. The equality of the diameters of the additional axial bore 16 of the mixing chamber 8 is explained by the fact that the channel formed by it acts as the mixing chamber 8. With a smaller diameter, the resistance to the flow of protective gas increases and the absorption efficiency of the surrounding air decreases. With a larger diameter, the dimensions of the coupling 15 are unproductive, making it difficult to manipulate the torch during the welding process.

Выполнение всасывающего отверстия 6 в стенке муфты 15 на уровне участка сопряжения осевых отверстий 4 и 5 способствует эффективному всасыванию окружающего воздуха, так как на этом участке создается наибольшее разрежение выходящим из сужающегося кольцевого зазора 4 потоком защитного газа. The implementation of the suction hole 6 in the wall of the coupling 15 at the level of the mating section of the axial holes 4 and 5 contributes to the effective absorption of ambient air, since this section creates the greatest rarefaction by the flow of protective gas emerging from the tapering annular gap 4.

Наружная поверхность переходной токопроводящей муфты 15 покрыта токоизолирующим покрытием 17, предохраняющим сварщика от поражения электрическим током и от случайного замыкания поверхности муфты со свариваемым изделием. The outer surface of the transitional conductive sleeve 15 is covered with a current-insulating coating 17, which protects the welder from electric shock and from accidentally shorting the surface of the sleeve with the welded product.

Горелка для дуговой сварки плавящимся электродом в смеси газа с воздухом работает следующим образом. The torch for arc welding with a consumable electrode in a mixture of gas with air works as follows.

Перед сваркой с помощью резьбового соединения располагают в газопроводном канале 3 на расстоянии 10≅ l≅

от выходных отверстий 9 дополнительную втулку 5 или переходную токопроводящую муфту 15 и проверяют равномерность кольцевого зазора 4 по его периметру при помощи щупов. Неравномерность может быть вызвана несоосностью газопроводному каналу направляющей трубки 2, которая в существующих стандартных горелках изготовляется медной с недостаточной жесткостью. В этом случае путем изгиба направляющей трубки 2 обеспечивают ее соосность газопроводному каналу 3. Значительно упрощается обеспечение равномерности кольцевого зазора 4 при использовании дополнительной втулки 5 с минимальным диаметром осевого сужающегося отверстия, равным наружному диаметру направляющей трубки 2, на поверхности которого выполнены продольные канавки. За счет этого происходит самоцентрирование осевого отверстия втулки 5 и направляющей трубки 2 с образованием каналов для прохода защитного газа, поперечное сечение каждого из которых одинаково по всему параметру направляющей трубки 2. Это облегчает наладку и эксплуатацию горелки.Before welding with a threaded joint, they are placed in the gas channel 3 at a distance of 10≅ l≅

from the outlet openings 9 an additional sleeve 5 or a transitional conductive sleeve 15 and check the uniformity of the annular gap 4 around its perimeter using probes. The unevenness can be caused by misalignment of the gas channel of the guide tube 2, which in existing standard burners is made of copper with insufficient rigidity. In this case, by bending the guide tube 2, it is aligned with the gas channel 3. The uniformity of the annular gap 4 is greatly simplified by using an additional sleeve 5 with a minimum axial tapering hole diameter equal to the outer diameter of the guide tube 2, on the surface of which longitudinal grooves are made. Due to this, self-centering of the axial hole of the sleeve 5 and the guide tube 2 with the formation of channels for the passage of protective gas, the cross section of each of which is the same throughout the parameter guide tube 2. This facilitates the setup and operation of the burner.

