Авторы патента
Иллюстрации 2
Категории
Патент 590548
Горелка для сварки в углекислом газе
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е е
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.05.75 (21) 2131392/24-06 (51) М. Кл з F 23D 13/06 с присоединением заявки ¹
Совета Мииистрав СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 08.02.78 (53) УДК 621.182,2 (088.8) (72) Автор изобретения
Судостроительный завод «Залив» (71) Заявитель (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ СВАРКИ В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ
Изобретение относится к сварочной технике, а именно к горелкам для сварки в углекислом газе, и может применяться на сварочных полуавтоматах.
Известны горелки для сварки в среде углекислого газа, содержащие пусковое устройство для включения подачи сварочной проволоки и сварочного напря кения, токоподводящий наконечник, газоподводящее устройство для подачи в зону дуги углекислого газа (1).
Их недостатками являются ненадежность конструкции, так как пусковое электрическое и газоподводящее устройства смонтированы на горелке разрозненно, непроизводительный расход углекислого газа во время открытия и закрытия вентиля, а также во время регулировки количества поступаемого газа с помощью вентиля, ненадежная работа микропереключателя.
Известна рычажная горелка для сварки в углекислом газе (2), содержащая газовый шланг с клапаном, контактный микропереключатель и пусковую кнопку. Шланг для подачи углекислого газа и двуплечий подпружиненный рычаг, включающий одним плечом через микропереключатель подачу сварочной проволоки и сварочного напряжения, а другим — освобождающий шланг для подачи углекислого газа, пережатый им в нерабочем положении, укреплены на рукоятке горелки.
Однако электр оконтакты микропереключателя этой горелки часто подгорают, двуплечий рычаг придает громоздкость и неудобства в эксплуатации, в результате чего надежность работы горелки существенно снижается.
Целью изобретения является повышение надежности газовой горелки. Указанная цель достигается тем, что шланг подачи углекислого газа выполнен разрезным и в месте разре10 за установлена камера, внутри которой расположена пружина, контактпр ю1цая с клапаном контактами микропереключателя и кнопкой.
Иа фиг. 1 изображена горелка; на фиг. 2—
15 камера с клапаном, кнопкой, пружиной и электроконтактами.
Горелка имеет корпус 1, шланг 2 для подачи сварочной проволоки с токоподводящим наконечником 3, мундштук 4 для предохране20 ния наконечника 3 и его отверстия для выхода сварочной проволоки от попадания брызг расплавленного металла, шланг 5 для подачи углекислого газа. Шланг 5 выполнен разрезным; в разрез вмонтирована камера 6 с
25 пру кипой 7 и электроконтактами 8, 9, 10. На свободном конце пружины 7 находится язычок клапана 11 подачи газа. Управление клапаном 11 и микропереключателем через контакты 8, 9, 10 осуществляется кнопкой 12.
gp Горелка работает следующим образом.
Составитель А. Сгогурина
Техред А. Камышникова Корректоры: Л. Денискина и Л. Брахнина
Редактор В. Левитов
Заказ 272/12 Изд. № 169 Тираж 725
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иаобрстевий и открытий
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
В начале работы сварщик нажимает кнопку 12, в этот момент размыкаются контакты
9, 10, вследствие чего происходит подача сварочного напряжения на сварочную проволоку через токоподводящий наконечник 3. Одновременно с этим открывается клапан 11, подается газ и замыкаются контакты 8, 9, включающие механизм подачи сварочной проволоки. Прн прекращении работы сварщик отпускает кнопку 12, пружина 7 размыкает контакты 8, 9, выключающие подачу сварочной проволоки. Клапан 11 подачи газа закрывается, и замыкаются контакты 9, 10, выключающие подачу сварочного напряжения.
Электроконтакты 8, 9, 10 постоянно находятся в среде углекислого газа. Вследствие этого элекгроконтакты не подвергаются искрению и подгоранию. Срок службы их практически неограничен, камера, кроме того, выполняет роль ресивера, что позволяет получать ровный поток газа при выходе из горелки. Горелка, благодаря тому, что микропереключатель и клапан находятся в камере, компактна и удобна в эксплуатации.
5 Формула изобретения
Горелка для сварки в углекислом газе, содержащая газовый шланг с клапаном, контактный микропереключатель и пусковую кнопку, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, шланг выполнен разрезным, и в месте разреза установлена камера, внутри которой расположена пружина, связанная с клапаном, контактами микропереключателя и кнопкой.
15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Головченко B. С. Сварка судовых конструкций в защитных газах. Л., «Судостроение», 1972, с. 66.
