RU2643732C2

RU2643732C2 - Welding head

Info

Publication number: RU2643732C2
Application number: RU2015148371A
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Пинаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Барнаульский котельный завод" (ООО "БКЗ")
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2018-02-05
Also published as: RU2015148371A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: welding head contains a conductive rod 1 with a current collector tip 2, a guide 3 for welding wire and a fluxing tube 4 with a nozzle 5 and with an airflow regulator 6 on one side and an intake funnel 7 on the other side. An air duct 8 is connected to the upper part of the intake funnel 7 to divert the air flow, transporting flux, from the welding zone. End parts of the conductive rod 1 are bent in an inversed manner in opposite directions. The radii of both bends shall be not less than 40 mm, and their total angular arc circle does not exceed 160°. In this case, the guide 3 for the welding wire is made in the form of a spiral wrap laid in a longitudinal groove 9 of the conductive rod 1 and fixed therein with a key 10 and clamps 11, and the ends of the spiral wrap are inserted into the holes 12 formed in the end parts of the conductive rod 1.

EFFECT: application of the invention allows for welding and surfacing in hard-to-reach places with high quality.

2 dwg

Description

Изобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано в машиностроении для электродуговой сварки и наплавки под слоем флюса.The invention relates to welding equipment and can be used in mechanical engineering for electric arc welding and surfacing under a flux layer.

Известны сварочные головки СГФ-601, СГФ-1004, ГДФ-1001-УЗ, в которых токопроводящая штанга с размещенной в ней продольной направляющей для сварочной проволоки и токосъемным наконечником на конце расположена вертикально, а флюс к токосъемному наконечнику по флюсоподающей трубе поступает самотеком (см., например, Оборудование для сварки под флюсом [Электронный ресурс] - Режим доступа. URL: http://msd.com.ua/osnovy-svarochnogo-dela/obomdovanie-dlya-svarki-pod-flyusom 2/ (дата обращения 02.10.2015)).Known welding heads SGF-601, SGF-1004, GDF-1001-UZ, in which a conductive rod with a longitudinal guide for the welding wire and a collector tip at the end is located vertically, and the flux to the collector tip through the flux-feeding pipe flows by gravity (cm ., for example, Submerged arc welding equipment [Electronic resource] - Access mode. URL: http://msd.com.ua/osnovy-svarochnogo-dela/obomdovanie-dlya-svarki-pod-flyusom 2 / (accessed 02.10 .2015)).

Недостатком известных сварочных головок является то, что они не позволяют производить сварку или наплавку под флюсом в труднодоступных местах, в частности при сварке или наплавке внутри трубы малого диаметра.A disadvantage of the known welding heads is that they do not allow submerged arc welding or surfacing in hard-to-reach places, in particular when welding or surfacing inside a pipe of small diameter.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению (прототипом) является сварочная головка, содержащая токопроводящую штангу с изогнутым концом, на котором закреплен токосъемный наконечник, направляющую для сварочной проволоки и флюсоподающую трубу, соединенную с бункером-питателем и форсункой с регулятором расхода сжатого воздуха с одной стороны и приемной воронкой с другой, причем направляющая для сварочной проволоки выполнена в виде продольного отверстия на всю длину токопроводящей штанги (см., например, книгу Е.Н. Уколова. Автоматическая сварка, М.: Машгиз, 1960, с. 55).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention (prototype) is a welding head containing a conductive rod with a curved end, on which is mounted a collector tip, a guide for the welding wire and a flux-feeding pipe connected to the hopper-feeder and nozzle with a flow rate regulator air on the one hand and the receiving funnel on the other, and the guide for the welding wire is made in the form of a longitudinal hole for the entire length of the conductive rod and (see., eg, the book EN Ukolov. Automatic welding, M .: Mashgiz, 1960, p. 55).

Данная сварочная головка также не позволяет производить качественную сварку и наплавку в труднодоступных местах, например внутри трубы малого диаметра (до 60 мм) на удалении от края трубы свыше 200 мм. Кроме того, для каждой сварочной головки диаметр сварочной проволоки должен точно соответствовать диаметру продольного отверстия направляющей для сварочной проволоки, что при смене проволоки требует переналадки оборудования, а наличие направляющей, выполненной в виде продольного отверстия, усложняет процесс изготовления головки при ее большой длине. Еще одним недостатком прототипа является нарушение теплового режима сварки за счет остужения сварочной ванны воздушным потоком, подающим флюс, и, как следствие, снижения качества сварки (наплавки).This welding head also does not allow high-quality welding and surfacing in hard-to-reach places, for example, inside a pipe of small diameter (up to 60 mm) at a distance from the pipe edge over 200 mm. In addition, for each welding head, the diameter of the welding wire must exactly correspond to the diameter of the longitudinal hole of the guide for the welding wire, which requires equipment to be readjusted when changing the wire, and the presence of a guide made in the form of a longitudinal hole complicates the manufacturing process of the head with its long length. Another disadvantage of the prototype is a violation of the thermal regime of welding due to the cooling of the weld pool by the air flow that supplies the flux, and, as a result, lower quality of welding (surfacing).

