SU1459855A1 - Устройство дл поперечных колебаний сварочной горелки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке и наплавке и может быть использовано в сварочных автоматах дл  поперечных колебаний сварочной горелки. Цель - обеспечение независимой регулировки амплитуды и радиуса колебаний . Устройство содержит приводы 3 и , 11 дл  вращени  и перемещени  кулачка 5 с измен ющимс  эксцентриситетом вдоль оси, параллельной оси горелки. Устройство снабжено шарниром 18, выполненным с возможностью перемещени  вдоль двуплечего рычага 13. Шарнир 18 перемещаетс  в пазах неподвижной опоры. Устройство позвол ет регулировать скорость перемещени  горелки по дуге окружности, измен ть радиус колебаний, регулировать амплитуду колебаний в процессе сварки. 1 з,п. ф-лы, 13 ил. (Л ел 00 ел ел 17

Description

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при сварке и наплавке с колебани ми сварочной горелки. Целью изобретени   вл етс  обеспечение независимой регулировки амплитуды и радиуса колебаний.

На фиг. 1 представлено устройство дн  поперечных колебаний сварочной горелки, общ- .й ВИД} на фиг.. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - схема перемещени  шарнирной опоры и взаимодействи  двуплечего рычага с кулачком; на фиг. А - схема взаимодействи  двуплечего рычага с кулачком при отсутствии колебаний; на фиг. 5 - схема колебаний сварочной горелки при различных положени х опорного шарнира; на фиг. 6 - схема формировани  сварочной ванны при движении электрода по траектории с радиусом R,; на фиг. 7 - конфигураци  сварочной ванны при движении электрода по траектории с радиусом R ; на фиг. 8 - схема формировани  сварочной ванны при движении электрода по траектории с радиусом R « R на фиг. 9 - конфигураци  сварочной ванны при движении электрода по траектории с радиусом на фиг. 10 - сварочна  ванна по фиг, 7, поперечное сечениеi на фиг. П - сварочна  ван на по фиг, 9, поперечное сечение| на фиг, 12 - график зависимости амплитуды колебаний горелки от угла поворота кулачка i на фиг. 13 - график за- вис имости амплитуды колебаний горелки от перемещени  кулачка вдоль оси горелки..

Устройство содержит корпус 1, в котором установлен вал 2 с приводом 3 вращени . На валу 2 по щпонке 4 посажен кулачок 5, выполненный в виде цилиндра с осью вращени , наклонной к продольной оси горелки 6. При. этом эксцентриситет кулачка 5 колебаний зaвиcиf от его положени  в вертикальной плоскости. В верхней части кулачок 5 .имеет участок 7 без эксцентриситета и паз 8 дл  размещени  вилки 9, св занной с механизмом подъема и опускани  кулачка 5, состо щим из винта 10 и привода 11. Кулачок 5 контактирует своей профильной поверхностью с копирным роликом 12, предназначенным дл  передачи колебаний через двуплечий рычаг 13 с подвижной осью 14 вращени  на сварочную горел

0

5

0

5

D

35

40

45

50

55

ку 6, Копирный ролик 12 прижимаетс  к профильной поверхности кулачка 5 пружиной 15. Непосредственно у ко- пирного ролика 12 на двуплечем рьта- ге 13 размещена фиксирующа  опора 16 с роликом 17, при помощи которых рычаг 13 опираетс  на основание корпуса 1, Подвижна  ось 14 вращени , относительно которой совершает колебани  двуплечий рычаг 13, проходит через шарнир 18, имеющий гладкое отверстие в горизонтальной плоскости дл  прохощ1ени  двуплечего рычага 13 и отверсти  с резьбой в вертикальной плоскости: верхнее дл  ввинчивани  винта-цапфы 19, нижнее.дл  ввинчивани  цапфы 20. Шарнир 18 фиксируетс  в неподвижной опоре 21, закрепленной на корпусе 1 и содержащей направл ющие пазы 22 и 23. В направл ющих опоры 21 посредством паза 24 расположен резьбовой хвостовик 25, который фиксируетс  в данном положении гайкой 26. Внутри резьбового хвостовика 25 установлен винт-цапфа 19, Направл ющий паз 23 опоры 21 фиксирует цапфу 20, ввинченную в нижнюю часть шарнира 18. Горелка 6 содержит электг род 27,

Устройство работает следующим образом .

