RU2123416C1

RU2123416C1 - Torch for gas-shielded electric arc welding

Info

Publication number: RU2123416C1
Application number: RU97105658A
Authority: RU
Inventors: И.П. Слободяник; Ю.Б. Суруханов
Original assignee: Слободяник Иван Петрович; Суруханов Юрий Борисович
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welding facilities. SUBSTANCE: inner and outer circular channels are designed to deliver shielding gases to electrode and welding pool. Inner circular channel is located directly around electrode. Outer circular channel is made in form of truncated cone with its larger base pointed downwards. Thickness of outer circular channel decreases from top to bottom. Circular channel is connected at the top with swirling ring chamber provided with multiple-start screw channels made in form of outer square or trapezoidal thread on thick walled branch pipe with outer branch pipe tightly fitted on from outside. Swirling ring chamber is provided at the top with inlet ring chamber with branch pipe connected with superheated steam generator. EFFECT: consumption of shielding gas with enhanced stability of local protection against disturbances of ambient medium, improved quality of weld joints. 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электродуговой сварке плавящимся и неплавящимся электродом с использованием защитных газов и может найти применение в различных отраслях машиностроения (авиастроение, нефтехимическое, пищевое и др.) для соединения металлических материалов. The present invention relates to electric arc welding with a consumable and non-consumable electrode using protective gases and may find application in various branches of mechanical engineering (aircraft, petrochemicals, food, etc.) for joining metallic materials.

Известна горелка для электродуговой сварки в защитных газах, содержащая сопло для подачи защитного газа, токопроводящий мундштук, токопровод, трубу для подачи защитного газа (авт. св. СССР N 759680, кл. B 23 K 9/16, 1976). Known torch for electric arc welding in shielding gases, containing a nozzle for supplying a shielding gas, a conductive mouthpiece, a current conductor, a pipe for supplying a shielding gas (ed. St. USSR N 759680, class B 23 K 9/16, 1976).

Недостатком известной горелки является возможность срыва защиты защитным газом. A disadvantage of the known burner is the possibility of failure to protect the protective gas.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является горелка для электродуговой сварки в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродом, включая корпус, цангу для крепления электрода, сопло с двумя внутренними и наружными кольцевыми каналами для подачи защитного газа к электроду и к сварочной ванне (SU 712216 A, B 23 K 9/16, 30.01.80). The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a torch for electric arc welding in shielding gases with a consumable and non-consumable electrode, including a body, a collet for attaching the electrode, a nozzle with two inner and outer annular channels for supplying protective gas to the electrode and to the weld pool ( SU 712 216 A, B 23 K 9/16, 1/30/80).

Недостатком известной горелки является деформация и отклонение потока защитного газа за счет перемещения горелки со скоростью сварки и сдувающего действия потока окружающего воздуха, сквозняков и т.п. A disadvantage of the known burner is the deformation and deviation of the protective gas flow due to the movement of the torch with a welding speed and the blowing action of the flow of ambient air, drafts, etc.

Задача заявляемого изобретения - повышение качества действия защитного потока инертного газа за счет газодинамической жесткости защитного потока, уменьшение расхода защитного инертного газа и повышение качества сварки. The objective of the invention is to improve the quality of the protective stream of inert gas due to the gas-dynamic stiffness of the protective stream, reducing the consumption of protective inert gas and improving the quality of welding.

Задача достигается тем, что в горелке для электродуговой сварки в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродом, включающей корпус, цангу для крепления электрода, сопло с двумя внутренними и наружными каналами для подачи защитного газа к электроду и к сварочной ванне, рукоятку из теплоизоляционного материала, внутренний кольцевой канал расположен непосредственно вокруг электрода, а наружный кольцевой канал выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, толщина наружного кольцевого канала уменьшается сверху вниз, кольцевой канал сверху соединен с закручивающей кольцевой камерой с винтовыми многозаходными шнековыми каналами, выполненной в виде прямоугольной и трапецеидальной резьбы на толстостенном патрубке с прилегающим снаружи плотно наружным патрубком, закручивающая кольцевая камера сверху снабжена входной кольцевой камерой с патрубком, соединенным с генератором перегретого водяного пара. The objective is achieved in that in a torch for electric arc welding in shielding gases with a consumable and non-consumable electrode, including a housing, a collet for attaching the electrode, a nozzle with two internal and external channels for supplying protective gas to the electrode and the weld pool, a handle made of heat-insulating material, internal the annular channel is located directly around the electrode, and the outer annular channel is made in the form of a truncated cone, oriented with a large base down, the thickness of the outer annular channel reduces top to bottom, the annular channel at the top is connected to a twisting annular chamber with multi-screw helical screw channels, made in the form of a rectangular and trapezoidal thread on a thick-walled pipe with a tightly outer pipe adjacent to the outside; water vapor.

