Пальник для дугового зварювання плавким електродом в захисних газах

Реферат: Пальник для дугового зварювання плавким електродом в захисних газах містить гнучкий струмопідвод, під'єднаний до мундштука, крізь який подається електродний дріт, та канал подачі захисного газу з соплом. У розширеній частині сопла розміщений електромагнітний генератор поперечних коливань електродного дроту. UA 121535 U (12) UA 121535 U UA 121535 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електродугового зварювання та може бути використана у різних галузях промисловості, де виконують роботи автоматичним зварюванням або наплавленням плавким електродом в захисних активних та інертних газах. Відомо про механізм коливань електрода [див. рис. 3.4 на с 114, Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В. Смирнова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 656 с.], в якому на приводному валу встановлений з можливістю пересування вздовж осі вала кулачок потрібного профілю. До кулачка пружиною постійно притиснений ролик, жорстко закріплений на осі, з якою за допомогою важеля жорстко зв'язаний зварювальний пальник. При обертанні вала вісь здійснює коливальні рухи, відповідно коливається пальник з електродом. Амплітуда коливань визначається відносним положенням кулачка і ролика та регулюється гвинтом, який переміщує кулачок вздовж валу. Суттєвими недоліками цього пристрою є наявність значного числа вузлів тертя та можливість регулювання амплітуди коливань вручну і лише під час зупинки зварювального процесу. Крім цього після припинення коливань електрод може зупинитися у будь-якій довільній точці своєї траєкторії, що потребує іноді також ручного коригування положення електрода для продовження зварювального процесу. Складність конструкції, незручність налагодження пристрою знижують його ефективність і тому цей пристрій не набув широкого застосування. Аналогом може слугувати також пристрій для автоматичного наплавлення під флюсом [див. Патент на корисну модель № 102886, МПК (2015.01) В23К 9/00, опубл. 25.11. 2015, бюл. № 22], у якому електродний дріт розміщений у наскрізному каналі гнучкого шланга, жорстко закріпленого верхнім кінцем у корпусі наплавочної головки, а нижнім - у мундштуку, при цьому ролик механізму коливань електродного дроту упирається в гнучкий шланг з можливістю регулювання точки упирання. Недоліками цього пристрою є розташування механізму коливань електродного дроту поза межами наплавочної головки, що призводить до суттєвого зростання поперечного розміру головки і обмеження її застосування у стиснених умовах, а також нестабільність параметрів коливань електродного дроту внаслідок випадкового зміщення точки упирання ролика механізму коливань у гнучкий шланг. Найбільш близьким за технічною суттю, суттєвим ознакам та позитивним ефектом є конструкція механізму коливань електрода [див. рис. 3.5 на С. 116 в книзі Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В. Смирнова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 656 с.], що містить основу з пневмоциліндром, який забезпечує фіксацію осі зварювального пальника у середньому положенні та автоматичну зміну амплітуди коливань, і вушко, відносно якого здійснює поперечні коливання тримач зі зварювальним пальником. Приводом коливань пальника з електродним дротом є електродвигун з планетарним редуктором та ексцентрик з установочним кільцем і притискним роликом з пружиною для забезпечення повернення рухомої системи коливань у вихідний стан після відмикання каналів пневмокерування. Недоліками цього пристрою є: 1) громіздкість, яка обмежує доступ пальника до місця зварювання; 2) недостатня надійність конструкції через велику кількість елементів, з'єднаних між собою вузлами тертя; 3) складність налагодження на задану амплітуду коливань електродного дроту внаслідок необхідності визначення положень рухомих елементів механізму системою упорів та взаємним положенням притискного ролика і ексцентрика. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції пальника для дугового зварювання плавким електродом в захисних газах, спроможного створювати поперечні механічні коливання електродного дроту з регульованою і стабільною частотою та амплітудою. Поставлена задача вирішується тим, що у розширеній частині сопла пальника розміщений електромагнітний генератор поперечних коливань електродного дроту, при цьому електродний дріт проходить крізь додатково встановлений металевий шланг, у вигляді циліндричної спіралі, яка взаємодіє з електромагнітним генератором поперечних механічних коливань електродного дроту, причому верхня частина металевого шланга закріплена у корпусі пальника, а нижня частина шланга жорстко з'єднана вузлом кріплення з мундштуком, при цьому електромагнітний генератор поперечних механічних коливань електродного дроту складається з феромагнітного кільця, жорстко закріпленого на металевому шлангу на рівні верхнього торця мундштука, а в розширеній частині сопла пальника в одній площині з феромагнітним кільцем опозитно встановлені з зазором два електромагніти генератора поперечних коливань електродного дроту та під кутом α = 90° до них і перпендикулярно до вертикальної осі пальника закріплені напрямні коливального руху мундштука, який забезпечує підведення зварювального струму до електродного дроту та коливання його торця з заданою частотою та амплітудою. Фізика процесу полягає в керованому відділенні з торця електродного дроту крапель металу при механічних коливаннях електрода внаслідок силової взаємодії між мундштуком з 1 UA 121535 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 феромагнітним кільцем, закріпленим на мундштуку пальника, та електромагнітами генератора поперечних коливань електродного дроту. Зварювання в захисних газах пальником з вмонтованим генератором механічних коливань здійснюється довгою дугою, без коротких замикань розрядного проміжку, тому що примусова частота коливань торця електродного дроту перевищує природну частоту перенесення електродного металу. Використання при дуговому зварюванні плавким електродом в захисних газах пальника з генератором поперечних коливань електродного дроту дозволяє активно керувати розмірами шва без зміни параметрів режиму зварювання за рахунок того, що при почерговій подачі живлячої напруги на правий і лівий електромагніти генератора електродний дріт, розміщений у наскрізному каналі металевого гнучкого шланга, жорстко закріпленому верхнім кінцем у корпусі пальника, а нижнім - у мундштуку, внаслідок взаємодії між феромагнітним кільцем, жорстко закріпленим на металевому шлангу на рівні верхнього торця мундштука, та полюсами електромагнітів генератора, здійснює поперечні коливання у широкому діапазоні частоти та амплітуди. При цьому за рахунок примусового регульованого відділення крапель з торця електродного дроту також знижуються непродуктивні втрати електроенергії на нагрівання електрода, що сприяє підвищенню продуктивності зварювального процесу. Очікуваний ефект полягає у тому, що порівняно з прототипом спрощується конструкція механізму коливань електродного дроту та настроювання параметрів режиму коливань частоти та амплітуди. При цьому забезпечується можливість програмованої зміни параметрів режиму коливань. Продуктивність наплавлення зростає на 5…10 %. Габарити пальника для зварювання плавким електродом в захисних газах з вмонтованим електромагнітним генератором коливань електродного дроту зростають порівняно зі стандартним пальником не більше ніж на 10…15 %. На кресленнях наведена принципова конструкція пальника: на Фіг. 1 показано переріз пальника по вертикальній осі електродного дроту і горизонтальній осі електромагнітного генератора 5 поперечних коливань електродного дроту 3 (по горизонтальних осях опозитно встановлених електромагнітів 9 генератора); на Фіг. 2 - розріз по А-А на Фіг. 1. Пальник для дугового зварювання плавким електродом в захисних газах, що містить гнучкий струмопідвід 1, під'єднаний до мундштука 2, крізь який подається електродний дріт 3, та канал подачі захисного газу з соплом 4, при цьому у розширеній частині сопла 4 розміщений електромагнітний генератор 5 поперечних коливань електродного дроту 3, при цьому електродний дріт 3 проходить крізь додатково встановлений металевий шланг 6, у вигляді циліндричної спіралі, яка взаємодіє з електромагнітним генератором поперечних механічних коливань електродного дроту 3, причому верхня частина металевого шланга 6 закріплена у корпусі пальника, а нижня частина шланга 6 жорстко з'єднана вузлом кріплення з мундштуком 2, при цьому електромагнітний генератор 5 поперечних механічних коливань електродного дроту 3 складається з феромагнітного кільця 7, жорстко закріпленого на металевому шлангу 6 на рівні верхнього торця мундштука 2, а в розширеній частині сопла 4 пальника в одній площині з феромагнітним кільцем 7 опозитно встановлені з можливістю регулювання величини зазору 8 два електромагніти 9 генератора 5 поперечних коливань електродного дроту 3 та під кутом α = 90° до них і перпендикулярно до вертикальної осі пальника закріплені напрямні 10 коливального руху мундштука 2. Пальник для дугового зварювання в захисних газах плавким електродом працює наступним чином. Електродний дріт 3 розміщують в наскрізному каналі гнучкого шланга 6 і мундштуку 