SU1738531A1 - Устройство дл подачи сварочной проволоки - Google Patents

Abstract

Использование: при наплавке, а именно в устройствах дл  подачи наплавочной электродной или присадочной проволоки в зону горени  электрической дуги, например при высокоскоростной аргонодуговой наплавке деталей. Сущность изобретени : кассета 2 с проволокой 3 крепитс  непосредственно на валу электродвигател  1 и вращаетс  вместе с ним. Проволока 3 проходит через направл ющую втулку 4, закрепленную через подшипник качени  в верхней части механизма подачи. Две пары подающих роликов 7 выполнены в виде шарикоподшипников. Каждый из роликов закреплен в поворачивающейс  вилке 8, / (Л С GO 00 СЛ CJ

Description

поджимаемой пружиной 10 к проволоке. Все вилки 8 через поводки соединены с поворотным диском 13. Ось вращени  диска 13 перпендикул рна направлению подачи проволоки. Диск имеет в своих квадрантах фигурные вырезы, в которые вход т поводки соответствующих вилок.

Фигурные вырезы диска выполнены по двум окружност м, центры которых наход тс  на оси, лежащей в плоскости вращени  диска, параллельной ос м вилок и равноудаленной от них. Диаметр окружности равен рассто нию между ос ми вилок. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относитс  к наплавке, а именно к устройствам дл  подачи наплавочной электродной или присадочной проволоки в зону горени  электрической дуги, например, при высокоскоростной аргоноду- говой наплавке деталей.

Известно устройство дл  подачи проволоки , в котором проволока подаетс  за счет защемлени  между двух цилиндрических вращающихс  роликов. Однако в этом устройстве сама проволока не вращаетс  вокруг своей оси из-за отсутстви  механизма вращени  проволоки, что исключает возможность использовани  этого устройства дл  высокоскоростной аргонодуговой наплавки .

Известно устройство дл  подачи сварочной проволоки, в котором проволокопо- дающий механизм из цилиндрических вращающихс  роликов укреплен на платформе , жестко соединенной с полым валом электродвигател . Проволока подаетс  в зону горени  дуги, враща сь вокруг своей оси вместе с валом электродвигател  и платформой . Недостатком устройства  вл етс  сложность конструкции, больша  масса вращающихс  неуравновешенных деталей, что делает невозможным придание проволоке вращени  с большой частотой, необходимой дл  осуществлени  процесса высокоскоростной аргонодуговой наплавки . Еще одним недостатком устройства  вл етс  отсутствие в нем кассеты с запасом проволоки, что не позвол ет вести процесс наплавки длительное врем  без остановки дл  заправки проволокой.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  планетарный проволокоподающий механизм , в котором проволока проходит через полый вал электродвигател  к планетарным роликам. Ролики расположены под углом к оси проволоки (направлению подачи проволоки) и в процессе обкатки проволоки, создают осевое усилие, проталкивающее проволоку в зону горени  дуги. Этот механизм проще по конструкции и компактнее аналогов, в нем можно регулировать усилие проталкивани  проволоки за счет автоматического поддержани  заданного усили  прижати  роликов. Сварочна  проволока за счет конструкции механизма подвержена крутильным колебани м, обеспечивающим

надежную подачу проволоки. Применительно к использованию в процессе высокоскоростной аргонодуговой наплавки, планетарный проволокоподающий механизм имеет незавершенность технического

решени . Так, процесс высокоскоростной аргонод/говой наплавки характеризуетс  тем, что электрическа  дуга в среде аргона горит между вольфрамовым электродом и вращающейс  с большой линейной скоростью (0,5-1,0 м/с) цилиндрической деталью. В зону горени  дуги подаетс  и прижимаетс  к детали с определенным осевым усилием , вращающа с  с большой частотой, проволока (45-1000 1). В месте контактировани  проволоки с деталью образуетс  мик- росварочна  ванна. Этот процесс обеспечивает при хорошем качестве наплавки повышение производительности по площади поверхности, наплавл емой в единицу времени в 6-10 раз и уменьшение удельных энергозатрат и тепловвода в деталь в 2-3 раза по сравнению с обычной аргонодуговой наплавкой. В планетарном проволокоподающем механизме проволока

имеет лишь крутильные колебани , но не вращаетс , что исключает возможность использовани  этого механизма дл  осуществлени  высокоскоростной аргонодуговой наплавки.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности процесса аргонодуговой наплавки и качества наплавл емого сло  за счет обеспечени  возможности осуществлени  непрерывного процесса высокоскоростной аргонодуговой наплавки.