Электрод 27 подаетс  к месту сварки (наплавки) через сварочную горелку 6. Последн  , будучи жестко закрепленной на двуплечем рычаге 13, осуществл ет колебани , поворачива сь вокруг оси 14, проход щей через . оси винтов-цапф 19 и 20. Колебани  рычага 13 задаютс  вращающимс  кулачком 5, Рычаг 13 своим контактным роликом 12 посто нно прижимаетс  пружиной 15 к рабочей поверхности кулачка 5, Вращение кулачка осуществл етс  от отдельного привода 3 посредством приводного вала 2 и скольз щей шпон- ки 4. Опора 16 своей массой уравновешивает массу сварочной горелки 6 при максимальном удалении от нее шарнира Т8. При повороте двуплечего ры чага 13 опора 16 перекатываетс  по основанию корпуса 1 контактным роликом 17. При этом амплитуда колебаний зависит от двух факторов: величины радиуса колебаний R сварочной горелки 6 и положени  кулачка 5 в вертикальной плоскости, характеризуемого высотой И, Изменение амплитуды колебаний в зависимости от кулачка 5

св зано с изменением его эксцентристета . На схемах (фиг. 4 и фиг. 5) показано взаимодействие двуплечего рычага 13 с кулачком 5 при различны положени х кулачка 5 и шарнира 18. Сечение рабочей, поверхности кулачка 5 (фиг. 4) заштриховано при Н 0. данном сечении осуществл етс  кон-. такт двуплечего рычага 13 через ко- пирный ролик 12 с образующей поверхностью кулачка 5. В этом случае эксцентриситет равен нулю (е 0) и, следовательно, вращение кулачка 5 н приводит к колебани м двуплечего рычага 13 при любых значени х радиуса R. Сечение рабочей поверхности кулака 5 заштриховано (фиг. 5) при его подъеме на высоту Н Н.,. При таком положении кулачка 5 контакт копирно го ролика 12 двуплечего рычага 13 осуществл етс  с образующей кулачка 5, имеющей эксцентриситет е е , что приводит к колебани м двуплечего рычага вокруг шарнира 18 с амплитудои , завис щей от радиуса колебаний R. Например,, при определенном значении величины подъёма кулачка 5Н Н при R амплитуда колебаний сварочной горелки равна А , (фиг. 5), а при R AI.

При движении электрода 27 по дуге окружности радиуса (фиг. 6), возникает поток в элементарном объеме жидкого металла 28, образовавшемс  в ак тивной зоне плавлени  непосредственно под сварочной дугой и направленном в сторону, противоположную вектору скорости перемещени  электрода 27, а затем образуетс  результирую- ,щий поток. Между вектором скорости перемещени  элементарного объема металла пр мой, параллельной границе проплавлени  основного металла, образуетс  угол с,(угол встречи потока с границей основного металла) . Угол о( определ ет услови  взаимодействи  потока элементарного объема перегретого жидкого металла с твердой стенкой нерасплавленного металла и существенно вли ет на формирование общего результирующего потока металла в сварочной ванне. Тепловые и гидродинамические услови  в элементарном объеме жидкого металла характеризуютс  высокими значени ми температуры и скорости движени  расплавленного металла, поэтому угол встречи потока с границей основного

10

15

20

25

« h

30

0

металла существенно вли ет на услови  теплообмена на границе сплавлени  и массообмена в сварочной ванне и определ ет ее конфигурацию 29, а также качество формировани , состав и свойства наплавленного метал- ла. При движении электрода 27 по дуге окружности радиуса Rj(R.;. RI) угол с/ , образованный между вектором скорости перемещени  элементарного объема металла г, и пр мой, параллельной границе проплавлени  основного металла, меньше угла с, . Изменение угла о по сравнению с о{, существенно вли ет на процесс взаимодействи  потока в элементарном объеме жидкого металла с твердой стенкой нерасплавленного основного металла и приводит к изменению результирующего потока металла в сварочной ванне . При этом существенно измен етс  конфигураци  сварочной ванны (фиг. 8 и 9), Кроме того, уменьшение радиуса колебаний электрода при прочих неизменных параметрах, приводит к уменьшению ширины сварочной ванны, увеличению времени пребьшани  сварочной дуги вблизи линии сплавлении (в плоскости наплавки) и изменению формы проплавлени  () в поперечном сечении (фиг. 10 и 11), В общем случае зона проплавлени  в поперечном сечении характеризуетс  максимальной , мин

пр и минимальной h пр глубинами проплавлени . Увеличение времени пребывани  дуги вблизи линии сплавлени , вызванное уменьшением радиуса колебаний электрода, приводит к ухудшению стабильности проплавлени  в поперечном сечении, т.е. увеличению 4h

, u т. -

n np - h np . Таким образом, изме5

0

5

нение радиуса колебаний электрода при неизменных других параметрах режима приводит к изменению всех характеристик сварочной ванны и зоны проплавлени , качества формировани  наплавленного металла, его состав и свойств. Эффект вли ни  радиуса капе- баний увеличиваетс  с увеличением амплитуды. Исход  из этого,.устройства дл  колебаний электрода должны обеспечивать возможность независимого регулировани  в широких пределах радиуса и амплитуды колебаний электрода .

