SU1412901A1 - Горелка дл сварки неплав щимс электродом в защитных газах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к дуговой сварке в защитных газах, Цель изобретени  - повьшение надежности газовой защиты при сварке на открытых площадках. На наружной поверхности сопла 7 выполнен кольцевой паз 13 и в нем посредством штифтов-шпилек 4 установлена кольцева  насадка 15, свободно поворачивающа с .относительно сопла 7 и электрода 4 вместе с укрепленными на ней диаметрально противоположно направл ющими лотками 16 и 17. В лотках J6 и 17 закреплены гибкие шланги 18 и 9 дл  отсоса аэрозол  из зоны сварки и дл  подвода дополнительного потока газа при сварке на ветру соответственно. Защитный газ из шланга 19 подаетс  против ветра. При изменении направлени  ветра положение насадки J5 легко мен етс  поворотом ее в ту или другую сторону. 5 ил.

Description

а

( Р Г

Изобретение относитс  к дуговой сварке в защитных газах, в частности к горелкам дл  сварки неплав щимс  электродом в защитных газах,

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние надежности газовой защиты при . сварке на открытых площадках.

На фиг.1 показана горелка, общий вид; на фиг.2 положение трехходового крана при подаче всего потока за - щитного газа через сопло горелки; на фиг.З - положение трехходового крана при подаче всего потока защитного га- за по дополнительному каналу; на фиг.4 - положение трехходового крана при предварительном подогреве свариваемого издели ; на фиг,5 - схема работы крана, регулирующего скорость отсоса выделений из зоны сварки.

Горелка дл  сварки в защитных газах содержит целый цилиндрический корпус 1, переход щий со стороны нижнего торца в усеченный конус, установленную в нем с образованием га зовой камеры 2 цангу 3, в коничес- кой части которой закрепл етс  неплав щийс  электрод 4, а в цилиндрической части цанги вьтолнен осевой га зоподвбд щий канал 5 и соедин ющие с ним газовую камеру 2 конические ра диальньш кансшы 6, постепенно расшир ющиес  в направлении движени  газа к выходным отверсти м,

На наружной цилиндрической поверх ности корпуса J выполнена права  резьба.,, .что позвол ет навернуть на него сопло 7, а на нижней -части выполнена кольцева  выточка, образующа с внутренней поверхностью сопла коль цевую газовую полость 8, На уровне этой полости в стенках корпуса 1 выполнены конические радиальные каналы 9, соедин ющие полость 8 с газовой камерой 2 и постепенно расшир ю- щиес  по направлению движени  газа к выходным отверсти м. Суммарна  площадь поперечных сечений выходных отверстий в корпусе в 1,21-1,69 раза больше суммарной площади попЪречных сечений выходных отверстий радиальных каналов 9 и больше суммарной площади поперечных сечений выходных отверстий радиальных каналов 6,

Осевые линии радиапьных каналов в корпусе и в цанге наход тс  в разных плоскост х, проход щих через ось головки .

с Q 5 п

5

При расположении, радиальных каналов в корпусе и в цанге в разных плоскост х у вектора скорости газового потока, протекающего в кольцевой камере 2, кроме радиальной составл ющей , по вл етс  тангенциалззна  (окружна ) составл юща . Кроме того, расположение каналов 9 в корпусе и каналов 6 в цанге на разных уровн х по высоте создает у вектора газового потока в камере 2 еще одну вертикальную составл ющую,. Наличие этих вертикальной и в особенности тангенциальной составл ющей у вектора скорости газа, вытекающего через каналы 6 в цанге, обеспечивает устранение в камере 2 застойных зон и более равномерное заполнение зтой кольцевой полости газом по всей окружности кольца, а следовательно, и более полную защиту конца электрода 4,присадочного прутка и зоны сварки, равномерную со всех сторон.

Коническа  форма радиальных кана- . лов 9 и 6 и соотношение суммарных площадей поперечных сечений выходных отверстий, равное 1,21-J,69, заметно снижают турбулентность потока, потери скорости в газовой камере и сопле горелки, повышают жесткость газовой струи, что позвол ет без примерени  шлангов дополнительного защитного газа и шлангов отсоса производить сварочные работы при ветре до 5 м/с без защитных ветровых устройств. Использование же направленного против ветра потока дополнительного защитного газа и системы отсоса аэрозол  (векторы скоростей кото рых суммируютс ) обеспечивает качественную защиту при ветре 8-10 м/с и более.