Цель достигаетс  тем, что предлагаемое устройство содержит вращающуюс  кассету, св занную с электродвигателем, установленный за кассетой проволокоподающий механизм, включающий два прот гивающих ролика, установленных друг против друга в корпусе проволокоподающе- го механизма таким образом, что их оси

вращени  скрещиваютс  под острым углом к направлению подачи проволоки, при этом корпус с роликами расположен между центрирующей втулкой и наплавочным мундштуком .

В предлагаемом устройстве кассета с проволокой закреплена непосредственно на валу электродвигател  со стороны корпуса проволокоподающего механизма и ее ось вращени  совмещена с осью канала подачи проволоки, при этом центрирующа  втулка закреплена непосредственно в верхней части корпуса проволокоподающего механизма посредством подшипника качени , а в вышеуказанном корпусе последовательно по каналу подачи проволоки размещена дополнительна  пара прот гивающих роликов , причем каждый из роликов обеих пар выполнен из шарикоподшипника, закрепленного в поворотной вилке, ось вращени  которой перпендикул рна направлению подачи проволоки, при этом вилка св зана с боковой стенкой корпуса при помощи отжимной пружины и регулировочного винта, причем вилки обеих пар роликов посредством поводков соединены с общим механизмом поворота в виде диска, установленного сбоку корпуса проволокоподающего механизма , причем ось вращени  диска перпендикул рна направлению подачи проволоки, а диск имеет в своих квадрантах фигурные вырезы, в которые вход т поводки соответствующих вилок. Фигурные вырезы диска выполнены по двум окружност м, центры которых наход тс  на оси, лежащей в плоскости вращени  диска, параллельной ос м вилок и равноудаленной от них, причем диаметр окружности равен рассто нию между ос ми вилок, а рассто ние между центрами окружностей равно рассто нию между плоскост ми поворота осей поводков вилок.

На фиг. 1 представлено устройство дл  подачи вращающейс  проволоки с разрезом по кассете, центрирующей втулке, вилке с шарикоподшипником; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение С-С на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг. 6 - геометри  фигурных вырезов на диске.

На валу электродвигател  1 жестко крепитс  кассета 2 с запасом проволоки 3. Конец проволоки проходит через центрирующую втулку 4 с отверстием в форме усеченного обратного конуса. Коническое отверстие необходимо дл  того, чтобы уменьшить величину (концентрацию) усили  прижати  проволоки 3 к втулке 4 в точке т, при такой конструкции давление проволоки 3 от силы ее упругости на втулку 4

более равномерно распредел етс  на всю длину втулки 4. Втулка 4 впрессована во внутреннее кольцо подшипника 5 качени , который наружным кольцом закреплен в

корпусе 6. При работе устройства проволока 3, враща сь, приводит во вращение с той же частотой втулку 4 с внутренним кольцом подшипника 5, при этом трение скольжени  между втулкой 4 и проволокой 3 замен етс 

0 трением качени  в подшипнике 5 качени .

В корпусе 6 проволокоподающего механизма установлено четыре идентичных подающих ролика, которые устроены следующим образом. Шарикоподшипник 7 (фиг. 1

5 и 3) напрессован на ось 8, котора  впрессована в отверсти  вилки 9. Вилка 9 выполнена в форме цилиндра (фиг. 3) и размещена по посадке скольжени  в цилиндрическом отверстии корпуса 6. В торцовую часть вил0 ки 9 упираетс  пружина 10, посто нно при- жимающа  шарикоподшипник 7 к проволоке 3. Степень сжати  пружины 10 регулируют винтом 11с контргайкой 12, Кажда  вилка 9 имеет поводок (фиг. 2 и 5),

5 вход щий в фигурную прорезь диска 13 механизма поворота вилок (фиг. 6).

Механизм поворота вилок 9 включает диск 13 с четырьм  фигурными вырезами (фиг. 1, 4-6). Вырезы выполнены по радиусу

0 R (фиг. 1 и 6), который зависит от конструктивных параметров проволокоподающего механизма, а именно радиус R равен половине рассто ни  между ос ми верхней и нижней пар вилок 9. При такой конструкции обеспечиваетс  достаточно точна  зависимость между углом а поворота вилок 9 (фиг. 2) и углом р поворота диска 13 (фиг. 1)

о

а - /3 , если угол измен етс  в пределах

-20 -0 - +20°. В этой зависимости S - рассто ние от оси поворота диска по плоскости поворота осей поводков вилок (фиг. 1 и 5); г - рассто ние от оси поворота вилки до поверхности трени  ЕЕ между корпусом проволокоподающего механизма и диском (фиг. 2 и 4). Ось 14 вращени  диска 13 расположена перпендикул рно оси вращени  проволоки и симметрично относительно вилок 9; ось крепитс  в корпусе 6. Винт 15 ввертываетс  в диск 13 и упираетс  в корпус 6, фиксиру  тем угловое положение диска 13.

