Термітний електрод

Реферат: UA 72743 U UA 72743 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі алюмінотермітного зварювання, а точніше - до конструкцій термітних електродів, і може бути використана для з'єднання деталей зварюванням або усунення поверхневих дефектів при відсутності спеціалізованого зварювального устаткування. Відомий термітний електрод, описаний у способі ремонту деталей з поверхневими відкритими дефектами (Патент РФ №2182063, В23К 23/00). Цей електрод містить ізотермічну суміш зі зв'язувальною речовиною, яку утрамбовують і сушать у загородженні, попередньо розміщеному навколо дефекту, що усувається. Електрод призначений для усунення дрібних тріщин (мікротріщин) за рахунок локального оплавлення деталі. Недолік електрода полягає у вузько спеціалізованому його застосуванні, а саме для усунення поверхневих дефектів у вигляді дрібних тріщин, що обмежує область його використання. Цей недолік усунутий в іншому відомому термітному електроді, циліндричний стрижень якого виконаний шляхом пресування ізотермічної суміші й має поздовжній центральний отвір, у якому розміщений електродний метал, що складається із гранул зварювального металу. Крім того, електрод містить стрічковий підпалювач, який закріплюється по місцю виконання звареного шва (заявка РФ №24122029, В23К 23/00). Стрічковий підпалювач може виконуватися із часток широко застосовуваного піротехнічного запальника, відомого за назвою бенгальського вогню (Патенти РФ №2117298, G01P 5/20 або № 2435638, B01J 7/00). Описаний вище електрод у порівнянні із зазначеним аналогом має більш розширені можливості для використання, тому що даним електродом можливо усувати не тільки поверхневі дефекти у вигляді тріщин, але й робити з'єднання деталей зварюванням. На підставі цього він є найближчим аналогом. У відомому електроді і у тому, що заявляється, є такі істотні ознаки: термітний електрод, що містить циліндричний порожнистий стрижень, виконаний шляхом пресування ізотермічної суміші з попередньо уведеними до неї ізолюючими добавками, і зварювальний метал, розміщений у згаданій порожнині стрижня, а також підпалювач у вигляді піротехнічного запальника, відомого як бенгальський вогонь. Недолік відомого термітного електрода полягає в тім, що через нерівномірний розподіл в ізотермічній суміші ізолюючих добавок не виключається в окремих зонах контакт рідкого зварювального металу з повітрям, у результаті чого у звареному шві з'являються продукти окислювання, що знижує його якість. В основу корисної моделі поставлена задача - створити термітний електрод, що забезпечує підвищення якості звареного з'єднання шляхом гарантованого виключення впливу процесів окислювання на фазове утворення кристалів у рідкому металі і за рахунок технічного результату, що полягає у створенні двоконтурного захисту металу, що кристалізується, від впливу зовнішнього середовища. Задача вирішується за рахунок того, що термітний електрод, який містить циліндричний порожнистий стрижень, виконаний шляхом пресування ізотермічної суміші з попередньо уведеними до неї ізолюючими добавками, і зварювальний метал, розміщений у згаданій порожнині стрижня, а також підпалювач у вигляді піротехнічного запальника, відомого як бенгальський вогонь, відповідно до корисної моделі, зварювальний метал являє собою плавкий електрод, що оснащений покриттям, а піротехнічний запальник має кулясту форму і закріплений на кінці термітного електрода. Між відмітними ознаками корисної моделі і досягнутим технічним результатом є причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що зварювальний метал являє собою плавкий електрод, що оснащений ізоляційним покриттям і розміщений у центральному поздовжньому отворі циліндричного стрижня, у процесі горіння ізотермічної суміші на кінці плавкого електрода починає рости крапля розплавленого металу, яка за рахунок поверхневого натягу переходить у зварювальну ванну. При цьому формується двобар'єрний її захист від контакту із зовнішнім середовищем за рахунок згоряння як внесених в ізотермічну суміш ізоляційних добавок, так і ізоляційного покриття плавкого електрода. Таким чином шляхом створення у зоні розплавлювання електрода двох концентрично розташованих замкнутих