RU208810U1

RU208810U1 - TI-NI WIRE FEED

Info

Publication number: RU208810U1
Application number: RU2021101534U
Authority: RU
Inventors: Андрей Иванович Рудской; Анатолий Анатольевич Попович; Артур Раисович Хисматуллин; Дмитрий Вячеславович Курушкин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2022-01-14

Abstract

Полезная модель относится к устройствам подачи металлической проволоки при сварке или наплавке. Данное устройство предназначено для работы в структуре роботизированного сварочного комплекса для реализации функции подачи сварочной проволоки из сплава системы Ti-Ni при сварке неплавящимся электродом. Устройство состоит из канала подачи проволоки, радиального кронштейна для крепления канала подачи с возможностью регулировки угла наклона относительно нормали к поверхности горелки, соединительной площадки, скобы крепления канала подачи и резьбовой штанги. Отличительной особенностью ПМ является использование регулируемого по положению в пространстве канала подачи с геометрической формой прямого стержня. 1 ил.The utility model relates to metal wire feeders for welding or surfacing. This device is designed to work in the structure of a robotic welding complex to implement the function of feeding a welding wire from an alloy of the Ti-Ni system when welding with a non-consumable electrode. The device consists of a wire feed channel, a radial bracket for attaching the feed channel with the ability to adjust the angle of inclination relative to the normal to the burner surface, a connecting platform, a bracket for attaching the feed channel and a threaded rod. A distinctive feature of the PM is the use of a feed channel adjustable in position in space with a geometric shape of a straight rod. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам подачи сварочной проволоки при сварке или наплавке. В частности, данное устройство предназначено для работы в структуре роботизированного сварочного комплекса для реализации функции подачи присадочной проволоки из сплава системы Ti-Ni при сварке неплавящимся электродом.The utility model relates to welding wire feeders for welding or surfacing. In particular, this device is designed to work in the structure of a robotic welding complex to implement the function of feeding a filler wire from an alloy of the Ti-Ni system when welding with a non-consumable electrode.

Данная полезная модель ориентирована на использование сплава системы Ti-Ni, обладающего эффектом памяти формы, в качестве сварочной проволоки для реализации сварки и наплавки.This utility model is focused on the use of an alloy of the Ti-Ni system with a shape memory effect as a welding wire for welding and surfacing.

Работа со сплавом системы Ti-Ni имеет важную особенность. Свыше определенной температуры, названной температурой начала аустенитного превращения, геометрическая форма пластически деформированной детали из данного сплава стремится принять первоначальное состояние.Working with an alloy of the Ti-Ni system has an important feature. Above a certain temperature, called the temperature of the beginning of the austenite transformation, the geometric shape of the plastically deformed part of a given alloy tends to return to its original state.

На пути от катушки до сварочной ванны, сварочная проволока системы Ti-Ni проходит через некоторые узлы системы подачи, одним из которых является канал подачи.On the way from the spool to the weld pool, the Ti-Ni welding wire passes through several parts of the feed system, one of which is the feed channel.