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения возможности сварки и наплавки в труднодоступных местах, повышения качества сварки (наплавки) и упрощения процесса изготовления сварочной головки.The present invention solves the problem of providing the possibility of welding and surfacing in hard to reach places, improving the quality of welding (surfacing) and simplifying the manufacturing process of the welding head.

Для решения поставленной задачи в сварочной головке, содержащей токопроводящую штангу с изогнутым концом, на котором закреплен токосъемный наконечник, направляющую для сварочной проволоки и флюсоподающую трубу, соединенную с бункером-питателем и форсункой с регулятором расхода сжатого воздуха с одной стороны и приемной воронкой с другой, согласно изобретению второй конец токопроводящей штанги зеркально (аналогично первому) изогнут в противоположную сторону, радиусы изгибов концевых участков токопроводящей штанги составляют не менее 40 мм, а их суммарная угловая величина дуги окружности не превышает 160°, направляющая для сварочной проволоки выполнена в виде спиральной оплетки, которая уложена в продольную канавку токопроводящей штанги и закреплена в ней с помощью шпонки и хомутов, причем концы спиральной оплетки вставлены в отверстия, выполненные в концевых участках токопроводящей штанги и связанные с продольной канавкой, а к верхней части приемной воронки подключен воздуховод для отвода потока воздуха из зоны сварки.To solve this problem, in a welding head containing a conductive rod with a curved end, on which a collector tip is mounted, a guide for the welding wire and a flux supply pipe connected to the hopper-feeder and nozzle with a compressed air flow regulator on one side and a receiving funnel on the other, according to the invention, the second end of the conductive rod is mirrored (similar to the first) in the opposite direction, the bending radii of the end sections of the conductive rod are at least 40 mm, and their total angular value of the circular arc does not exceed 160 °, the guide for the welding wire is made in the form of a spiral braid, which is laid in the longitudinal groove of the conductive rod and secured in it using dowels and clamps, the ends of the spiral braid inserted into the holes, made in the end sections of the conductive rod and connected with the longitudinal groove, and an air duct is connected to the upper part of the receiving funnel to divert the air flow from the welding zone.

Известно, что при прохождении сварочной проволоки через изогнутый канал сварочной головки сварочная проволока деформируется и выходит из канала не прямолинейно, а также изогнутой. Это осложняет позиционирование головки относительно сварочной ванны и дестабилизирует сварочный процесс, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества сварки (наплавки). Избежать это позволяет предварительная деформация проволоки в обратную сторону, в частности, путем изгиба другого конца токопроводящей штанги аналогично первому, только в обратную сторону (зеркально).It is known that when the welding wire passes through the curved channel of the welding head, the welding wire is deformed and exits the channel not straight-line, but also curved. This complicates the positioning of the head relative to the weld pool and destabilizes the welding process, which ultimately leads to a deterioration in the quality of welding (surfacing). This can be avoided by preliminary deformation of the wire in the opposite direction, in particular, by bending the other end of the conductive rod similarly to the first, only in the opposite direction (mirror).

Экспериментально установлено, что сварочная проволока стабильно, без заеданий, подается в зону сварки при следующих геометрических параметрах изогнутых участков токопроводящей штанги: радиусе изгиба каждого участка не менее 40 мм и суммарной угловой величине дуги окружности обоих участков, равной не более 160°.It was experimentally established that the welding wire is stably, without jamming, fed into the welding zone with the following geometric parameters of the curved sections of the conductive rod: the bending radius of each section is at least 40 mm and the total angular value of the arc of the circumference of both sections is not more than 160 °.

Оптимальная геометрия изогнутых участков штанги зависит от жесткости сварочной проволоки и, прежде всего, ее физико-механических свойств и диаметра. Так, например, при использовании проволоки с более высокими прочностными характеристиками и большим диаметром для обеспечения стабильности подачи сварочной проволоки требуется геометрия изогнутых участков с более высоким радиусом изгиба и меньшей суммарной величиной дуги окружности.The optimal geometry of the bent sections of the rod depends on the rigidity of the welding wire and, above all, its physical and mechanical properties and diameter. So, for example, when using a wire with higher strength characteristics and a large diameter, to ensure the stability of the supply of the welding wire, the geometry of bent sections with a higher bending radius and a smaller total arc circle is required.