Увеличение диаметра каналов 9 в стенках корпуса на 10-30% по сравнению с д 1аметром каналов 6 в цанге . приводит к дополнительному снижению по сравнению с известными горелками гидравлических сопротивлений, при движении газа в камере 2 и увеличению скорости движени  газа в полости сопла 8 в 1,21-1,69 раза, .что соответствует относительному увеличению суммарной площади каналов 9 по срав- нeниюL с суммарной площадью каналов 6,

Это конструктивное изменение позвол ет с ущественно повысить жесткость струи защитного газа и надежность защиты зоны сварки при работе

предлагаемой горелки по сравнению с известными.

Изменение величины кинематической энергии защитного газа при прохождёWl- W

2g быть определено уравнением

„г г)

„W. P,v,-P,V,-lpdV- Ц,

НИИ его через горелку

может

где Р, и V,

у,

Vz

I PdV

v« 1„

давление и объем газа в-камере 2;

соответственно в полос- , ти 8;

работа, св занна  с расширением газа;

работа, затрачиваема  газом на преодоление внутренних гидравличес ких сопротивлений.

При увеличении сечени  каналов 9 по сравнению с сечением каналов 6 в стенках цанги 3 уменьшаетс  величина внутренних сопротивлений Ig, и кинематическа  энерги  струи газа, выход щего из горелки, возрастает. Однако если увеличение сечени  каналов 9 будет слишком большим, то одно

ременно возрастает работа PdV,

-v затрачиваема  на расширение газа в

горелке, и в результате кинетическа  энерги  струи газа уменьшитс .

Таким образом, должно соблюдатьс  определенное соотношение между площадью сечений каналов 9 и каналов 6, Увеличение сечени  каналов 9 меньше, чем в 1,2) раза (по сравнению с сечением каналов 6), не позволит поучить достаточную скорость и жесткость газовой струи,

С другой стороны, увеличение сечени  каналов 9 более, чем в J,69 раза по сравнению с каналами 6, вызывает по вление в камере 2 -турбулентных возмущений, уменьшение в ней дав- лени , увеличение работы, св занной с расширением газа в горелке, что ухудшает надежность газовой защиты.

Кроме того, при больших диаметрах каналов снижаетс  конструктивна  прочность стенок корпуса горелки 1,

Повьшение полноты газовой защиты снижает парциальное давление в зоне сварки таких активных газов, как водород , азот и кислород и, следовательно , способствует получению более плотного наплавленного металла без

0

5

0

5

Глазовых пор, окислов и неметаллических включений. Повьш1аютс  механические свойства и улучшаетс  эстетический вид сварных соединений.

На верхней части внутренней поверхности корпуса 1 вьгполнена лева  резьба, с помощью которой корпус соедин етс  с токоподводом JO и канал 5 - с газоподвод щей системой II, Верхн   наружна  часть корпуса 1, токо- подвод JO и наружна  часть сопла 7, защищаютс  электроизол ционным слоем 12,

На нижней наружной конической поверхности сопла 7 выполнен кольцевой паз J3 и в нем с помощью движущихс  трех штифтов-шпилек 14 (оси которых между собой составл ют углы, равные 120 град) установлена кольцева  насадка 5, свободно поворачивающа с  относительно сопла 7 и оси электрода 4 вместе с укрепленными на ней диаметрально противоположно направл ющими лотками 16 и 17, Б лотках расположены гибкие шланги J8 дл  отсоса аэрозол  из зоны сварки 19 - дл  подвода дополнительного потока защитного газа при сварке на ветру. Позицией 20 обозначен сварной шов, над поверхностью которого расположен конец с выходным отверстием шланга 18,

На руко тке горелки выполнены краны-вентили, регулирующие скорость подачи основного и дополнительного .защитного газа, вентиль, регулирующий скорость отсоса газовоздущной смеси из зоны сварки, и кнопки управлени  дл  включени  сварочного тока и системы электроподогрева дополнительного защитного газа при сварке на морозе.

Распределение и регулирование расхода защитного газа обеспечиваетс  5 трехходовым краном 2J.