В процессе горения сварочной дуги вокруг нее возникает область высоких температур, в которую попадает канал подачи ввиду своего близкого расположения к сварочной ванне. Таким образом, проходя через канал подачи на пути к сварочной ванне, сварочная проволока нагревается. Данный нагрев имеет существенное влияние на стабильность процесса подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, так как способен вызвать в ней изменение структуры кристаллической решетки. Изменение структуры решетки сопровождается изменением формы сварочной проволоки. Под влиянием данного процесса сварочной проволока упирается во внутренние стенки канала подачи, а также резко меняет направление движения на выходе из него. В связи с этим очень важно соблюдение минимально возможной дистанции от выходного отверстия канала подачи до сварочной ванны во избежание серьезного отклонения сварочной проволоки от заданной каналом траектории. Кроме того, стандартный канал подачи (так называемый «гусак») содержит в своей геометрической форме загиб для облегчения подачи сварочной проволоки (не обладающей эффектом памяти формы) к сварочной ванне. Данный загиб служит дополнительным препятствием на пути сварочной проволоки сплава Ti-Ni в случае протекания в ней аустенитного превращения, сопровождаемого изменением геометрической формы проволоки. Более того, наличие загиба в конструкции стандартного канала подачи накладывает ограничения на выбор оператором сварки значения угла подачи сварочной проволоки, так как не предусмотрена регулировка угла загиба гусака.In the process of burning the welding arc, a high-temperature region arises around it, into which the feed channel enters due to its proximity to the weld pool. Thus, as the welding wire passes through the feed channel on its way to the weld pool, it heats up. This heating has a significant effect on the stability of the feeding process of the Ti-Ni alloy welding wire, which has a shape memory effect, since it can cause a change in the structure of the crystal lattice in it. The change in the lattice structure is accompanied by a change in the shape of the welding wire. Under the influence of this process, the welding wire rests against the inner walls of the feed channel, and also sharply changes the direction of movement at the exit from it. In this regard, it is very important to observe the minimum possible distance from the outlet of the feed channel to the weld pool in order to avoid a serious deviation of the welding wire from the trajectory set by the channel. In addition, the standard feed channel (the so-called gooseneck) contains a fold in its geometric shape to facilitate the feeding of the welding wire (non-shape memory) to the weld pool. This bend serves as an additional obstacle in the way of the welding wire of the Ti-Ni alloy in the event of an austenitic transformation occurring in it, accompanied by a change in the geometric shape of the wire. Moreover, the presence of a bend in the design of a standard feed channel imposes restrictions on the welding operator's choice of the value of the welding wire feed angle, since the gooseneck bend angle is not adjustable.

Все вышеописанное негативно влияет на стабильность процесса подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, к сварочной ванне. Таким образом, положение канала, необходимое для стабильной подачи сварочной проволоки в сварочную ванну в соответствии с подобранным режимом параметров сварки, является важным технологическим фактором.All of the above negatively affects the stability of the process of feeding the Ti-Ni alloy welding wire with a shape memory effect to the weld pool. Thus, the position of the channel, necessary for stable feeding of the welding wire into the weld pool in accordance with the selected mode of welding parameters, is an important technological factor.

Наиболее близким аналогом является изобретение для осуществления лазерной сварки вакуумно-плотных кольцевых, спиральных и прямолинейных швов металлических деталей (см. патент РФ №2715930, МПК В23К 26/00 (2014.01), В23К 26/211 (2014.01)), в конструкции которого используется канал подачи со сменным калибрующим наконечником. Канал подачи представляет собой аналог гусака, выполненный в форме прямого цилиндра, через который пропущена сварочная проволока. Данное устройство закреплено на отдельной стойке и имеет регулировки по углу наклона относительно лазерного луча.The closest analogue is the invention for the implementation of laser welding of vacuum-tight annular, spiral and straight welds of metal parts (see RF patent No. feed channel with replaceable calibrating tip. The feed channel is an analogue of a gander, made in the form of a straight cylinder through which a welding wire is passed. This device is mounted on a separate stand and has adjustments for the angle of inclination relative to the laser beam.

Анализируя данное изобретение можно сделать вывод о невозможности его применения для подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, так как устройство канала подачи со сменным калибрующим наконечником, используемое в данном случае для подачи сварочной проволоки к сварочной ванне, расположено на отдельной от сварочной горелки стойке. Данное решение требует постоянного изменения местоположения стойки в соответствии с перемещением сварочной горелки, что усложняет процесс сварки или наплавки.Analyzing this invention, it can be concluded that it is impossible to use it for feeding Ti-Ni alloy welding wire with a shape memory effect, since the feed channel device with a replaceable calibrating tip, used in this case for feeding the welding wire to the weld pool, is located on a separate from welding torch rack. This solution requires a constant change in the position of the rack in accordance with the movement of the welding torch, which complicates the process of welding or surfacing.

Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является:Thus, the technical problem to be solved by the proposed utility model is:

- форма стандартного канала подачи сварочной проволоки (типа гусак), являющаяся причиной повышенного его износа и нестабильности процесса подачи сварочной проволоки (а как следствие - процесса сварки/наплавки) при использовании в качестве присадочного материала сплав Ti-Ni с эффектом памяти формы и отсутствие возможности регулировки угла подачи сварочной проволоки в сварочную ванну в широком диапазоне.- the shape of a standard welding wire feed channel (gander type), which is the cause of its increased wear and instability of the welding wire feed process (and, as a result, the welding / surfacing process) when using a Ti-Ni alloy with a shape memory effect as a filler material and the inability to adjustment of the angle of feeding of the welding wire into the weld pool in a wide range.

