RU2512702C1

RU2512702C1 - Welding head

Info

Publication number: RU2512702C1
Application number: RU2013109125/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Мастенко; Евгений Григорьевич Старченко; Николай Александрович Волосов
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-04-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: electrode feeding mechanism, fixed guides for electrodes and a flux feeding system are mounted on a welding head body. Adjustable levers with current-carrying jaws are hinged on additional electrode guides. A splitter connected in the lower part to a contact insert is located between fixed guides. The contact insert is replaceable and has thickness of 4 to 30 mm and equipped with cooling channels. In each current-carrying jaw there are 2 longitudinal slots 2.5-5 mm wide and 1.5-3 mm deep with distance between them of 4.5 to 5 mm.

EFFECT: welding head allows improving quality of weld metal and is reliable when performing large scopes of surfacing or welding operations.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области сварки и наплавки и может быть использовано в машиностроении, в частности атомно-энергетическом и химическом машиностроении.The invention relates to the field of welding and surfacing and can be used in mechanical engineering, in particular atomic energy and chemical engineering.

Известна сварочная головка для сварки и наплавки, содержащая смонтированные на корпусе механизм для подачи электродов, направляющие для электродов, а также регулируемые рычаги с токоподводящими губками [а.с. СССР №316545, кл. В23К 37/02, 1970].Known welding head for welding and surfacing, containing mounted on the housing a mechanism for supplying electrodes, guides for the electrodes, as well as adjustable levers with current-carrying jaws [as USSR No. 316545, class B23K 37/02, 1970].

Недостатком объекта является тот факт, что направляющие для электродов выполнены жесткими, поэтому при заправке и подаче электродов, преимущественно ленточных, ввиду их малой жесткости происходит заклинивание электродов, на поверхности токоподводящих губок появляются задиры, в результате чего возникает сильное искрение в местах контакта, происходит обгорание и быстрый износ медных губок. Все это приводит к снижению стабильности плавления электродов, резким изменениям значений тока и напряжения и ухудшению качества наплавленного металла.The disadvantage of the object is the fact that the guides for the electrodes are made rigid, therefore, when refueling and feeding electrodes, mainly tape, due to their low stiffness, the electrodes get stuck, nicks appear on the surface of the current-carrying jaws, resulting in strong sparking at the contact points, burning occurs and quick wear of copper sponges. All this leads to a decrease in the stability of melting of the electrodes, to sharp changes in the values of current and voltage, and to a deterioration in the quality of the deposited metal.

Наиболее близкой принятой за прототип является сварочная головка для сварки и наплавки, содержащая смонтированные на корпусе механизм для подачи электродов, направляющие для электродов, регулируемые рычаги с токоподводящими губками, при этом на направляющих для электродов шарнирно закреплены дополнительные поворотные направляющие с фиксаторами их поворота, а регулируемые рычаги с токоподводящими губками смонтированы на дополнительных направляющих (а.с. СССР №663514, кл. В23К 37/02, 1979).The closest adopted for the prototype is a welding head for welding and surfacing, containing mounted on the housing a mechanism for feeding electrodes, guides for electrodes, adjustable levers with current-carrying jaws, while additional rotary guides with latches for turning them are pivotally mounted on the guides for electrodes levers with current-carrying jaws are mounted on additional guides (AS USSR No. 663514, class B23K 37/02, 1979).

Недостатком этой сварочной головки является высокий износ контактной вставки (нижней части) рассекателя за счет его высокотемпературной эрозии при длительной работе головки в заводских условиях ввиду большого тепловыделения, связанного с высокими значениями сварочного тока, требующегося для расплавления ленточных электродов, что уменьшает стабильность плавления ленточных электродов за счет ухудшения постоянного и полного контакта электродов с контактной вставкой рассекателя, вызывает существенные колебания значений сварочных тока и напряжения, ухудшает качество наплавленного металла и снижает срок службы головки и ее надежность. Кроме того, указанная головка не позволяет эффективно управлять качеством наплавленного металла при использовании ленточных электродов различной ширины, что достигается изменением расстояния между электродами в совокупности с изменением других параметров процесса наплавки, не зависящих от конструкции устройства.The disadvantage of this welding head is the high wear of the contact insert (lower part) of the divider due to its high-temperature erosion during prolonged operation of the head in the factory due to the high heat generation associated with the high values of the welding current required to melt the tape electrodes, which reduces the stability of melting of the tape electrodes for due to the deterioration of the constant and full contact of the electrodes with the contact insert of the divider, causes significant fluctuations in the values of welding and a voltage degrades the quality of the weld metal and reduces the life of the head and its reliability. In addition, this head does not allow you to effectively control the quality of the deposited metal when using tape electrodes of various widths, which is achieved by changing the distance between the electrodes in conjunction with changing other parameters of the surfacing process, which are independent of the device design.