20 2. Авторское свидетельство СССР № 181567, кл. В 23К 9/23, 1966.
Газоэлектрическая горелка
Рабочим инструментом для сварки в углекислом газе является газоэлектрическая горелка , в: которую автоматически, подается сварочная проволока и к которой подводится сварочный ток и углекислый газ. [31]
Разработка и внедрение нового способа автоматической и полуавтоматической газоэлектрической сварки при использовании в качестве защитной среды углекислого газа значительно расширила возможность механизации сварочных работ. При новом способе сварки электрическая проволока автоматически подается в специальную газоэлектрическую горелку , к которой подводится сварочный ток и углекислый газ. Видимая электрическая дуга горит между проволокой и изделием в среде углекислого газа, который подается в зону сварки под небольшим давлением и, будучи тяжелее воздуха, оттесняет последний от зоны сварки. При этом давление кислорода и азота над сварочной ванной уменьшается до такой величины, при которой металл сварочной ванны в течение кратковременного пребывания в расплавленном состоянии не успевает заметно окислиться или азотироваться. [32]
В электрическую часть поста входит источник питания, пульт управления и цепь сварочного тока. В механическую часть поста входит механизм подачи сварочной проволоки, газоэлектрическая горелка и аппаратный стол. Газовая магистраль включает баллон с газом, шланги для подачи газа и следующие газовые приборы: подогреватель, осушитель, редуктор, расходомер ( ротаметр), газоэлектрический клапан. При сварке в смеси газов пост дооборудован смесителем. Подогреватели и осушители применяют только при сварке в углекислом газе. В ряде случаев горелки охлаждают водой. [34]
Дуга горит между изделием и электродной проволокой, подаваемой через специальную газоэлектрическую горелку , в которую поступает из баллона углекислый газ, предварительно пропущенный через осушитель. Углекислый газ защищает дугу и расплавленный металл от воздуха. Сварку производят постоянным током обратной полярности для устранения пористости наплавленного металла. Расход углекислого газа составляет 8 — 20 л / мин. [35]
Состоит из переносного подающего механизма ПШ-54 с катушкой для проволоки; газоэлектрической горелки со шлангами; аппаратного шкафа; углекислотного баллона с аппаратурой газовой магистрали. Полуавтомат изготовляют в двух вариантах: с горелкой и токоподводящим шлангом охлаждаемыми водой и без охлаждения. При работе на стационарном рабочем месте следует пользоваться горелкой, охлаждаемой водой. [36]
В ЦНИИТМАШ разработан полуавтомат ПГШ-2м для сварки в углекислом газе. Он состоит из подающего механизма с кассетой для электродной проволоки, газоэлектрической горелки со шлангом, аппаратного шкафа, стойки на три баллона с углекислотой, аппаратуры газовой магистрали, переносного пульта управления и механизма регулирования сварочного режима, устанавливаемого на реостате сварочного преобразователя ПС-500. Аппаратура газовой магистрали включает осушитель, подогреватель, редуктор с индикатором расхода газа, реле давления и электромагнитный клапан. [37]
Установка состоит из шкафа управления со встроенным в него источникам питания, пульта управления и газоэлектрической горелки . Сварочный ток при Т1Р250 / о регулируется в пределах 4 — ША. [38]
Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом производится с помощью полуавтоматов ПШПА-6, ПШПА-7 и ПШП-9. Комплект полуавтомата состоит из переносного пульта управления, механизма подачи электродной проволоки с кассетой и газоэлектрической горелки в виде пистолета. Электродная проволока вытягивается из кассеты по шлангу роликами, расположенными в пистолете. [39]
Для полуавтоматической сварки в углекислом газе можно сравнительно легко приспособить полуавтоматическую аппаратуру, которой производится сварка под флюсом, а также и автоматы. Чтобы для указанной цели переделать, например, полуавтомат ПШ-5, нужно заменить держатель с флюсовой воронкой газоэлектрической горелкой с водяным охлаждением, устроить подвод к горелке защитного газа и охлаждающей воды, перестроить электрическую схему полуавтомата для работы на постоянном токе. [41]
Он предназначен для сварки металлов толщиной от 0 5 до 5 мм. Полуавтомат снабжен электродвигателем, который через редуктор и гибкий вал, проходящий по шлангу, приводит во вращение ролики, расположенные на газоэлектрической горелке . Ролики протягивают по шлангу присадочную проволоку и подают ее в зону дуги. Сварку осуществляют постоянным током или переменным током с включением в сварочную цепь осциллятора. Полуавтомат позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях шва. [42]