Устройство регулируемого канала подачи сварочной проволоки из сплава Ti-Ni, обладающих эффектом памяти формы, состоит из канала подачи проволоки, радиального кронштейна для крепления канала подачи с возможностью регулировки угла наклона относительно нормали к поверхности горелки, соединительной площадки, скобы крепления канала подачи и резьбовой штанги.Device for adjustable feed channel of welding wire made of Ti-Ni alloy with shape memory effect, consists of a wire feed channel, a radial bracket for fastening the feed channel with the ability to adjust the angle of inclination relative to the normal to the surface of the torch, a connecting platform, a bracket for fastening the feed channel and a threaded rod .

Решение указанных технических проблем достигается использованием регулируемого по положению в пространстве канала подачи с геометрической формой прямого стержня, что призвано уменьшить количество препятствий на пути сварочной проволоки к сварочной ванне, повысив тем самым стабильность ее подачи. Наличие 4-х осевой регулировки положения канала подачи относительно сварочной ванны, благодаря кронштейну и резьбовой штанге, позволяют выставить угол подачи сварочной проволоки, при котором влияние отклонения проволоки в процессе нагрева окажется минимальным.The solution to these technical problems is achieved by using a feed channel with a geometric shape of a straight rod, adjustable in space, which is designed to reduce the number of obstacles on the way of the welding wire to the weld pool, thereby increasing the stability of its feed. The presence of a 4-axis adjustment of the position of the feed channel relative to the weld pool, thanks to the bracket and threaded rod, allows you to set the angle of the welding wire feed, at which the effect of wire deflection during the heating process will be minimal.

Техническим результатом заявляемой полезной модели являются:The technical result of the claimed utility model are:

- изменение формы канала подачи сварочной проволоки. А именно - канал подачи выполнен в форме прямого стержня, крепление которого осуществляется непосредственно к сварочной горелке. Данное изменение направлено на повышение стабильности подачи сварочной проволоки в сварочную ванну и улучшение качества сварного шва или наплавки.- changing the shape of the welding wire feed channel. Namely, the feed channel is made in the form of a straight rod, the fastening of which is carried out directly to the welding torch. This change is aimed at improving the stability of the welding wire feed into the weld pool and improving the quality of the weld or surfacing.

- возможность регулировки угла подачи сварочной проволоки относительно нормали к поверхности сварочной горелки за счет применения радиального кронштейна для крепления канала подачи.- the ability to adjust the angle of the welding wire feed relative to the normal to the surface of the welding torch due to the use of a radial bracket for attaching the feed channel.

На прилагаемых к описанию чертежах (фиг. 1) дано:The drawings attached to the description (Fig. 1) give:

1 - канал подачи проволоки; 2 - радиальный кронштейн для крепления канала подачи с возможностью регулировки угла наклона относительно нормали к поверхности горелки; 3 - площадка; 4 - скоба крепления канала подачи; 5 - резьбовая штанга.1 - wire feed channel; 2 - radial bracket for fastening the feed channel with the possibility of adjusting the angle of inclination relative to the normal to the burner surface; 3 - platform; 4 - bracket for fastening the feed channel; 5 - threaded rod.

Сварочная проволока и корпус сварочной горелки изображены схематично под номерами 6 и 7, соответственно.The welding wire and the body of the welding torch are shown schematically at numbers 6 and 7, respectively.