Предложена сварочная головка для сварки и наплавки ленточными электродами, содержащая смонтированные на корпусе механизм для подачи электродов, неподвижные направляющие для электродов, регулируемые рычаги с токоподводящими губками, укрепленные шарнирно на дополнительных направляющих для электродов, расположенный между неподвижными направляющими рассекатель, соединенный в нижней части с контактной вставкой, отличающаяся тем, что контактная вставка рассекателя снабжена каналами для охлаждения и выполнена в виде сменного набора толщиной от 4 до 30 мм, а в каждой токоподводящей губке выполнены по 2 продольных паза шириной 2,5 - 5 мм и глубиной 1,5-3 мм с расстоянием между ними от 4,5 до 5,0 мм.A welding head for welding and surfacing with tape electrodes is proposed, comprising a mechanism for supplying electrodes mounted on the housing, fixed guides for electrodes, adjustable levers with current-carrying jaws, pivotally mounted on additional guides for electrodes, a divider connected between the fixed guides, connected to the contact part in the lower part an insert, characterized in that the contact insert of the divider is provided with channels for cooling and is made in the form of a replaceable set of different from 4 to 30 mm and each current-carrying jaw formed by two longitudinal groove width of 2.5 - 5 mm and a depth of 1.5-3 mm with a spacing of 4.5 to 5.0 mm.

Предлагаемая головка позволяет использовать ее для наплавки при длительной работе в условиях производства различного оборудования. Поскольку сварочный ток, проходящий через токоподводящие губки и контактную вставку рассекателя, может достигать 1500 ампер и сильно разогревать эти части головки, снабженная каналами для охлаждения контактная вставка рассекателя позволяет эффективно отводить джоулево тепло с помощью охлаждающей жидкости, принудительно прокачиваемой через эти каналы. Кроме этого, такая конструкция контактной вставки, получающей дополнительный нагрев за счет инфракрасного излучения ванны расплавленного флюса и конвективного теплообмена с ней, также способствует охлаждению вставки. Все эти мероприятия позволяют увеличить время безостановочной работы головки при выполнении существенных объемов наплавки при сохранении постоянства параметров процесса за счет обеспечения надежного токоподвода и постоянного контакта ленточных электродов с токоподводящими губками. Кроме того, охлаждение контактной вставки рассекателя позволяет уменьшить ее износ и износ токоподводящих губок за счет уменьшения искровой эрозии и таким образом увеличить межремонтный период ее работы, что в совокупности повышает качество наплавленного металла, срок службы головки и ее надежность.The proposed head allows you to use it for surfacing during prolonged use in the production of various equipment. Since the welding current passing through the current-carrying jaws and the contact insert of the divider can reach 1500 amperes and greatly heat these parts of the head, the contact insert of the divider equipped with channels for cooling allows efficient removal of Joule heat using coolant pumped through these channels. In addition, this design of the contact insert, which receives additional heating due to infrared radiation from the molten flux bath and convective heat exchange with it, also contributes to the cooling of the insert. All these measures allow to increase the time of non-stop operation of the head when performing significant volumes of surfacing while maintaining a constant process parameters by ensuring reliable current supply and constant contact of the tape electrodes with current-carrying jaws. In addition, cooling the contact insert of the divider allows to reduce its wear and wear of the current-carrying jaws by reducing spark erosion and thus increase the overhaul period of its operation, which together increases the quality of the deposited metal, the service life of the head and its reliability.