2. Напруга від джерела зварювального струму за допомогою гнучкого струмовідводу 1, під'єднаного до мундштука 2, підводиться до електродного дроту 3. По каналу подачі захисного газу через сопло 4 у зону зварювання подається захисний газ. З заданою витримкою у часі по команді від системи автоматичного керування зварювального автомата вмикається зварювальний струм і одночасно до обмоток електромагнітів 9 генератора 5 поперечних коливань електродного дроту 3 подається струм, який, проходячи по обмотках електромагнітів 9, створює електромагнітні поля почергово в лівому та правому електромагнітах. Оскільки в зоні дії електромагнітних полів електромагнітів 9 знаходиться феромагнітне кільце 7, то під дією електромагнітних сил кільце 7 притягається до відповідного (наприклад лівого) електромагніту 9, переміщуючи в зазорі 8 мундштук 2 і металевий шланг 6, крізь які проходить електродний дріт 3, у напрямку розташування того електромагніту (лівого) 9, по обмотках якого у даний час протікає струм. При відмиканні вказаного (лівого) електромагніту 9 мундштук 2 з феромагнітним 2 UA 121535 U 5 10 15 20 25 кільцем 7 під дією сил пружності металевого шланга 6 повертається у нейтральне положення. В цей момент починається електромагнітна взаємодія між черговим (правим) електромагнітом 9 і мундштук 2 та металевий шланг 6 з електродним дротом переміщується 3 у напрямку розташування правого електромагніту 9. Далі процес переміщення деталей пальника з електродним дротом 3 повторюється, в результаті чого торець електродного дроту 3, здійснює поперечні коливання, частота яких визначається частотою перемикання струму на котушках електромагнітів 9, а амплітуда - величиною зазору 8 між феромагнітним кільцем 7 та полюсом електромагніту 9. Стабільність напрямку коливального руху торця електродного дроту 3 забезпечується напрямними 10, закріпленими на внутрішній поверхні сопла 4. Прикладами виконання є пальник для автоматичного зварювання плавким електродом типу ГПА [див. рис. 118 на С. 141 в книзі Розаренов Ю.Н. Оборудование для электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.], металевий гнучкий шланг типу КШПЭ [див. рис. 99,а на С. 120 в книзі Розаренов Ю.Й. Оборудование для электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.] та електромагніт типу CLP10/10. Вузли кріплення верхнього кінця гнучкого шланга до корпусу пальника та нижнього кінця шланга до мундштука можуть бути виконані у вигляді фітингів. Завдяки коливальному процесу з регульованими параметрами (частотою та амплітудою) тонкий шар розплавленого металу примусово відділяється від торця електродного дроту і у вигляді крапель, розмір яких визначається параметрами коливань, переноситься у зварювальну ванну під дією сили тяжіння та електродинамічних сил у зварювальній дузі. При цьому реалізується можливість активного керування продуктивністю зварювального процесу та розмірами шва при автоматичному зварюванні плавким електродом в захисних газах. Порівняно з прототипом продуктивність наплавлення зростає на 5…10 %, підвищується надійність роботи пальника внаслідок відсутності елементів, з'єднаних між собою вузлами тертя, та спрощується налаштування і зміна параметрів коливального процесу, зменшуються габаритні розміри пальника з механізмом коливань. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Пальник для дугового зварювання плавким електродом в захисних газах, який містить гнучкий струмопідвод, під'єднаний до мундштука, крізь який подається електродний дріт, та канал подачі захисного газу з соплом, який відрізняється тим, що у розширеній частині сопла розміщений електромагнітний генератор поперечних коливань електродного дроту, при цьому електродний дріт проходить крізь додатково встановлений металевий шланг, у вигляді циліндричної спіралі, яка взаємодіє з електромагнітним генератором поперечних механічних коливань електродного дроту, причому верхня частина металевого шлангу закріплена у корпусі пальника, а нижня частина шланга жорстко з'єднана вузлом кріплення з мундштуком, при цьому електромагнітний генератор поперечних механічних коливань електродного дроту складається з феромагнітного кільця, жорстко закріпленого на металевому шлангу на рівні верхнього торця мундштука, а в розширеній частині сопла пальника в одній площині з феромагнітним кільцем опозитно встановлені з можливістю регулювання величини зазору два електромагніти генератора поперечних коливань електродного дроту та під кутом =90° до них і перпендикулярно до вертикальної осі пальника закріплені напрямні коливального руху. 3 UA 121535 U 4 UA 121535 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5