Hапівавтомат для зварюваhhя алюміhію та його сплавів

Изобретение относится к области дуговой сварки, в частности к сварочному оборудованию, и может быть использовано в аппаратах для механизированной сварки алюминия и его сплавов плавящимся электродом в среде защитного газа. Одним из основных требований, предъявляемых к сварочным полуавтоматам, предназначенным для сварки в защитных газах, является стабильность подачи электродной проволоки и гибкого ручного держателя. Последнее особенно важно при сварке мягкой проволокой, например, алюминиевой. Известны полуавтоматы для сварки алюминий и его сплавов тонкими электродными проволоками в среде защитного газа (Чвертко А,И., Патон Б.Е., Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки. - М.: Машиностроение, 1981. - 264с.). Основным недостатком таких полуавтоматов является ненадежная система подачи электродной проволоки, выполненная из двух пар прижимных и подающих роликов с гладкими канавками, которые допускают пробуксовку роликов относительно проволоки, особенно если проволока выполнена из мягких алюминиевых сплавов. В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран полуавтомат для сварки алюминия и его сплавов, содержащий механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем постоянного тока, понижающим редуктором, двумя парами подающих и прижимных роликов и устройством прижима с упругим элементом, а также систему управления с регулирующим электроприводом и шланговым держателем, снабженным направляющим каналом, соплом и мундштуком (Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. - М.: Машиностроение, 1974. - 240с.). Обе пары роликов известного полуавтомата имеют канавки с рифлениями, что безусловно повышает надежность подачи путем исключения проскальзывания роликов относительно электродной проволоки, но при этом насечки, остающиеся на проволоке, приводят к быстрому износу направляющего канала и токопроводящего наконечника, что является основным недостатком устройства при дуговой сварке алюминия и его сплавов плавящимся электродом в среде защитных газов. Кроме того, шланговый держатель, применяемый для подачи электродной проволоки, имеет направляющие каналы, выполненные в виде стальной спирали. Такой канал оказывает сопротивление движению электродной проволоки, находящейся под воздействием толкающей силы подающих роликов, что в некоторых случаях вызывает потерю ее продольной устойчивости и деформацию. В свою очередь, проволока в такой ситуации оказывает сжимающее воздействие на канал держателя, направленное по его оси. Это приводит к нестабильности работы устройства, а иногда и к выходу его из строя. К числу недостатков механизма подачи известного полуавтомата следует отнести конструкцию упругого элемента устройства прижима в виде цилиндрической пружины, что не позволяет точно отрегулировать усилие прижима электродной проволоки, которое в случае использования алюминиевых проволок должно выбираться особенно тщательно во избежание деформирования этих проволок при подаче. Следующим недостатком известного изобретения является недостаточная надежность закрепления сопла и неудобства, возникающие при его демонтаже в ситуациях, требующих быстрого съема сопла. В основу изобретения поставлена задача повышения стабильности подачи электродной проволоки и надежности работы полуавтомата для сварки алюминия и его сплавов путем выбора оптимальной конфигурации и взаиморасположения приводных и прижимных роликов, а также выбора оптимальной конструкции основных элементов, в частности, устройства прижима, направляющего канала и узла крепления сопла, что обеспечивает выравнивающую пластическую деформацию насечек и задиров на поверхности подаваемой проволоки, увеличивает точность регулирования усилия прижима к ней роликов и снижает сопротивление подаче электродной проволоки со стороны направляющего канала, а также предотвращает сжатие последнего в осевом направлении. Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что в полуавтомате для сварки алюминия и его сплавов, содержащем механизм подачи электродной проволоки с электродвигателем постоянного тока, понижающим редуктором, двумя парами подающих и прижимных роликов и устройством прижима с упругим элементом, а также систему управления с регулируемым электроприводом и шланговым держателем, снабженным направляющим каналом, соплом и мундштуком, согласно изобретения, первая по ходу подачи проволоки пара подающего и прижимного роликов выполнена шестеренчатыми и имеет профилированные канавки, а вторая пара имеет гладкую поверхность с канавками, профиль которых соответствует части профиля подаваемой проволоки, причем суммарная глубина канавок составляет 75 - 90% диаметра проволоки. Упругий элемент устройства прижима выполнен в виде тарельчатых, тарированных по усилиям прижима, шайб. Направляющий канал шлангового держателя, согласно изобретения, выполнен в виде сплошной пластиковой трубки, которая со стороны входа проволоки зафиксирована от продольного перемещения, например, цанговым устройством, а с другой стороны уперта в дополнительно введенный защитный элемент, например, трубку или спираль, выполненный из теплоемкого токопроводящего материала, например, меди или бронзы, и свободно установленный в мундштуке, а сопло выполнено также из теплоемкого материала с толщиной стенки не меньше диаметра электродной проволоки и установлено через изолятор на мундштуке при помощи выступов, взаимодействующих с винтовой канавкой. На фиг.1 представлена блок-схема механизма подачи полуавтомата, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - шланговый держатель. В корпусе 1 полуавтомата установлен электродвигатель 2, на валу 3 которого имеется понижающий редуктор 4, при этом на раздаточных синхронно вращающихся валах 5, 6 редуктора 4 установлена пара подающего 7 и прижимного 8 роликов, имеющих гладкую поверхность и профилированные канавки 11. Прижимные ролики 8, 10 установлены на рычаге 12, который при помощи шарнира 13 связан с прижимным рычагом 14. Шарнир 13 также при помощи другого шарнира 14 связан с корпусом 1 полуавтомата с одной стороны, а с другой стороны поджимается регулировочным винтом 15, также установленном в выступе корпуса 1 и через набор упругих тарельчатых тарированных шайб 16. Цикл сварки осуществляется при помощи системы управления 17, связанной в том числе и с регулирующим электроприводом 18, задающим при помощи резистора 19 частоту вращения вала электродвигателя 2. Электродная проволока, обозначенная позицией 21 (фиг.3), подается в зону сварки через направляющий канал 22 шлангового держателя. Канал 22 установлен в стальной спирали 23 и со стороны входа проволоки 21 зафиксирован от продольного перемещения цанговым устройством 24, а с другой стороны упирается в защитный элемент трубку 25, которая введена дополнительно и свободно установлена в выточке мундштука 27. В качестве защитного элемента может выступать и иная упругая деталь, например, спираль. Мундштук содержит каналы 27 для подачи защитного газа, резьбовое отверстие для установки токопровода 28. На наружной поверхности мундштука 26 имеется винтовая канавка 29, перемещаясь по которой, выступы 30 изолятора 31 фиксируют этот изолятор на мундштуке 26. Токоведущие провода 32 размещены поверх спирали 23, и элементы 22, 23, 32 установлены в оболочке 33. Позицией 34 обозначены рукоятка пистолетного типа, которой заканчивается конструкция шлангового держателя. На рукоятке установлен пусковой курок 35. Полуавтомат работает следующим образом. При нажатии пускового курка 35 (фиг.3) включается система управления 17, которая, в свою очередь, включает регулируемый электропривод 18, к выходу которого подключен электродвигатель 2. Вал 3 электродвигателя 2 начинает вращаться с частотой, определяемой положением резистора 19. Через понижающий редуктор 4 момент, развиваемый электродвигателем 2, прикладывается к валам 5, 6, на которых находятся подающие ролики 7, 9, к которым прижимными роликами 8, 10 прижата электродная проволока 21. При вращении пар роликов 7, 8 и 9, 10 проволока начинает перемещаться, при этом усилие прижима выбирается с высокой степенью точности двумя путями; при помощи регулировочного винта 15 (фиг.2) и установкой необходимого количества