Наличие продольных пазов в каждой токоподводящей губке шириной 2,5-5 мм и глубиной 1,5-3 мм позволяет ссыпаться в эти пазы мелким дробящимся в процессе прохождения по тракту флюсоподающей системы случайно попадающим в зону контакта ленты и губок частицам флюса (обладающим абразивными свойствами) и избежать их застревания во время наплавки между плоскостью электрода и токоподводящими губками и таким образом исключить вероятность уменьшения плотности прилегания плоскости электрода к токоподводящим губкам, влияющей на качество наплавленных валиков, а также возможность преждевременного абразивного износа губок.The presence of longitudinal grooves in each current-carrying sponge with a width of 2.5-5 mm and a depth of 1.5-3 mm allows small fluffy particles (having abrasive properties that accidentally fall into the contact zone of the tape and sponges) to crumble into these grooves during passage along the flux-feeding system path ) and to avoid their sticking during surfacing between the electrode plane and the current-carrying jaws and thus eliminate the likelihood of a decrease in the adherence density of the electrode plane to the current-carrying jaws, affecting the quality of the deposited rollers as well as the possibility of premature wear of abrasive sponges.

Применение сменных контактных вставок рассекателя различной ширины позволяет эффективно использовать сварочную головку при изменении ширины ленточных электродов, что сопровождается изменением параметров процесса наплавки, определяющих качество наплавленного металла. Оптимальное значение расстояния между ленточными электродами зависит от их ширины и при наплавке позволяет реализовывать процесс в электрошлаковом режиме за счет постоянно существующей между электродами жидкой шлаковой ванны, значительно улучшающей качество наплавленного металла.The use of interchangeable contact inserts of a divider of various widths makes it possible to efficiently use the welding head when changing the width of the tape electrodes, which is accompanied by a change in the parameters of the surfacing process that determine the quality of the deposited metal. The optimal distance between the tape electrodes depends on their width and during surfacing it allows to realize the process in electroslag mode due to the liquid slag bath constantly existing between the electrodes, which significantly improves the quality of the deposited metal.

Для пояснения описываемого изобретения на фигуре 1 представлена сварочная головка, на фигуре 2 - вид головки спереди по ходу направления наплавки, на фигуре 3 - вид охлаждаемой вставки рассекателя и токоподводящих губок, на фигуре 4 - сечение канала для охлаждения вставки рассекателя и токоподводящих губок с выполненными на их внутренней стороне пазами.To explain the described invention, figure 1 shows the welding head, figure 2 is a front view of the head along the direction of surfacing, figure 3 is a view of the cooled insert of the divider and current-carrying jaws, and figure 4 is a section of the channel for cooling the insert of the divider and current-carrying jaws with grooves on their inside.

Как видно из фигуры 1, сварочная головка для сварки и наплавки ленточными электродами 1 содержит смонтированные на корпусе 2 механизм 3 и направляющие 4 для подачи электродов. На направляющих 4 при помощи шарниров 5 закреплены дополнительные поворотные направляющие 6, соединяемые стяжным винтом 7. На направляющих 4 смонтирована также П-образная токоподводящая шина 8 и рассекатель 9. Между направляющими 4 и рассекателем 9 установлены съемные ограничители 10 ширины ленты.As can be seen from figure 1, the welding head for welding and surfacing with tape electrodes 1 contains mounted on the housing 2 mechanism 3 and guides 4 for supplying electrodes. An additional pivoting guide rail 6 is connected to the guides 4 by means of hinges 5 and connected by a clamping screw 7. A U-shaped current-carrying bus 8 and a divider 9 are also mounted on the guides 4. Removable limiters 10 of the tape width are installed between the guides 4 and the divider 9.

На поворотных направляющих 6 закреплены кронштейны 11 с осями 12, на которых смонтированы рычаги 13 с токоподводящими губками 14 и регуляторами 15 усилия прижима рычагов, а также флюсовые воронки 16. П-образная токоподводящая шина 8 соединена с токоподводящими губками 14 гибким токопроводом 17. В рабочем состоянии головки направляющие 6 фиксируются стяжным винтом 7. К нижней части рассекателя 9 с помощью штифта 18 прикрепляются сменные контактные вставки 19, в которых имеются каналы 20 и 21 для подвода и отвода охлаждающей жидкости. В каждой токоподводящей губке 14 выполнено по два продольных паза 22.Brackets 11 with axles 12 are mounted on the rotary guides 6, on which levers 13 with current-conducting jaws 14 and pressure control levers 15 of the levers are mounted, as well as flux funnels 16. A U-shaped current-carrying bus 8 is connected to the current-carrying jaws 14 by a flexible current lead 17. In a In the state of the head, the guides 6 are fixed with a clamping screw 7. To the lower part of the divider 9, using the pin 18, removable contact inserts 19 are attached, in which there are channels 20 and 21 for supplying and discharging coolant. In each current-supplying jaw 14, two longitudinal grooves 22 are made.