После монтирования дополнительной втулки 5 подается защитный газ, который, проходя через сужающийся зазор 4, приобретает высокую скорость истечения и создает за счет этого разрежение в смесительной камере 8 или в канале дополнительного отверстия 16, которое выполняет по существу роль смесительной камеры. Под действием разрежения окружающий воздух всасывается в отверстие 6 через сменную дюзу 7 и в камере 8 смешивается с защитным газом. Дальше смесь газов проходит в выходные отверстия 9 и поступает в полость, окруженную соплом 10, и оттуда - в зону сварки. After mounting the additional sleeve 5, a protective gas is supplied, which, passing through the narrowing gap 4, acquires a high flow rate and thereby creates a vacuum in the mixing chamber 8 or in the channel of the additional hole 16, which essentially plays the role of the mixing chamber. Under the action of rarefaction, the ambient air is sucked into the opening 6 through a replaceable nozzle 7 and in the chamber 8 is mixed with protective gas. Further, the gas mixture passes into the outlet openings 9 and enters the cavity surrounded by the nozzle 10, and from there into the welding zone.

Одновременно в сварочную зону подается электродная проволока 12 по центральному каналу направляющей трубки 2 или спирали 13, образующей сменный канал. Сварочный ток подводится в электродной проволоке 12 при помощи токоподводящего наконечника 11, который крепится при помощи резьбового соединения в корпусе 1 горелки или его сменной части 14. At the same time, electrode wire 12 is fed into the welding zone along the central channel of the guide tube 2 or spiral 13 forming a replaceable channel. Welding current is supplied in the electrode wire 12 using a current-carrying tip 11, which is fastened with a threaded connection in the housing 1 of the torch or its replaceable part 14.

Расход защитного газа устанавливают равным величине, при которой обеспечивается надежная защита сварочной зоны от окружающего воздуха. Регулирование состава смеси защитного газа с воздухом осуществляют путем подбора дюзы 7 с требуемым калиброванным отверстием. Настройка горелки и контроль за составом смеси газов осуществляется при помощи расходомерной газовой аппаратуры, например, газовых ротаметров. Экспериментально определено, что процентное соотношение количества воздуха в составе смеси остается постоянным при изменении расхода защитного газа в пределах от 8 до 50 л/мин, т.е. практически во всем диапазоне расходов защитного газа, при которых осуществляется сварка плавящимся электродом в защитных газах. The consumption of shielding gas is set equal to the value at which reliable protection of the welding zone from ambient air is ensured. The regulation of the composition of the mixture of protective gas with air is carried out by selecting a nozzle 7 with the desired calibrated hole. The burner is set up and the composition of the gas mixture is monitored using gas flow meters, for example gas rotameters. It was experimentally determined that the percentage ratio of the amount of air in the mixture remains constant when the flow of protective gas varies from 8 to 50 l / min, i.e. in almost the entire range of shielding gas flows at which a consumable electrode is welded in shielding gases.

Таким образом, предложенная горелка обеспечивает стабильный состав смеси защитного газа с воздухом, что позволяет повысить качество сварки; является удобной и надежной при эксплуатации. Thus, the proposed torch provides a stable composition of the mixture of protective gas with air, which improves the quality of welding; It is convenient and reliable in operation.

П р и м е р. Пo предложенному устройству были изготовлены две сварочные горелки. Одна из них предназначена для автоматической сварки автоматом АДГ-502, а другая - для механизированной сварки полуавтоматом А-547у. PRI me R. According to the proposed device, two welding torches were made. One of them is intended for automatic welding by the ADG-502 machine, and the other is for mechanized welding by the A-547u semiautomatic device.

Корпус горелки для автоматической сварки выполнен с центральным газопроводным каналом, имеющим резьбу диаметром D = 16 мм. Медная направляющая трубка с наружным диаметром d = 12 мм и осевым отверстием с резьбой на торце для сменного токоподводящего наконечника, расположена в газопроводном канале, соосно ему. Корпус и сопло горелки токоизолированы друг от друга и от направляющей трубки. The burner body for automatic welding is made with a central gas channel having a thread with a diameter of D = 16 mm. A copper guide tube with an outer diameter of d = 12 mm and an axial hole with a thread at the end for a replaceable current-carrying tip is located in the gas channel, coaxial to it. The burner body and nozzle are insulated from each other and from the guide tube.