Для сварки и наплавки в труднодоступных участках, например внутри трубы на большом расстоянии от кромки, применяется токопроводящая штанга соответствующих размеров (на практике до 1000 мм и выше). Известно, что выполнение сплошного канала малого диаметра является большой проблемой. Для упрощения процесса изготовления таких каналов предложено протяженный внутренний участок канала выполнять открытым, в виде паза. Кроме того, это упрощает процесс сборки гибкой спирали со штангой.For welding and surfacing in hard-to-reach areas, for example, inside a pipe at a large distance from the edge, a conductive rod of appropriate sizes is used (in practice, up to 1000 mm and above). It is known that the implementation of a continuous channel of small diameter is a big problem. To simplify the manufacturing process of such channels, it is proposed that the extended internal portion of the channel be open in the form of a groove. In addition, this simplifies the process of assembling a flexible spiral with a boom.

Другим условием стабильности подачи сварочной проволоки является наличие внутри штанги гибкой направляющей для сварочной проволоки, выполненной в виде спиральной оплетки с внутренним диаметром, соответствующим диаметру сварочной проволоки. Кроме того, отсутствие такого канала позволяет использовать только проволоку одного диаметра.Another condition for the stability of the welding wire feed is the presence of a flexible guide for the welding wire inside the rod, made in the form of a spiral braid with an inner diameter corresponding to the diameter of the welding wire. In addition, the absence of such a channel allows the use of only wire of the same diameter.

Важным элементом заявляемого объекта является наличие воздуховода для отвода излишков воздуха, образующегося при подаче флюса, из зоны сварки. Это позволяет сохранить необходимый тепловой баланс в сварочной ванне, что особенно важно при сварке (наплавке) материалов, требующих предварительного или сопутствующего подогрева, например теплоустойчивых сталей.An important element of the claimed object is the presence of an air duct for the removal of excess air generated during the supply of flux from the welding zone. This allows you to maintain the necessary heat balance in the weld pool, which is especially important when welding (surfacing) materials requiring preliminary or concurrent heating, for example heat-resistant steels.

Сущность изобретения поясняется описанием его конструкции и чертежами, где:The invention is illustrated by a description of its design and drawings, where:

на фиг. 1 изображен продольный разрез сварочной головки,in FIG. 1 shows a longitudinal section of a welding head,

на фиг. 2 показан поперечный разрез по сечению А-А.in FIG. 2 shows a cross section along section AA.

Сварочная головка содержит токопроводящую штангу 1 с токосъемным наконечником 2, направляющую для сварочной проволоки 3 и флюсоподающую трубу 4, соединенную с бункером-питателем (не показан) и форсункой 5 с регулятором 6 расхода воздуха с одной стороны и приемной воронкой 7 с другой. К верхней части приемной воронки 7 подключен воздуховод 8 для отвода из зоны сварки потока воздуха, транспортирующего флюс.The welding head contains a conductive rod 1 with a collector tip 2, a guide for the welding wire 3 and a flux supply pipe 4 connected to a hopper-feeder (not shown) and a nozzle 5 with an air flow regulator 6 on one side and a receiving funnel 7 on the other. An air duct 8 is connected to the upper part of the receiving funnel 7 to divert the flow of air transporting the flux from the welding zone.

Концевые участки токопроводящей штанги 1 зеркально изогнуты в противоположные стороны, при этом радиусы обоих изгибов составляют не менее 40 мм, а их суммарная угловая величина дуги окружности не превышает 160°.The end sections of the conductive rod 1 are specularly bent in opposite directions, while the radii of both bends are at least 40 mm, and their total angular value of the circular arc does not exceed 160 °.

Направляющая для сварочной проволоки 3 выполнена в виде спиральной оплетки, уложена в продольную канавку 9 токопроводящей штанги 1 и закреплена в ней с помощью шпонки 10 и хомутов 11, причем концы спиральной оплетки 3 вставлены в отверстия 12, выполненные в концевых участках токопроводящей штанги 1. Флюсоподающая труба 4 и токопроводящая штанга 1 изолированы между собой посредством втулок 13.The guide for the welding wire 3 is made in the form of a spiral braid, laid in the longitudinal groove 9 of the conductive rod 1 and secured to it using the keys 10 and clamps 11, and the ends of the spiral braid 3 are inserted into holes 12 made in the end sections of the conductive rod 1. Flux-feeding the pipe 4 and the conductive rod 1 are isolated among themselves by means of bushings 13.