Предлагаемая горелка для электродуговой сварки в защитных газах за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение качества сварки и значительное уменьшение расхода защитного инертного газа. The proposed torch for electric arc welding in shielding gases due to its distinctive features provides a solution to the technical problem - improving the quality of welding and significantly reducing the consumption of protective inert gas.

На фиг. 1 схематично представлена газовая горелка для электродуговой сварки в защитных газах (продольный разрез); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - вид Г-Г на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a gas torch for electric arc welding in shielding gases (longitudinal section); in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one; in FIG. 4 is a view BB of FIG. one; in FIG. 5 is a view of GD in FIG. one.

Горелка для электродуговой сварки в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродом включает корпус 1 (фиг. 1-1), рукоятку из теплоизоляционного материала 2, цангу 3 для крепления электрода 4, сопло с двумя внутренними 5 и наружными 6 кольцевыми каналами, причем внутренний кольцевой канал расположен непосредственно вокруг электрода 4 и у сварочной ванны на свариваемых металлах 7, в наружный кольцевой канал 6 выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного большим основанием вниз, и образован двумя усеченными конусами внутренним 8 и наружным 9, толщина наружного кольцевого канала уменьшается сверху вниз, наружный кольцевой канал 6 сверху подсоединен к закручивающей кольцевой камере с винтовыми многозаходными шнековыми каналами, выполненными в виде наружной многозаходной прямоугольной или трапецеидальной резьбы на толстостенном патрубке 10 с выступами 11 и впадинами 12, над последним верхним выступом 11 выполнена полая кольцевая камера 13, снаружи на толстостенный патрубок 10 с выступами 11, впадинами 12 и кольцевой камерой 13 плотно одет наружный патрубок 14, к кольцевой камере 13 подсоединен патрубок 15 для подвода перегретого водяного пара от генератора пара (не показано), к кольцевой внутренней щели 5 подсоединен патрубок 16 для подачи защитного инертного газа. The torch for electric arc welding in shielding gases by a consumable and non-consumable electrode includes a housing 1 (Fig. 1-1), a handle made of heat-insulating material 2, a collet 3 for attaching the electrode 4, a nozzle with two internal 5 and external 6 annular channels, the inner annular channel located directly around the electrode 4 and at the weld pool on the metals 7 being welded, into the outer annular channel 6 is made in the form of a truncated cone, oriented with a large base down, and is formed by two truncated cones of the inner 8 and 9, the thickness of the outer annular channel decreases from top to bottom, the outer annular channel 6 is connected from above to a twisting annular chamber with screw multi-auger screw channels, made in the form of an external multi-start rectangular or trapezoidal thread on a thick-walled pipe 10 with protrusions 11 and depressions 12, above the last upper the protrusion 11 is made of a hollow annular chamber 13, on the outside on a thick-walled pipe 10 with protrusions 11, depressions 12 and the annular chamber 13 the outer pipe 14 is tightly clad to the annular chamber 13 a pipe 15 is connected for supplying superheated water vapor from a steam generator (not shown), a pipe 16 for supplying a protective inert gas is connected to the annular internal slot 5.

Горелка для электродуговой сварки в защитных газах работает следующим образом. A torch for electric arc welding in shielding gases works as follows.