Дополнительная втулка изготовлена из латуни с наружной резьбой М16 и осевым коническим отверстием с углом раствора 30^о, минимальный диаметр которого равен 12,8 мм. Таким образом, величина кольцевого сужающегося зазора между поверхностью осевого конического отверстия и наружной поверхностью направляющей трубки равнялась

= 0,4 мм = 0,4 мм.Additional sleeve is made of brass with an external thread and M16 axial tapered bore with an angle of ³⁰ degrees, the minimum diameter equal to 12.8 mm. Thus, the value of the annular tapering gap between the surface of the axial conical hole and the outer surface of the guide tube was

= 0.4 mm = 0.4 mm.

Равномерность кольцевого зазора по его периметру проверяли при помощи щупа и устанавливали его за счет изгиба направляющей трубки. Дополнительную втулку вкручивали в газопроводный канал на расстояние от выходных отверстий, которое ограничено пределами, определяемыми из выражения 10≅ l≅

или после соответствующей подстановки значений равными 10 ≅ l ≅130 мм. Учитывая конструктивные особенности горелки это расстояние выбрано 30 мм.The uniformity of the annular gap along its perimeter was checked using a feeler gauge and installed by bending the guide tube. The additional sleeve was screwed into the gas channel at a distance from the outlet openings, which is limited by the limits determined from the expression 10≅ l≅

or after appropriate substitution of values equal to 10 ≅ l ≅ 130 mm. Given the design features of the burner, this distance is selected 30 mm.

Выходные отверстия смесительной камеры выполнены диаметром 4,5 мм в количестве 6 шт по периметру дна газопроводного канала из расчета, что их суммарная площадь поперечного сечения превышает площадь поперечного сечения смесительной камеры или по существу, газопроводного канала, роль которого он выполняет, т.е. суммарная площадь поперечных сечений выходных отверстий равняется

6= 95,1 мм² , а площадь поперечного сечения газопроводного канала

= 87,9 мм².The outlet openings of the mixing chamber are made with a diameter of 4.5 mm in an amount of 6 pieces along the perimeter of the bottom of the gas supply channel, based on the assumption that their total cross-sectional area exceeds the cross-sectional area of the mixing chamber or, essentially, the gas supply channel, which it plays the role of, i.e. the total cross-sectional area of the outlet openings is

6 = 95.1 mm ² , and the cross-sectional area of the gas channel

= 87.9 mm ² .

Всасывающее отверстие выполнено в стенке корпуса горелки на уровне выхода из кольцевого сужающегося зазора, образованного дополнительной втулкой, т.е. на расстоянии 30 мм от выходных отверстий газопроводного канала. A suction hole is made in the wall of the burner body at the exit level from the annular tapering gap formed by the additional sleeve, i.e. at a distance of 30 mm from the outlet of the gas channel.

Для сварки полуавтоматом А-547А в смеси защитного газа с воздухом была использована стандартная горелка А-547УМ, переделанная по предложенному устройству. Переделка этой горелки заключалась в том, что токоподводящую свечу, являющуюся сменной частью корпуса, и корпус горелки соединяли между собой через дополнительную переходную муфту с осевыми коническим отверстием, выполненную из латуни. Минимальный диаметр конического отверстия равнялся наружному диаметру направляющей медной трубки d = 7 мм. На поверхности этого отверстия выполнены четыре диаметрально противоположные продольные канавки с поперечным сечением в форме полукруга радиусом 0,5 мм. Проверка величины зазоров, образованных каналами, показала равенство их друг другу, что позволило отказаться от настройки горелки. For welding with the A-547A semiautomatic device in a mixture of shielding gas with air, a standard A-547UM torch was used, redone according to the proposed device. The alteration of this burner consisted in the fact that the current-supplying candle, which is a replaceable part of the casing, and the burner casing were connected to each other through an additional adapter sleeve with an axial tapered bore made of brass. The minimum diameter of the conical hole was equal to the outer diameter of the guide copper tube d = 7 mm. Four diametrically opposite longitudinal grooves with a cross-section in the form of a semicircle with a radius of 0.5 mm are made on the surface of this hole. Checking the size of the gaps formed by the channels showed their equality to each other, which made it possible to abandon the burner settings.