Амплитуда колебаний сварочной горелки при посто нном радиусе R имеет пр мо пропорциональную зависимость от

высоты подъема кулачка 5 (фиг. 13) и достигает максимального значени  при Н , Эта зависимость дл  минимального радиуса вьфажена пр мой 3 а дл  максимального радиуса - пр мой 33. Амплитудные характеристики процесса колебаний в зависимости от координат генератора при различных радиусах могут быть выражены семейст- floM пр мых, наход щихс  между пр мыми 32 и 33. Радиус колебанийК сварочной горелки 6 зависит от положени  подвижного шарнира 18 и колеблетс  от К,„ до (. 3 и 3). При посто нном положении шарнира 18 и кулачка 5 в случае Н 7 О координаты сварочной горелки завис т от угла поворота « кулачка 5 (фиг. 5 и 12). Максимальное отклонение сварочной горелки 6 при вращении кулачка 5 имеет место при i Г/2 и tf З/2 Jf (фиг. 12). Координаты экстремальных точек С и D завис т от радиуса и определ ют амплитуду колебаний сварочной горелки.

Исп«5льзу  график (фиг. 13), зна  радиус колебаний R и координаты кулачка 5 Н, можно определить амплитуду колебаний А сварочной горелки. Из графика видио, что изменение амплитуды при посто нных координатах кулачка 5 может быть достигнуто за счет изменени  радиуса. Например, при координатах генератора Н Н величина амплитуды при минимальном радиусе R R.

. равна AJ, а при максимальном радиусе - A. При посто нном радиусе изменение амплитуды колебаний осуществл етс  за счет изменени  координат .кулачка 5. При радиусе R изменение координат кулачка 5 от О до Н j приводит к увеличению амплитуды колебаний от О до

AV

Особый случай представл ет изменение радиуса колебаний при посто нной амплитуде. Дл  того, чтобы изменение радиуса колебаний не привело к изменению амплитуды, необходимо соответствукнцим образом изменить координаты кулачка 5. При изменении радиуса колебаний от Rд,н до R макс

1. Устройство дл  поперечных колебаний сварочной горелки по дуге окружности с переменным радиусом содержащее кулачок с приводом враjpia поддержани  амплитуды на посто нном значении, например А А4, необ- 55 , св занный через двуплечий ры- ходимо координаты кулачка 5 изме- чаг со сварочной горелкой, о ,т л и - нить с Н до Hj (фиг. 13).чающеес  тем, что, с щшью

Дл  получени  симметричных коле-обеспечени  независимой регулировки

баний относительно линии перемеще-амплитуды и радиуса колебаний, оно

ни  сварочного автомата производ тс  настройка устройства. Настройка осуществл етс  на участке 7 кулачка 5, имеющим эксцентриситет, равный нулю.

Перемещение кулачка 5 вдоль оси вращени  осуществл етс  от отдапьно- го привода 11 при помощи винта 10 и

вилки 9, вход щей в паз 8. Дл  контрол  величины амплитуды колебаний на корпусе 1 имеетс  Ькала, а на вилке 9 - указывающа  стрелка. Радиус колебаний измен етс  следующим

5 способом: опускаетс  винт-цапфа. 19 и гайка 26, шарнир 18 перемещаетс  в пазах 22 и 23 неподвижной опоры 21 и фиксируетс  снова гайкой 26. Винтом-цапфой 19 в шарнире 18 фйкси

0 РУетс  двуплечий рычаг 13.

V Устройство позвол ет в широких пределах управл ть скоростью пере- . мещенич сварочной горелки по дуге окружности, измен ть радиус колеба5 НИИ, регулировать амплитуду в процессе сварки или наплавки при посто нном радиусе. Регулирование тех- . нологических и кинематических параметров обеспечивает управление фор0 мированием .сварочной ванны и наплавленного металла, позвол ет получить рабочую поверхность различной кoнфигjфaции (применение предлагаемого устройства обеспечивает, напри25 мер, реализацию способа изготовлени  прокатного валка с нанесением профилированной по синусоидальному закону рабочей поверхности).

Устройство позвол ет восстанавли40 вать и изготавливать технологическое оборудование с различным компле ксом свойств рабочей поверхности, обеспе- .чиванлцим увеличение производительности и улучшение условий его работы, 45 Устройство предназначено дл  работы в комплекте с серийным сварочным оборудованием .

50

Claims (2)

1. Устройство дл  поперечных колебаний сварочной горелки по дуге окружности с переменным радиусом содержащее кулачок с приводом вра55 , св занный через двуплечий ры- чаг со сварочной горелкой, о ,т л и - чающеес  тем, что, с щшью

снабжено неподвижной опорой с направл ющими пазами, а двуплечий рычаг снабжен шарниром устанобленным с возможностью перемещений и фиксировани  в направл ющих пазах относительно двуплечего рычага, кулачок выполнен цилиндрическим с осью вращени , нак;- лоненной к продольной оси горелки, и

8

установлен с возможностью перемещени  параллельно оси горелки,

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающеес  тем, что шарнир снабжен резьбовым хвостовиком с гайкой , расположенными в направл ющем пазу неподвижной опоры, и винтом-цап- Фоу, расположенным внутри хвостовика.

It

X

J8

Фиг.З

А-А

Ю

Фие.2

27

Фиг.6

Фиг.7

Фиг. 5

/ -

-

Ф1И.9

Составитель П.Пенчук Редактор И.Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Заказ 397/13 Тираж 892 , Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

л

Фи. 1Z