Пост для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа состоит из следующего оборудования ( фиг. В комплект сварочного полуавтомата входят следующие части: механизм подачи электродной проволоки или подающий механизм 12, шкаф или панель управления 8, газоэлектрическая горелка 13, провода 9 для соединения подающего механизма со шкафом управления. [43]
Состоит из подающего механизма; газоэлектрической горелки , со шлангами; аппаратного шкафа, углекислотного и аргонового баллонов с необходимой аппаратурой. [44]
Сварка защищенной дугой в среде защитного газа характерна тем, что в зону сварки специально подают аргон или смеси его с небольшим количеством активных газов ( аргонодуговая сварка) или углекислый газ. Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом ( рис. 2 — 1, г) на постоянном и переменном токе от источника 2 применяется при изготовлении конструкций / из нержавеющих и жаропрочных сталей, цветных металлов и их сплавов, при сварке тонкого металла. Вольфрамовый электрод 3 помещен в газоэлектрическую горелку 8, к которой под давлением подводится газ из баллона. Вытекающая из сопла горелки струя газа 9 защищает в зоне сварки основной металл и металл присадочного прутка 4 от воздействия кислорода и азота воздуха. Сварка в среде аргона производится как на переменном, так и на постоянном токе, сварка в среде углекислого газа ( она применяется для сталей любого состава) — на постоянном токе. [45]
Сварка металла в защитной среде углекислого газа считается профессионалами одной из самых эффективных. Особенно когда дело касается соединения тонких по толщине заготовок или деталей. Именно поэтому сварка в углекислом газе используется для ремонта кузовов автомобилей, минимальная толщина которых составляет 0,5 мм. К основным достоинствам данного вида сваривания металлов можно отнести:
- достаточно высокую производительность;
- незначительный нагрев свариваемых заготовок, что приводит к минимальному их короблению;
- варить швы можно в любом положении, и это не составляет большого труда, и не влияет на качество конечного результата;
- благоприятные условия проведения сварочного процесса;
- минимальные затраты, так как сам углекислый газ стоит очень дешево.
Проводить дуговую сварку в среде углекислого газа можно ручным способом, при помощи полуавтоматов и автоматов. В небольших цехах по ремонту автомобилей используется именно сварка в среде углекислого газа полуавтоматами. Это удобно, это позволяет регулировать подачу присадочной проволоки в зону сваривания, скорость которой варьируется в пределах 148-600 м/ч.
Режим и техника сварки
На что необходимо обратить внимание, проводя полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа.
- Сварка металлов проводится на постоянном токе при обратной полярности. Это когда минус подключается к заготовке, а плюс к электроду. В данном случае с полуавтоматами к присадочной проволоке.
- Силу тока регулируют в зависимости от толщины свариваемых металлов, от скорости подачи присадочной проволоки в зону сваривания и от напряжения электрической дуги.
- Напряжение дуги является очень важной составляющей сварочного процесса. От его значения зависят размеры сварного шва. К примеру, если напряжение большое, то ширина шва в процессе сварки также становится большой.
- Вылет проволоки тоже играет немаловажную роль. Если вылет небольшой, то сварщик плохо видит и сам процесс соединения, и зону сварки. При большом вылете проволоки сварочная дуга дестабилизируется.
Поэтому качество сварки зависит от вылета проволоки из горелки, а также от скорости перемещения последней. Если скорость будет большая, то сварка произойдет прерывистыми участками. Если малая, то расплавленный металл заполнит не только зазор между заготовками, но и вытечет за его пределы, что приведет к последующей доработке стыка. К тому же при небольшой скорости появляется вероятность получения прожогов.
Что касается техники при сварке полуавтоматом, то она достаточно проста и не требует каких-то особых манипуляций с горелкой. В первую очередь перед началом сварочных работ необходимо убедиться, что углекислый газ подается из баллона на горелку. Для этого нужно всего лишь открыть вентиль на редукторе баллона и подставить ладонь под горелку. Небольшой ветерок говорит о том, что система подачи работает нормально.
Кстати, давление углекислоты в баллоне должно составлять 60-70 кгс/см², что контролируется манометром на редукторе, а вот давление самого газа в горелке показывает второй манометр на редукторе баллона. Его значение должно быть 2,0 кгс/см². Этот показатель не является абсолютным, потому что сам сварочный процесс может проходить при разных условиях. К примеру, сквозняки в цеху, на открытой площадке. При таких условиях давление на горелке необходимо поднять, что увеличит расход углекислоты.