тарельчатых шайб 16. Это необходимо для обеспечения как отсутствия проскальзывания роликов относительно проволоки, так и для обеспечения минимального деформирования электродной проволоки 21. Первая по ходу подачи проволоки пара роликов 7, 8 выполнена шестеренчатыми с целью обеспечить максимально возможное сцепление роликов с проволокой, при этом эта пара роликов хоть и обеспечивает надежную подачу даже мягких электродных проволок, однако, неизбежно оставляет на ней следы в виде задиров и заусениц вследствие взаимодействия проволоки с острыми углами шестеренчатых конструкций даже при оптимальном выборе усилия прижима. Вторая по ходу подачи проволоки пара роликов 9, 10 имеет гладкую поверхность с канавками 11, соответствующими профилю электродной проволоки 21. При этом ролики 9, 10 выполняют две функции - способствуют увеличению тягового усилия всего механизма подачи и, прокатываясь по проволоке 21, дополнительно сглаживают заусеницы и задиры, которые неизбежны при работе роликов 7 и 8. Под действием усилий со стороны нижнего 9 и верхнего 10 роликов поверхностные дефекты проволоки испытывают пластическую деформацию и полностью убираются. Для достижения этого эффекта ролики 9 и 10 выставляются так, чтобы суммарная глубина, их канавок h1 и h2 (см.фиг.2) составляла 75 - 90% величины диаметра подаваемой проволоки. Этот интервал выбран исходя из условия удовлетворения требованиям обеспечения максимально гладкой поверхности электродной проволоки. Так, при обхвате проволоки канавками роликов на глубину менее 75% ее диаметра, задиры и заусенцы сгладятся лишь частично, а при обхвате на глубину, превышающую 90% величины диаметра проволоки, деформации подвергаются не только поверхностные дефекты, а и сама проволока, что может привести к нарушению процесса ее подачи. Сглаженная электродная проволока 21, попадая в пластиковый канал держателя 22, не оставляет на его внутренней поверхности разрушающих этот канал царапин, т.е. повышает ресурс его работы. Сам канал выбран пластиковым (в основном фторопластовым) для снижения усилия сопротивления подачи электродной проволоки 21, особенно, если она легко деформируема, например, из технического алюминия. При движении электродной проволоки по пластиковому каналу происходит его сжатие в осевом направлении и во избежание этого явления канал зафиксирован от этого сжатия (усадки) цанговым зажимом 24, выполненным в виде конусной трубки с конусной резьбой, на которой имеется зажимная гайка. Вследствие того, что направляющий канал выполнен из пластика, температура его плавления или теплового деформирования достаточно низка и поэтому указанный канал должен быть защищен от теплового воздействия сварочной дуги. Эта защита осуществляется двумя решениями установкой в мундштуке защитного элемента 25, выполненного, например, из медного сплава, поглощающего часть тепла от токоподвода 28, мундштука 26 и самой проволоки 21, а также массивного сопла 31, которое кроме своей основной функции - концентрации защитного газа в зоне горения дуги выполняет и дополнительную функцию - поглощение тепла от сварочной дуги. Для предотвращения перегрева сопла толщину стенки выбирают не меньше величины диаметра электродной проволоки. Для надежного крепления сопла на мундштуке и оперативного его съема для замены токоподвода, самого сопла или для его дополнительного охлаждения вне шлангового держателя, на его поверхности выполнены выступы 30, расположенные с шагом, соответствующим шагу винтовой канавки 29 на мундштуке 26. При этом для фиксации сопла 31 требуется один оборот выступов 30 по канавке 29, чтобы установить или снять сопло 31. Таким образом, в полуавтомате обеспечивается надежная подача алюминиевых проволок, в том числе и мягких, и при этом пластиковый канал защищен как от механических, так и от тепловых повреждений, т.е. достигается высокая степень надежности работы оборудования. Предлагаемое изобретение полностью реализовано в полуавтомате для сварки алюминия и его сплавов ПШ107 ВА, который прошел производственные испытания и внедрен на ряде предприятий Украины для сварки проволоками диаметрами 1,6 - 3,0мм.