контурів жужільного і газового захисту гарантовано виключається вплив зовнішнього середовища на зварювальну ванну, що підвищує якість звареного з'єднання. Крім того, виконання на кінці термітного електрода піротехнічного запальника у вигляді кулястої форми, дозволяє, залежно від площі кільця у поперечному перерізі ізотермічного порожнистого стрижня, розрахунковим шляхом визначити з нижче доведеного рівняння об'єм запальника, достатній для запалення ізотермічної суміші, і параметри кулі: 1 UA 72743 U 3 5 10 15 20 25 30 35 40 V=4/3пR , де V - розрахунковий об'єм піротехнічного запальника; R - радіус кулі; П - відношення довжини окружності до її діаметра. Більш докладно пропонований термітний електрод представлений на кресленні. Термітний електрод складається із циліндричного стрижня 1, який виконаний шляхом пресування ізотермічної суміші з попередньо уведеними до неї добавками й має центральний поздовжній отвір 2, у якому розміщений зварювальний метал. Електрод оснащений піротехнічним запальником 3, відомим як бенгальський вогонь. Відмінністю пропонованого електрода у порівнянні з найближчим аналогом є те, що зварювальний метал являє собою плавкий електрод 4 з ізоляційним покриттям 5, а піротехнічний запальник 3 має кулясту форму і закріплений, наприклад, шляхом клеєння, з кінцем плавкого електрода 4. Для досвідченої перевірки електрода, який заявляється, була виготовлена ізотермічна суміш, що включає алюміній, мідь, феромарганець, сурик свинцевий і окис міді при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: алюміній 8 мідь 10 феромарганець 13 сурик свинцевий 4 окис міді 65. Така здешевлена ізотермічна сполука знайшла широке застосування й описана у (Патент РФ №2385208, В23К 23/00). Зокрема ця сполука призначена для приварки катодних і дренажних елементів до стінок трубопроводів. Зазначені компоненти ізотермічної суміші при їхньому горінні забезпечують постійну температуру і її величина порівняна з величиною температури плазми електричної дуги прямої дії, коли виріб є одним із електродів, а температура плазми перебуває в межах 5000 К. Термітний електрод із зазначеними компонентами ізотермічної суміші експериментально випробуваний у наступному конкретному прикладі. Попередньо було здійснено підпалювання піротехнічного запальника 3. У процесі горіння ізотермічної суміші з боку торця циліндричного стрижня 1 на кінці плавкого електрода 4 у зоні виконання шва починала зростати крапля розплавленого металу, яка була покрита рідким жужілем. Плавлення металу в зоні виконання шва або в зоні поверхневого дефекту відбувалося за рахунок горіння ізотермічної суміші при рості краплі. За рахунок стабільної підтримки, в межах 5000 К, температури горіння суміші при рості краплі було відсутнє її коливання й відхилення від осі плавкого електрода 4. При примусовому торканні краплею нагрітого ізотермічним горінням виробу вона за рахунок сил поверхневого натягу переходила у зварювальну ванну без вибухових явищ. Переміщення термітного електрода уздовж обробки під шов або уздовж тріщини забезпечило безперервний перехід рідкого металу з торця плавкого електрода 4, у зварювальну ванну. При цьому у зварювальному шві краплі зливалися й, перекриваючи одна одну, формували стиковий шов з повним розплавлюванням виробу, а в зоні розплавлювання плавкого електрода 4 формувалися два захисних замкнутих контури з газового й жужільного середовища за рахунок згоряння ізоляційних добавок як в ізотермічній спресованій суміші, так і в покритті 5 плавкого електрода 4. Завдяки цьому підвищена якість звареного з'єднання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Термітний електрод, що містить циліндричний порожнистий стрижень, виконаний шляхом пресування ізотермічної суміші з попередньо уведеними до неї ізолюючими добавками, і зварювальний метал, розміщений у згаданій порожнині стрижня, а також підпалювач у вигляді піротехнічного запальника, відомого як бенгальський вогонь, який відрізняється тим, що зварювальний метал являє собою плавкий електрод, що оснащений ізоляційним покриттям, а піротехнічний запальник має кулясту форму й закріплений на кінці термітного електрода. 2 UA 72743 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3