Сварочная головка работает следующим образом.The welding head operates as follows.

Сварочную головку закрепляют на исполнительном агрегате, например на вертикальной сварочной колонне, и соединяют с одним из полюсов сварочного источника, бункером-питателем флюса и трубопроводом сжатого воздуха.The welding head is fixed on the actuator, for example, on a vertical welding column, and connected to one of the poles of the welding source, a flux feed hopper and a compressed air pipeline.

Для начала сварочного процесса производят заполнение флюсом зоны сварки. Флюс из бункера-питателя самотеком поступает на вход флюсоподающей трубы 3, а затем воздушным потоком с помощью форсунки 5 с регулятором 6 расхода воздуха в приемную воронку 7 и далее в зону сварки.To start the welding process, the welding zone is filled with flux. The flux from the hopper-feeder by gravity enters the inlet of the flux-feeding pipe 3, and then by the air flow using the nozzle 5 with the regulator 6 of the air flow into the receiving funnel 7 and then into the welding zone.

После заполнения зоны сварки слоем флюса инициируют сварочный процесс, т.е. включают сварочный ток, механизм подачи сварочной проволоки (не показан) и перемещают по определенной программе свариваемое или наплавляемое изделие. Одновременно с помощью регулятора 6 расхода воздуха производят регулировку расхода флюса, который зависит от многих факторов, прежде всего от режимов сварки (сварочного тока, скорости сварки), марки флюса и сварочных материалов.After filling the welding zone with a flux layer, a welding process is initiated, i.e. include welding current, a welding wire feed mechanism (not shown), and a welded or deposited product is moved according to a specific program. At the same time, with the help of the air flow regulator 6, the flux consumption is adjusted, which depends on many factors, primarily on the welding conditions (welding current, welding speed), brand of flux and welding materials.

Наклонное расположение токопроводящей штанги 1 и подача флюса потоком воздуха позволяют вести процесс сварки или наплавки в труднодоступных местах. Диаметр трубы или размер щелевого отверстия изделия, внутренняя поверхность которых подвергается сварке или наплавке, лимитируется габаритами сварочной головки и углом ее наклона к оси изделия. На практике диаметр трубы или размер щелевого отверстия может быть всего 60 мм, а длина проникновения сварочной головки внутрь изделия, которая ограничивается длиной сварочной головки, на практике достигает 1500 мм.The inclined arrangement of the conductive rod 1 and the supply of flux to the air stream allow the process of welding or surfacing in hard to reach places. The diameter of the pipe or the size of the slit hole of the product, the inner surface of which is subjected to welding or surfacing, is limited by the dimensions of the welding head and the angle of its inclination to the axis of the product. In practice, the diameter of the pipe or the size of the slit hole can be only 60 mm, and the penetration length of the welding head into the product, which is limited by the length of the welding head, in practice reaches 1500 mm.

Наличие в верхней части воронки 7 воздуховода 8 позволяет производить отток воздуха из зоны сварки, подаваемого форсункой 5 в флюсоподаюшую трубу 4, и стабилизировать равномерность подачи флюса, а также тепловой режим сварочного процесса.The presence of an air duct 8 in the upper part of the funnel 7 allows the outflow of air from the welding zone supplied by the nozzle 5 to the flux supply pipe 4 and to stabilize the uniformity of the flux supply, as well as the thermal regime of the welding process.

Заявляемое изобретение позволяет производить сварку и наплавку в труднодоступных местах, повысить качество сварки (наплавки) и упростить процесс изготовления сварочной головки.The claimed invention allows welding and surfacing in hard to reach places, to improve the quality of welding (surfacing) and to simplify the manufacturing process of the welding head.

Claims

A welding head comprising a conductive rod with a curved end, on which a collector tip is mounted, a guide for the welding wire located in the rod and a flux supply pipe having a nozzle with a compressed air flow regulator located on one side of the pipe and a receiving funnel located on the other side pipe, while said pipe is made with the possibility of connection with the hopper-feeder flux, characterized in that the second end of the conductive rod is made mirror-curved in the opposite side relative to the mentioned end with a collector tip, and the bending radii of both end sections of the conductive rod are not less than 40 mm, and their total angular value of the circular arc does not exceed 160 °, while the guide for the welding wire is made in the form of a spiral braid, which is laid in the longitudinal groove of the conductive rod and secured to it with the help of dowels and clamps, the ends of the spiral braid are inserted into the holes made in the end sections of the conductive rod and the connection nye with a longitudinal groove, and the upper part of the receiving hopper is connected duct for discharging the air flow from the weld zone.