Конец проволоки 3 проходит через втулку 4, защемл етс  между двух пар ша- 5 рикоподшипников, выходит из проволокоподающего механизма, проходит через мундштук 16 наплавочной головки и прижимаетс  к детали 17, где происходит процесс наплавки. Неплав щийс  электрод на фиг. 1 не показан.

5

0

5

0

Устройство работает следующим образом .

При включении электродвигател  1 начинает вращатьс  кассета 2 с проволокой 3. Участок проволоки nm (фиг. 1) выполн ет роль поводка, привод щего во вращение проволоку на участке от втулки 4 до детали 17. Вращающа с  проволока, защемленна  между двух пар шарикоподшипников, приводит во вращение наружные кольца этих шарикоподшипников. Если оси 8 шарикоподшипников 7 параллельны оси вращени  проволоки (угол ), то не создаетс  никакого прот гивающего усили  и механизм подачи проволоки находитс  в положении Выключено . При повороте диска 13 относительно его оси 14 вращени  (вокруг оси Oi) на некоторый угол / происходит скольжение поводков вилок 9 по вырезам диска 13 и одновременный поворот вилок 9 в плоскости параллельной оси вращени  проволоки и проход щей через центр 02, на определенный угол а. Когда оси 8 шарикоподшипников повернуты синхронно на определенный угол а , относительно оси вращени  проволоки, то в месте контактировани  проволоки с наружными кольцами шарикоподшипников 7 возникает прот гивающее усилие, двигающее проволоку вдоль оси в ту или иную сторону в зависимости от знака угла а . Условно прин то: поворот против часовой стрелки + а ; поворот по часовой стрелке - а.

Так, при вращении проволоки 3 в направлении против часовой стрелки (фиг. 5, при виде сверху) и повороте диска 13 тоже против часовой стрелки (при этом имеем - - а) проволока будет двигатьс  в направлении к детали и соответственно наоборот.

Прижатие проволоки с определенным усилием к детали в зоне плавлени  конца проволоки при ведении процесса высокоскоростной наплавки осуществл етс  следующим образом. При предварительной настройке установки включаетс  вращение проволоки, вилки 9 поворачиваютс  на определенный угол за счет механизма поворота и в этом угловом положении фиксируютс  винтом 15. Величина усили  прижати  проволоки к детали регулируетс  изменением степени сжати  пружин 10 винтом 11 с контргайкой 12. Экспериментальноустановлено: дл  обеспечени  осевого усили  прижати  проволоки и детали в 20 Н, необходимого при ведении процесса высокоскоростной аргонодуговой наплавки, степень сжати  каждой из четырех пружин должна быть около 150 Н.

При наплавке детали соблюдаетс  определенна  последовательность в управлении устройством. Деталь устанавливаетс 

й

во вращателе под наплавочной установкой и приводитс  во вращение. Проволока отводитс  от детали. Механизм поворота предлагаемого устройства ставитс  в положение

5 Выключено (). Включаетс  вращение проволоки. Зажигаетс  электрическа  дуга между вольфрамовым электродом и деталью , и поверхность детали прогреваетс  некоторое врем . Включаетс  подача про10 волоки к детали с помощью механизма поворота устройства и после наплавки начального валика включаетс  движение подачи наплавочной головки вдоль оси детали . После направлени  всей длины шейки

15 детали выключаетс  подача наплавочной головки , подача проволоки, электрическа  дуга , вращение детали, вращение проволоки. Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве проволокоподаю- щего устройства при обычных процессах сварки и наплавки, например сварке под слоем флюса, в среде углекислого газа и др. В этих процессах требуетс  подача проволоки с определенной скоростью. В предлагаемом устройстве это требование выполн етс  и скорость подачи проволоки V определ етс  по формуле V л d n tga . Так, при мм и об/мин, , V-4700 мм/мин или около 280 м/ч.