Диаметр газопроводного канала горелки и дополнительного осевого отверстия муфты, сопряженного с выходом конического осевого отверстия, равнялся 9 мм. Расстояние от выходных отверстий газопроводного канала и кольцевого сужающегося зазора составляло 40 мм. Это расстояние находилось в диапазоне, ограниченном допустимыми пределами, определяемыми из выражения 10≅ l≅

, т.е. l≅

= 63 мм . Так как фактически это расстояние равняется 40 мм, значит по этому условию горелка работоспособна.The diameter of the gas channel of the burner and the additional axial bore of the coupling, coupled with the exit of the conical axial bore, was 9 mm. The distance from the outlet openings of the gas supply channel and the annular tapering gap was 40 mm. This distance was in a range limited by permissible limits determined from the expression 10≅ l≅

, i.e. l≅

= 63 mm. Since in fact this distance is 40 mm, it means that according to this condition, the burner is operational.

Выходные отверстия имели диаметр 3 мм и образованы в стенке токоподводящей свечи в количестве четырех штук. Суммарная площадь поперечных сечений выходных отверстий (равная 29,12 мм²) превышала площадь поперечного сечения газопроводного канала (равного

≈ 25 мм²), что также соответствует устройству заявляемой горелки и обеспечивает ее работоспособность. Всасывающее отверстие образовано в стенке муфты на участке сопряжения конического и дополнительного осевых отверстий. Токоизолирующее покрытие муфты представляло собой резиновую трубку, натянутую с "натягом" на муфту.The outlet openings had a diameter of 3 mm and were formed in the wall of the current-carrying plug in the amount of four pieces. The total cross-sectional area of the outlet openings (equal to 29.12 mm ² ) exceeded the cross-sectional area of the gas channel (equal to

≈ 25 mm ² ), which also corresponds to the device of the inventive burner and ensures its performance. A suction hole is formed in the wall of the coupling at the interface between the conical and additional axial holes. The current-insulating coating of the coupling was a rubber tube stretched with an “interference fit” over the coupling.

Предложенными горелками производили сварку пластин толщиной 25 мм и длиной 200 мм из теплоустойчивой стали 15Х5М проволокой Св-08Х20Н9Г7Т диаметром 1,6 мм. Расход углекислого газа устанавливали равным 15 л/мин при помощи газового редуктора типа У30. Количество всасываемого воздуха контролировали с помощью газового ротаметра типа РС-3А и регулировали сменными дюзами, имеющими калиброванные отверстия диаметром от 0,5 до 3 мм. Установлено, что при этом количество воздуха в составе смеси с защитным газом изменялось от 0,5 до 15%. The proposed torches produced welding of plates with a thickness of 25 mm and a length of 200 mm from heat-resistant steel 15X5M with Sv-08X20N9G7T wire with a diameter of 1.6 mm. The carbon dioxide flow rate was set equal to 15 l / min using a gas reducer type U30. The amount of intake air was monitored using a gas rotameter type RS-3A and regulated with replaceable nozzles having calibrated openings with diameters from 0.5 to 3 mm. It was found that the amount of air in the mixture with shielding gas varied from 0.5 to 15%.

Для сравнения была изготовлена также горелка, имеющая устройство по прототипу. В этом случае, горелка оборудовалась специальным соплом и защитный газ вводили в кольцевой сужающийся зазор, образованный внутренней поверхностью осевого отверстия направляющей трубки и поверхностью электродной проволоки. For comparison, a burner was also made having a prototype device. In this case, the burner was equipped with a special nozzle and shielding gas was introduced into the annular narrowing gap formed by the inner surface of the axial hole of the guide tube and the surface of the electrode wire.