Все готово, можно приступать к сварке. Для этого проволоку необходимо выпустить из горелки немного больше, чтобы легко ею можно было бы дотронуться до свариваемого металла для возбуждения дуги. Конец проволоки устанавливается на поверхность металлической заготовки, после чего сварщик нажимает на кнопку пуск на рукоятке горелки. Происходит поджиг дуги, после чего проволока убирается до необходимого размера. Открывается вентиль на редукторе баллона с углекислым газом, производится подача углекислоты в зону сварки.
В процессе углекислотной сварки горелку можно перемещать в любом направлении. Здесь важно, чтобы для сварщика данное направление было удобным. То есть, он смог бы отслеживать и контролировать сварочную операцию. При этом горелка должна располагаться под углом 60-70° по отношению к свариваемой поверхности заготовок.
Специалисты же отмечают различия направления сварки и угла наклона проволоки. К примеру, если варить слева направо, то горелку лучше держать углом назад. Если справа налево, то углом вперед. В первом случае глубина сваривания резко увеличивается, а вот ширина сварного шва заметно уменьшается. Во втором случае, наоборот, глубина проварки уменьшается, а ширина шва увеличивается. Последний вариант лучше всего подходит к сварке тонкостенных металлических деталей.
Внимание! Завершать сварочный процесс необходимо полным заполнением кратера расплавленным металлом. Подачу проволоки после этого нужно прекращать, а вот с отключением газа лучше повременить. Здесь важно, чтобы расплавленный металл в сварочной ванне остывал постепенно. Поэтому стоит немного поддержать температурный режим до того, пока металл не застынет.
Особенности процесса сваривания
Сварка в углекислом газе полуавтоматом – это практически тот же процесс, что и сварка под флюсом. Все дело в том, что не все металлы могут свариваться без защитного слоя. Но сваривание углекислотой – это в первую очередь дешево, потому другие виды сварки полуавтоматами также имеют высокое качество конечного результата.
В чем суть применения углекислого газа. Он защищает зону сварки от окружающего воздуха, в котором присутствует влажность и кислород. Но под действием высоких температур углекислота распадается на тот же кислород и угарный газ. Так вот этот кислород начинает взаимодействовать с металлом, окисляя его. Что, конечно, не очень хорошо. Вот почему так важно нейтрализовать окисляющий химический элемент.
Это можно сделать одним единственным способом – подавать в зону сварки металл, в состав которого входят раскислители. А это кремний или марганец. Так как эти два металла более активны, чем железо, то они первыми и вступают в реакцию с кислородом. Поэтому для сварки в углекислоте используется стальная проволока, в состав которой входят два эти элемента. Это очень важный момент. При этом считается, что оптимальное соотношение марганца к кремнию в составе присадочной проволоки должно быть 1,5-2,0. То есть, марганца должно быть почти в два раза больше.
Самое главное, что при взаимодействии кислорода с марганцем и кремнием образуются оксиды этих металлов. Они не растворяются в жидком расплавленном металле, образованном в сварочной ванне. Но хорошо взаимодействуют друг с другом, превращаясь в шлак, который легко выводится из зоны сваривания. Вот несколько особенностей сварки в углекислом газе.
Комплектность оборудования
Сварочный пост комплектуется нижеследующим оборудованием и принадлежностями.
- Источник постоянного тока. Это может быть сварочный трансформатор или инвертор. Второй источник поддерживает стабильную дугу.
- Газовый баллон вместимостью 40 литров, куда может поместиться углекислый газ весом 25 кг. Его спокойно хватит на непрерывную работу в течение 15 часов.
- Подающий механизм. Сегодня производители предлагают огромнейший ассортимент этого устройства, так что выбрать есть из чего. К примеру, очень популярная модель А-547-У. Механизм подачи располагается в небольшом металлическом чемоданчике, который легко переносится. Некоторые модели снабжаются ремнем для переноски на плече. В чемоданчик помещается и катушка с проволокой. Сюда же установлен газовый клапан, как вторичный защитный элемент. Первый, понятно, редуктор на баллоне.
- Промежуточным элементом от баллона до горелки – осушитель (подогреватель электрический) газа.
- Горелка с комплектом шлангов и кабелей.
Итак, сварка металлических заготовок в среде защитного углекислого газа – эффективный способ сваривания. Он зависит от выбранного режима работы и техники проведения процесса. А в качестве конечного результата получается хорошо сформированный шов с отличным проваром по всей глубине зазора, плюс великолепные технические свойства наплавленного металла.