При установке стрежн  22 крана в дозицию А (подвод щий канал 23 сое- динен с каналом 24) весь защитный газ направл етс  по основному каналу через сопло горелки и дополнительного потока защитного газа нет,.Скорость основного потока газа регулируетс  частичным перекрытием канала 23 стержнем 22. Позици  А используетс  при работе горелки в закрытом помещении (в отсутствии ветра).

При установке стрежн  регул тора , в позицию В (подвод шлй канал 23 сое

0

5

0

0

5

динен с каналом 25) весь защитный газ направл етс  по дополнительному каналу 25 в шланг 19 и подаетс  над . поверхностью, подлежащей сварке, Б этом случае нет основного потока защитного газа через сопло горелки. Позици  В, напри мер, используетс  отрицательных температурах в тех случа х , когда необходимо производить предварительный или последующий подогрев свариваемого металла,подогретым защитным газом (дуга не горит), При установке стержн  регул то 129Q1 ,6

правлени  ветра нли положени  руко тки горелки в процессе сварки насадка легко вращалась в ту или иную сторону относительно оси электрода на значительный угол.

Перед началом сварки открывают вентиль отсасывающего шланга 26 (позици  Д), кран 21 дополнительного защит- 10 ного газа (позици  В), а при сварке на морозе включают кнопку электронагревател  газа. Дополнительный защитный газ направл ют против ветра и он должен омывать поверхность металла,

действию сварочной дуги и которую желательно нагреть до 120-160 С на щира 22 в позицию С (подвод щий канал 23 15 котора  в дальнейшем подвергаетс  воз- соединен с каналом 24 и каналом 25) защитный газ распредел етс  между

рину до 100 мм.

Затем регулируют скорость подачи 20

основным и дополнительным потоками в нектором соотношении в зависимости от степени перекрыти  телом сердечника каналов 24 и 25 Позици  С используетс  при работе горелки на открытой площадке, подверженной воздействию ветра и отрицательных температур .

Канал 26 предназначен-дл  регулировани  скоробти отсоса газовоздушной . смеси (аэрозол ) через шланг 18, При установке стержн  регул тора 27 в позицию Д (соединены каналы 28 и 29) отсасывающий шланг 18 соедин етс  с отсасьшающей -системой, причем скорость отсоса смеси аэрозол  регулируетс  в зависимости от силы ветра степенью перекрыти  отверсти  канала 28 стержнем регул тора 27.

Горелка работает следующим образом ,

.Дл  приведени  горелки в рабочее состо ние в полость корпуса 1 устанавливают цангу 3;И, вворачива  токо- подвод 0 во внутреннюю резьбу корпуса j слегка ее поджимают. Через нижнее отверстие цанги в нее ввод т вольфрамовый .электрод 4, на наруж- . ную резьбу корпуса поворачивают сопло горелки 7, после чего, установив вылет .электрода, обжимают цангу 3 до упора вращением токоподвода 10,

В кольцевой паз 13 на поверхности сопла 7 устанавливают кольцевую насадку 15 и поворачивают .ее в такое положение, при котором ось отсасьша:ю- щего шланга 18 совпадает с направлением ветра, а защитный газ из шланга 19 подаетс  против ветра. После этого насадку 15 слегка поджимают на сопле 7 штифтами-шпильками 34 таким образом, чтобы при изменении надополнительного защитного газа и скорость отсоса аэрозол  (направление векторов этих скоростей совпадает) таким образом, чтобы сумма этих скоростей примерно равн лась скорости

25 ветра, и поток основного защитного газа , вытекающего через сопло горелки, не отклон лс  ни в ту, ни в другую сторону. Это регулирование и дальнейша  работа горелки на открытой пло30 щадке производитс  при положени х кранов в позици х С и Д,(При работе в закрытом помещении кран 21 устанавливают в позицию А),

После того, как подготовка горелки

2g к сварке закончена, регулируетс  расход основного потока защитного газа. Конец вольфрамового электрода подвод т к месту сварки, кнопкой на руко тке включают сварочный ток и касани40 ем с отрьшом электрода от издели  возбуждают сварочную дугу.