Во внутреннюю кольцевую щель 5 (фиг. 1-14) по патрубку 16 подают защитный инертный газ, включают подачу электрода 4 и сварочный аппарат, регулируют необходимую силу тока и подают по наружной кольцевой щели 6 из генератора пара (не показано) через патрубок 15 перегретый водяной пар, одновременно уменьшают до минимума подачу защитного инертного газа по внутреннему кольцевому каналу 5 через патрубок 16 для вытеснения воздуха из объема вокруг электрода 4 и над сварочной ванной. Вследствие прохождения перегретого водяного пара из полной кольцевой камеры 13 в закручивающую кольцевую камеру с винтовыми многозаходными шнековыми каналами, выполненными в виде многозаходной прямоугольной резьбы с выступами 11 и впадинами 12, образуется вращающаяся коническая струя водяного пара в направлении свариваемых материалов 7. При этом толщина конической струи уменьшается сверху вниз благодаря тому, что толщина кольцевого конического канала 6, из которого выходит струя перегретого водяного пара, уменьшается сверху вниз. При уменьшении толщины вращающейся струи ее окружная скорость соответственно увеличивается согласно уравнению сплошности потока, что будет обеспечивать повышение газодинамической жесткости защитного кольцевого потока перегретого водяного пара. Перегретый водяной пар в отличие от насыщенного водяного пара, как известно, является прозрачным, не конденсируется при взаимодействии с холодными свариваемыми металлами 7, что удобно для наблюдения за сваркой. Коническая форма наружного кольцевого канала 6 для прохождения закрученного потока перегретого водяного пара обеспечивает безударное касательное взаимодействие закрученного конического потока водяного пара под углом его образующих к поверхности свариваемого материала 7 с образованием симметричного расходящегося потока защитного газа от электрода 4 к периферии. Под действием регулярно вращающегося расходящегося потока водяного пара возникают центробежные силы, обладающие эжектирующим действием, в результате чего в центре у электрода 4 и сварочной ванны будет создаваться некоторое разрежение, куда будет устремляться защитный инертный газ, поступающий по внутреннему кольцевому каналу 5. Использование в качестве защитного газа перегретого водяного пара позволяет значительно уменьшить расход защитного инертного газа на сварку. Protective inert gas is supplied to the inner annular slot 5 (Fig. 1-14) through the nozzle 16, the electrode 4 and the welding machine are turned on, the required amperage is adjusted, and the overheated nozzle 6 is supplied from the steam generator (not shown) through the nozzle 15 water vapor, at the same time minimize the supply of protective inert gas through the inner annular channel 5 through the pipe 16 to displace air from the volume around the electrode 4 and above the weld pool. Due to the passage of superheated water vapor from a full annular chamber 13 into a swirling annular chamber with multi-screw helical screw channels made in the form of a multi-thread rectangular thread with protrusions 11 and depressions 12, a rotating conical jet of water vapor is formed in the direction of the materials being welded 7. In this case, the thickness of the conical jet decreases from top to bottom due to the fact that the thickness of the annular conical channel 6, from which the jet of superheated water vapor exits, decreases from top to bottom. With a decrease in the thickness of the rotating jet, its peripheral speed accordingly increases according to the flow continuity equation, which will provide an increase in the gas-dynamic stiffness of the protective annular flow of superheated water vapor. Superheated water vapor, in contrast to saturated water vapor, is known to be transparent; it does not condense when interacting with cold weldable metals 7, which is convenient for observing welding. The conical shape of the outer annular channel 6 for the passage of the swirling stream of superheated water vapor provides shockless tangential interaction of the swirling conical stream of water vapor at an angle of its generatrix to the surface of the material being welded 7 with the formation of a symmetrical diverging flow of protective gas from the electrode 4 to the periphery. Under the action of a regularly rotating diverging stream of water vapor, centrifugal forces arise that have an ejective effect, as a result of which a certain vacuum will be created in the center of the electrode 4 and the weld pool, where the protective inert gas flowing through the inner annular channel 5 will be directed. Use as a protective gas of superheated water vapor can significantly reduce the consumption of protective inert gas for welding.

Использование предлагаемой горелки для электродуговой сварки в защитных газах обеспечивает значительное уменьшение расхода защитного инертного газа с одновременным повышением устойчивости местной защиты к воздействию возмущений внешней среды, повысить качество сварки. The use of the proposed torch for electric arc welding in shielding gases provides a significant reduction in the consumption of protective inert gas while increasing the resistance of local protection to the effects of environmental disturbances, to improve the quality of welding.

Claims

A torch for electric arc welding in shielding gases with a consumable and non-consumable electrode, including a housing, a fastening device, a nozzle with two inner and outer annular channels for supplying protective gas to the electrode and to the weld pool, characterized in that it is equipped with a twisting ring chamber with multi-helical helical and screw channels, made in the form of a thick-walled pipe with an external rectangular or trapezoidal thread and adjacent to it from the outside a tightly external pipe, an input annular chamber with a pipe, a generator of superheated water vapor and a handle made of heat-insulating material, while the inner annular channel of the nozzle is located directly around the electrode, the outer annular channel is made in the form of a truncated cone oriented with a large base down, with a thickness decreasing from top to bottom, and connected to a twisting annular chamber connected to the inlet annular chamber, the nozzle of which is connected to the generator of superheated water vapor, and the device for attaching the electrode is made a collet.