Устройство регулируемого канала подачи сварочной проволоки из сплава Ti-Ni, обладающего эффектом памяти формы, к сварочной ванне немногим отличается от стандартного и представляет собой канал подачи 1, выполненный в виде прямого медного стержня. Канал подачи закреплен на корпусе горелки через площадку 3, радиальный кронштейн 2, резьбовую штангу 5 и скобу крепления к ней 4. Площадка 3 является частью устройства, обеспечивающей крепление всего устройства регулируемого канала к сварочной горелке. Площадка 3 с помощью пары винтовых соединений фиксируется на сварочной горелке. Посадочные отверстия под винты предусмотрены конструкцией сварочной горелки для роботизированной сварки. Радиальный кронштейн 2 обеспечивает регулировку угла наклона канала подачи 1 относительно нормали к поверхности горелки. Кронштейн 2 с помощью пары болтовых соединений крепится к площадке 3, как показано на фиг. 1. За перемещение канала подачи по кронштейну 2 отвечает резьбовая штанга 5, на конце которой канал подачи 1 закреплен с помощью скобы 4 (см. рис. 1). Перемещением резьбовой штанги 5 по радиальному пазу кронштейна2 регулируется угол между центральной осью канала подачи 1 и нормалью к плоскости горелки. Изменение данного угла позволяет подавать сварочную проволоку локально, в определенную технологией сварки часть сварочной ванны. Перемещение штанги по кронштейну и фиксация ее положения осуществляется с помощью зажимных гаек, расположенных на резьбовой штанге 5 по обе стороны от кронштейна 2 (фиг. 1). Поворот штанги вокруг ее оси позволяет дополнительно изменять угол наклона канала подачи 1 относительно нормали к плоскости горелки. Крепление медного канала подачи 1 к резьбовой штанге 5 осуществляется с помощью скобы 4, которая благодаря своим зажимным винтам надежно фиксирует канал подачи 1 и предотвращает его осевое перемещение (см. фиг. 1). Необходимое технологией сварки расстояние между кончиком канала подачи 1 и сварочной ванной обеспечивается фиксацией канала подачи в скобе 4 при подготовке устройства к сварке.The device of the adjustable channel for feeding the welding wire from Ti-Ni alloy with shape memory effect to the weld pool is slightly different from the standard one and is a feed channel 1 made in the form of a straight copper rod. The feed channel is fixed on the body of the burner through platform 3, radial bracket 2, threaded rod 5 and fastening bracket 4 to it. Platform 3 is a part of the device that provides fastening of the entire device of the adjustable channel to the welding torch. Platform 3 is fixed on the welding torch with a pair of screw connections. Mounting holes for screws are provided by the design of the welding torch for robotic welding. Radial bracket 2 provides adjustment of the angle of inclination of the feed channel 1 relative to the normal to the burner surface. Bracket 2 is attached to platform 3 with a pair of bolted connections, as shown in Fig. 1. The threaded rod 5 is responsible for moving the feed channel along the bracket 2, at the end of which the feed channel 1 is fixed with a bracket 4 (see Fig. 1). By moving the threaded rod 5 along the radial groove of the bracket 2, the angle between the central axis of the supply channel 1 and the normal to the burner plane is adjusted. Changing this angle allows you to feed the welding wire locally, into the part of the weld pool determined by the welding technology. Moving the rod along the bracket and fixing its position is carried out with the help of clamping nuts located on the threaded rod 5 on both sides of the bracket 2 (Fig. 1). The rotation of the rod around its axis allows you to further change the angle of inclination of the feed channel 1 relative to the normal to the plane of the burner. The copper feed channel 1 is fastened to the threaded rod 5 using a bracket 4, which, thanks to its clamping screws, securely fixes the feed channel 1 and prevents its axial movement (see Fig. 1). The distance required by the welding technology between the tip of the feed channel 1 and the weld pool is provided by fixing the feed channel in the bracket 4 when preparing the device for welding.

Claims

A device for feeding a welding wire made of a Ti-Ni alloy with a shape memory effect, containing a welding wire feeding channel, a bracket for fastening the feeding channel, a connecting platform, a bracket for fastening the feeding channel and a threaded rod, while the welding wire feeding channel is made in the form of a straight rod, the platform is made with the possibility of fastening to the welding torch by means of two screw connections, the bracket is made with the possibility of adjusting the angle of inclination of the supply channel relative to the normal to the surface of the welding torch by means of a radial groove and is attached to the platform by means of two bolted connections, while the channel is fixed by means of a bracket with clamping screws at the end of the threaded rod, made with the possibility of moving along the radial groove of the bracket and fixing by means of clamping nuts.