Предложенна  горелка в сравнении с базовой горелкой дл  сварки неплав щимс  электродом в защитных газах и

45 другими известными горелками гарантирует более эффективную и полную газовую защиту сварочной ванны, электрода и присадочной проволоки при сварке на открытых площадках, в том числе

gQ при неблагопри тных погодных услови х (дождь, снег, ветер, отрицательные температуры),

По сравннкию с известными передвижными подогревающими устройствами,

gg которые подогревают металла здадалго до начала сварки и на рассто нии 300 мм и более от дуги, предложенна  горелка производит более концентрированный , экономичный и эффективный

действию сварочной дуги и которую желательно нагреть до 120-160 С на щикотора  в дальнейшем подвергаетс  воз-

Затем регулируют скорость подачи

дополнительного защитного газа и скорость отсоса аэрозол  (направление векторов этих скоростей совпадает) таким образом, чтобы сумма этих скоростей примерно равн лась скорости

ветра, и поток основного защитного газа , вытекающего через сопло горелки, не отклон лс  ни в ту, ни в другую сторону. Это регулирование и дальнейша  работа горелки на открытой площадке производитс  при положени х кранов в позици х С и Д,(При работе в закрытом помещении кран 21 устанавливают в позицию А),

После того, как подготовка горелки

к сварке закончена, регулируетс  расход основного потока защитного газа. Конец вольфрамового электрода подвод т к месту сварки, кнопкой на руко тке включают сварочный ток и касанием с отрьшом электрода от издели  возбуждают сварочную дугу.

Предложенна  горелка в сравнении с базовой горелкой дл  сварки неплав щимс  электродом в защитных газах и

другими известными горелками гарантирует более эффективную и полную газовую защиту сварочной ванны, электрода и присадочной проволоки при сварке на открытых площадках, в том числе

при неблагопри тных погодных услови х (дождь, снег, ветер, отрицательные температуры),

По сравннкию с известными передвижными подогревающими устройствами,

которые подогревают металла здадалго до начала сварки и на рассто нии 300 мм и более от дуги, предложенна  горелка производит более концентрированный , экономичный и эффективный

нагрев металла непосредственно в месте и в момент сварки. Теплом пшанга, подающего нагретый защитный газ, подогреваютс  также руки сварщика. , Повышение полноты газовой защиты снижает парциональное давление водо- рода, азота и кислорода в зоне сварки , 4to обеспечивает получение более плотного наплавленного металла без газовых пор, окислов и неметаллических включений. Повышаютс  механические свойства сварных швов и соединений .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   15 ны расшир ющимис  к выходному отвер стию, а суммарна  площадь поперечных сечений выходных отверстий радиальных каналов в корпусе в 1,21-1,69 р за больше суммарной площади попереч

   Горелка дл  сварки неплав щимс  электродом в защитных газах, содержаща  полый корпус с цилшздрической по- 20ных сечений выходных отверстий ра- верхностью, переход щей в коническуюдиальных каналов в цанге, при этом у рабочего торца, установленную вкольцева  насадка установлена на корпусе цангу, образующую с корпусомсопле с возможностью относительного камеру-дл  защитного газа, закреплен-поворота.

   В

   22 25 (доп. поток} 2J

   2 (осн. поток} Фиг. 2

   ,

   ное на корпусе сопло, полость которого соединена с камерой радиальными каналами, выполненными в стенке корпуса , газопровод, соединенный с рой радиальными каналами, вьтолненнй- ми в стенке цанги, отличаю щ а   с   тем, что, с целью повышени  надежности газовой защиты при

   0 сварке на открытых площадках,., она снабжена кольцевой насадкой с закрепленными на ней шлангами дл  отсоса аэрозол  и дл  подачи защитного газа, все радиальные каналы выполне-

   5 ны расшир ющимис  к выходному отверстию , а суммарна  площадь поперечных сечений выходных отверстий радиальных каналов в корпусе в 1,21-1,69 ра- за больше суммарной площади попереч0ных сечений выходных отверстий ра- диальных каналов в цанге, при этом кольцева  насадка установлена на сопле с возможностью относительного поворота.

   22 25 fdon. потоп}

   2 (осн. лоток) Фа2.41

   f

   отсас1(в: I cucme/ e 29

   Д

   Редактор Л.Повхан

   Составитель Г.Квартальнова Техред Л.Олийнык

   Заказ 3702/15

   Тираж 923

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   I 29

   Корректор Г,Решетник

   Подписное