Качество сварных соединений контролировали на наличие пористости и содержание азота в металле шва по его длине. Надежность работы горелки определяли по количеству отказов всасывания воздуха в процессе сварки. Результаты приведены в таблице. The quality of the welded joints was monitored for the presence of porosity and the nitrogen content in the weld metal along its length. The reliability of the burner was determined by the number of failures of air intake during welding. The results are shown in the table.

Как видно из таблицы, предложенная горелка обеспечивает повышение качества металла шва, проявляемое в более равномерном содержании азота по его длине и отсутствии пористости, за счет увеличения стабильности состава смеси защитного газа с воздухом и более надежной работы горелки. Это достигнуто благодаря следующим преимуществам предложенной горелки: более постоянной в процессе сварки величиной кольцевого сужающегося зазора по его периметру; полным отсутствием забрызгивания электродным металлом поверхности стенок кольцевого сужающегося зазора и смесительной камеры за счет расположения их в газопроводном канале горелки на заданном расстоянии l от выходных отверстий газопроводного канала. As can be seen from the table, the proposed burner provides an increase in the quality of the weld metal, manifested in a more uniform nitrogen content along its length and the absence of porosity, by increasing the stability of the composition of the protective gas mixture with air and more reliable operation of the burner. This is achieved thanks to the following advantages of the proposed torch: more constant during the welding process, the value of the annular tapering gap around its perimeter; the complete absence of electrode surface metal splashing of the walls of the annular tapering gap and the mixing chamber due to their location in the gas duct of the burner at a predetermined distance l from the outlet openings of the gas duct.

Предложенная горелка позволяет получать газовую смесь защитного газа с окружающим воздухом без дополнительного газораспределительного оборудования для воздуха, поэтому для сварочного поста при работе с предложенной горелкой потребуется газораспределительное оборудование только для защитного газа. Кроме того, значительно облегчается транспортировка и эксплуатация сварочного поста с предложенной сварочной горелкой при производстве сварочных работ на монтаже. The proposed torch allows you to receive a gas mixture of shielding gas with ambient air without additional gas distribution equipment for air, therefore, for the welding station when working with the proposed torch, gas distribution equipment only for protective gas is required. In addition, the transportation and operation of the welding station with the proposed welding torch during welding work on installation is greatly facilitated.

Claims

1. A torch for arc welding in a protective gas medium, comprising a housing with a protective gas supply channel formed by coaxial and communicating with each other sleeve with a central conical channel tapering to the working end of the burner, a mixing chamber and a nozzle cavity connected to the mixing chamber, an opening for the passage of the second gas stream connected to the mixing chamber, characterized in that, in order to ensure welding in a mixture of gas with air by a consumable electrode, it is equipped with a sleeve with radial outlet openings holes forming the said mixing chamber installed in the hole for the passage of the second gas stream with a nozzle for air passage and a guide tube for the consumable electrode installed in the channel for supplying protective gas with an annular gap relative to the sleeve, the end face of the sleeve closest to the working end of the burner is located from radial outlet openings along the axis at a distance l limited by 10 ≅ l ≅ (D - d) / 0.003, where D is the diameter of the mixing chamber, d is the outer diameter of the guide tube, and the sum of the transverse areas the cross section of the outlet openings is equal to or greater than the cross-sectional area of the mixing chamber, and the nozzle for the passage of air is located at the outlet of the sleeve.

2. The burner according to claim 1, characterized in that, in order to facilitate the adjustment of the burner, the minimum diameter of the conical channel is equal to the outer diameter of the guide sleeve, and grooves are formed on the inner surface of the channel, forming channels for the passage of protective gas with the outer surface of the guide tube.

3. Burner according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that, in order to reduce the cost of the burner by using existing mass-produced torches designed for welding with a consumable electrode, the housing is made detachable in cross section with a connector plane located from the outlet openings towards the inoperative end of the burner at a distance l, limited to 10 ≅ l ≅ (D - d) / 0.003, and the sleeve is electrically conductive with elements for attaching both parts of the housing, the conical channel is made into a cylindrical channel, and the nozzle is located in m naturally mating the conical part with the cylindrical.