Дл  обеспечени  бесступенчатого регулировани  скорости подачи проволоки может быть использовано устройство, изображенное на фиг. 4, так как угол «жестко св зан с

углом ft поворота диска 13 зависимостью о

а - Д При этом после поворота диска 13

на определенный угол винт 15 ввертываетс  в диск 13 и, упира сь в корпус б, жестко фиксирует положение диска относительно корпуса, а следовательно, и угол а.

Если скорость подачи проволоки необходимо мен ть ступенчато и четко ее фиксировать , то вместо винта 15 используетс  пружинный фиксатор, а в корпусе 6 выполн ютс  через определенные интервалы углублени , в которые входит фиксатор.

Предлагаемое устройство изготовлено в металле, стабильно работает и на нем ведутс  исследовани  процесса высокоскорост50 ной аргонодуговой наплавки. Устройство имеет следующие конструктивные особенности , применительно к использованию проволоки диаметром 2 мм. Центрирующа  втулка имеет длину 10мм, диаметр входного

55 отверсти  3,5 мм, выходного 2 мм. Мощность электродвигател  200 Вт, частота вращени  2800 об/мин. Диаметр кассеты 250 мм, диаметр выходного отверсти  в точке n 160 мм, ширина кассеты 50 мм. Шари20

25

30

35

40

45

коподшипники 5 и 7 (фиг. 1) № 35-26. Диаметр цилиндрической части вилки 9 (фиг. 2) 20 мм. Угол поворота вилок 9 (фиг. 2) а -20 - 0 - +20°.

Использование предлагаемого уст- ройства обеспечивает следующие преимущества . Осуществление процесса высокоскоростной аргонодуговой наплавки р да деталей возможно только с использованием предлагаемого устройства. Например, таких деталей как штоки гидроцилиндров , имеющих большие площади наплавки (при диаметре 40-80 мм длина наплавл емой части 400-1200 мм) и не допускающие , из-за возможного короблени , большого тепловвода в деталь. При этом процессе предлагаемое устройство обеспечивает повышение производительности по площади поверхности, наплавл емой в единицу времени в 6-10 раз, снижение энерго- затрат на единицу наплавл емой поверхности в 2-3 раза и как следствие уменьшение тепловвода в деталь в 2-3 раза по сравнению с обычной аргонодуговой наплавкой . По сравнению с известным пред- лагаемое устройство дает возможность подачи в зону горени  дуги проволоку, вращающуюс  с частотой до 6.000 об/мин; прижатие конца проволоки к детали со стабильным усилием, величину которого можно регулировать. Это обеспечивает высокое качество наплавки, а именно равномерную толщину наплавл емого сло  и хорошее сплавление металла присадочной проволоки с металлом детали. Предлагав- мое устройство значительно проще по конструкции , так как не имеет шестерен, валов, специально изготовл емых роликов. Кроме того, предлагаемое устройство универсально и позвол ет вести как процесс высоко- скоростной аргонодуговой наплавки, так и традиционные процессы сварки и наплавки:

под флюсом, в среде углекислого газа и другие .

Claims (2)

1.Устройство дл  подачи сварочной проволоки преимущественно при наплавке, содержащее кассету дл  сварочной проволоки , электродвигатель с валом, механизм подачи сварочной проволоки с подающими роликами и корпусом и мундштук, установленный соосно валу электродвигател , о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  производительности процесса наплавки и качества за счет обеспечени  возможности осуществлени  непрерывного процесса высокоскоростной аргонодуговой наплавки, кассета закреплена на валу электродвигател  соосно ему, механизм подачи сварочной проволоки снабжен направл ющей втулкой, вилками с поводками, регулировочными винтами по числу подающих роликов и диском с фигурными пазами, направл юща  втулка закреплена на корпусе механизма подачи соосно валу электродвигател  с возможностью поворота, каждый подающий ролик выполнен в виде шарикоподшипника и установлен с возможностью поворота в соответствующей вилке, кажда  из которых подпружинена и установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной оси направл ющей втулки, и с возможностью контактировани  с диском посредством поводка, размещенного в соответствующем его фигурном пазу, а диск закреплен в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной оси мундштука.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с   тем, что фигурные пазы диска расположены на окружност х, центры которых совмещены с ос ми поворота диска, причем диаметр каждой окружности равен рассто нию между ос ми поворота вилок.

А-А

фиг. г

щ

С-С

Фиг.З

Щиг.4

Х///////7///У7/////////Х

У///// //7///У/// 7/////Л

тш