Предложенная сварочная головка работает следующим образом. Перед заправкой ленточных электродов фиксаторы 7 ослабляют и поворотные направляющие 6 разворачивают относительно шарнира 5.The proposed welding head operates as follows. Before refueling the tape electrodes, the latches 7 loosen and the rotary guides 6 are deployed relative to the hinge 5.

Ленточные электроды подаются механизмом для подачи 3 между направляющими 4 и выравниваются одна относительно другой ограничителями 10. Затем с помощью штифта 18 крепится контактная вставка 19 нужного размера, поворотные направляющие 6 устанавливаются в рабочем положении и фиксируются стяжным винтом 7. С помощью регуляторов 15 токоподводящие губки 14 поджимают ленточные электроды 1 к контактной вставке 19. Устанавливается необходимый свободный вылет ленточных электродов, при этом электроды подводят к изделию до касания с последним, затем в зону наплавки через флюсовые воронки 16 подается флюс. Сварочный ток подводят на ленточные электроды 1 через токоподводящие губки 14 при помощи гибких токоподводов 17 и П-образной токоподводящей шины 8 и начинают процесс. Одновременно включают систему подачи охлаждающей жидкости в канал 20 контактной вставки, которая отводится по каналу 21.The tape electrodes are fed by a feeding mechanism 3 between the guides 4 and aligned one with the other by the stops 10. Then, with the help of the pin 18, the contact insert 19 of the required size is attached, the rotary guides 6 are installed in the working position and fixed by the coupling screw 7. Using the regulators 15, the current-carrying jaws 14 they press the tape electrodes 1 to the contact insert 19. The necessary free reach of the tape electrodes is set, while the electrodes are brought to the product until it touches the latter, then to the zones for surfacing, flux is supplied through flux funnels 16. Welding current is supplied to the strip electrodes 1 through the current-carrying jaws 14 using flexible current leads 17 and the U-shaped current-carrying bus 8 and the process begins. At the same time, a coolant supply system is included in the channel 20 of the contact insert, which is discharged along the channel 21.

Таким образом, предлагаемая сварочная головка для сварки и наплавки ленточными электродами позволяет расширить ее технологические возможности при сохранении высокого качества наплавленного металла за счет расширения диапазона ширин применяемых электродов (т.е. увеличения сварочного тока, а следовательно, и производительности сварки и наплавки), повысить качество сварки и наплавки за счет обеспечения стабильного плавления ленточных электродов, увеличить межремонтный период работы головки, срок ее службы и надежность при длительной непрерывной работе.Thus, the proposed welding head for welding and surfacing with tape electrodes allows to expand its technological capabilities while maintaining the high quality of the deposited metal by expanding the range of widths of the applied electrodes (i.e., increasing the welding current, and hence the welding and surfacing productivity), the quality of welding and surfacing by ensuring stable melting of the tape electrodes, to increase the overhaul period of the head, its service life and reliability during long-term continuous operation.

Описанная конструкция сварочной головки для сварки и наплавки ленточными электродами может быть применена при наплавке антикоррозионных покрытий на корпусные детали атомно-энергетического оборудования, в частности на корпусы реакторов типа ВВЭР.The described design of the welding head for welding and surfacing with tape electrodes can be applied in the deposition of anticorrosion coatings on the body parts of nuclear power equipment, in particular on VVER-type reactor vessels.

Claims

A welding head for submerged arc welding or surfacing with two tape electrodes, comprising a feed mechanism for said electrodes mounted on a housing, fixed guides for electrodes, adjustable levers with current-carrying jaws, pivotally mounted between the fixed guides for electrodes, a divider connected at the bottom with a contact insert, and a flux-feeding system, characterized in that the contact insert of the divider is replaceable, has a thickness from 4 to 30 mm and is equipped with channels for cooling, and in each current-carrying jaw there are 2 longitudinal grooves 2.5-5 mm wide and 1.5-3 mm deep with a distance between them from 4.5 to 5 mm.