Горелка для дуговой сварки

 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электродуговой сварке в защитных газах и может быть применено во всех отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение удобства в работе путем снижения габаритов отсасывающего тракта и повышения эффективности отсоса, а также экономия защитного газа и снижение забрызгивания сопла каплями расплавленного металла. Отсасывающая насадка горелки выполнена в виде жестко соединенных внутреннего и наружного цилиндров. Внутренний цилиндр смещен относительно наружного на величину, равную 0,1-0,3 разности диаметров цилиндров. Со стороны максимального расстояния между цилиндрами присоединен прямоугольный переходник, связанный с отсасывающим шлангом. Ось переходника параллельна осям цилиндров, что обеспечивает компактность горелки. При работе горелки максимальная часть сварочных аэрозолей выделяется в зоне канала отсасывающей насадки, имеющего наибольшее проходное сечение, чем повышается эффективность улавливания выделяющихся сварочных дымов. 6 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 23 К 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4213243/29-27 (22) 30.01.87 (46) 23.06.89. Вкп. № 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт "ВНИКТИстальконструкция (72) Я.N.Франкштейн, Н.П.Рощупкин и Г,И.Лащнев (53) 621.791,753.9.034(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1119804, кл . В 23 К 9/ 16, 11.07.83, (54) ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электродуговой сварке в защитных газах и может быть применено во всех отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение удобства в работе, путем снюкения габаритов отсасывающего тракта и повышения эффективности отсоса, а также экономия защитноИзобретение относится к сварочному производству, а именно к электродуговой сварке в защитных газах, и может быть применено во всех отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение удобства в работе путем снижения габаритов отсасывающего тракта и повышение эффективности отсоса, а также исключение смятия изоляционной втулки, экономия защитного газа и снижение забрызгивания каплями расплавленного металла.

На фиг.1 показана горелка с отсосом аэрозоля, разрез; на фиг,2 - то же, общий вид; на фиг.3 — разрез А-А

„„SU 148 55 А 1 го газа и снижение забрызгнвания сопла каплями расплавленного металла.

Отсасывающая насадка горелки выполнена в виде жестко соединенных внутреннего и наружного цилиндров, Внутренний цилиндр смещен относительно наружного на величину, равную 0,1—

0,3 разности диаметров цилиндров.Со стороны максимального расстояния между цилиндрами присоединен прямоугольный переходник, связанный с отсасывающим шлангом. Ось переходника параллельна осям цилиндров, что обеспечивает компактность горелки. При работе горелки максимальная часть сварочных аэрозолей выделяется в зоне канала отсасывающей насадки, имеющего наибольшее проходное сечение, чем повышается эффективность улавливания выделяющихся сварочных дымов. 5 з,п.

A-лы, 6 ил., 2 табл. на фиг.1; на фиг.4 — изолирующая втулка с винтовой выемкой; на фиг.5 — конусное сопло для формирования потока ®® защитного газа с отогнутым рабочим /Pl конусом; на фиг.б — изолирующая ци- Ql линдрическая втулка с наборной частью для крепления сопла.

Горелка состоит из трубки 1 для подачи сварочной rrpoBGJioKH> зафиксированной на трубке с помощью свечи 2,фЬ изолирующей втулки 3, на которой крепятся сопло 4 для формования потока защитного газа и отсасывающая насадка 5. Токоподводящий наконечник -б закреплен на резьбе в свече 2. Отса- сывающая насадка 5 выполнена в виде

1488155 двух полых цилиндров, установленных один в другом. Внутренний цилиндр нужен для жесткой фиксации насадки относительно оси горелки. Внутренний и наружный цилиндры герметично соединены между собой на нерабочем конце.

Насадка 5 закрепляется на цилиндрической части втулки 3 болтом 7. Для надежного удержания насадки концом болта 7 вокруг цилиндрической части втулки запрессована металлическая обойма 8 с кольцевой проточкой.

Сварщик, как правило, держит горелку правой рукой и перемещает ее 15 в сторону правой руки от себя, причем для удобства наблюдения за формированием шва горелка наклонена к плоскости свариваемого изделия в сторону от сварщика. Поэтому в подавляю- 20 щем большинстве случаев основная часть аэрозоля, поднимающегося в восходящем потоке горячих газов вверх, оказывается в зоне 8-10 ч по циферблату часов. 25

Для повышения эффективности улавливания аэрозоля в зоне 8-10 ч должен располагаться максимальный поток всасывания. Поэтому ось внутреннего цилиндра смещена относительно оси 30 наружного цилиндра в сторону 2-4 ч (противоположную 8-10 ч) по циферблату не величину е, равную 0,1-0,3 разности диаметров цилиндров, т.е. на

1,0-4,5 мм при наружном диаметре насадки, равном 40-50 мм, и разности диаметров, равной 8-15 мм.

Причем именно со стороны максимального расстояния между цилиндрами присоединяется отсасывающий шланг

9 через прямоугольный переходник 10, приваренный к кромкам прямоугольной прорези 11 в наружном цилиндре (фиг. 3) . При прямоугольном (овальном, полукруглом) переходнике, присоединяемом к прямоугольной прорези, можно расположить ось переходника параллельно осям цилиндров (фиг. 2) и увеличить площадь поперечного сечения отсасывающего тракта. При параллельном расположении осей переходника и цилиндров обеспечивается компактность сечения отсасывающей насадки (фиг,2 3) что важно при сварке горелкой в стесненных условиях и для наблюдения за формированием шва, Обоснование смещения осей цилиндров и расположения прорези дано в табл, 1 и 2.

Из табл, 1 и 2 следует, что оптимальным направлением смещения оси внутреннего цилиндра является 2-4 ч, по циферблату, а оптимальной величиной смещения является 0,1-0,3,разности диаметров наружного и внутреннего цилиндров, Изолирующая втулка 3 выполнена с коническим участком для закрепления сопла и с цилиндрическим участком для закрепления насадки, В случае применения цилиндрических сопел изолирующая втулка также выполняется цилиндрической, При этом участок крепления сопла на цилиндрической втулке выполнен наборным из колец паронита, которые поджаты одно к другому более жестким по сравнению с паронитом изолятором, например фторопластом, асбоцементом, ретинаксом и т.п.

Диаметр колец паронита на 0 10,2 мм больше внутреннего диаметра сопла для удержания сопла на втулке за счет трения при его нагреве в процессе сварки.

Для закрепления конического сопла на конусной поверхности выполнена винтовая канавка 12 с углом подъема винтовой линии (, меньшим угла трения пары материалов втулка-сопло и большим угла подъема основной метрической резьбы диаметром 6-6,8 мм.

Это необходимо для того, чтобы сопло самопроизвольно не падало с горелки, а удерживалось на изолирующей втулке силами трения, Для пары асбоцемент (материал втулки) — медь (материал сопла) угол подъема винтовой линии с составляет

6-8 (фиг.4), Угол подъема винтовых линий канавки должен быть меньше угла трения пары втулка — сопло, чтобы не было самоотвинчивания сопла в процессе сварки, т,е. чем меньше угол подъема, тем лучше. Но при малых углах подъема возникают большие контактные напряжения, что приводит к быстрому

-разрушению втулки.

Известно, что коэффициент трения зависит от температуры. Температура сопла в зоне крепления не превьппает

200 С. Экспериментально установлено, что надежное крепление сопла в ин еро вале температур 5 — 200 С сохраняется при угле подъема (p, на один rna.14881 дус меньшем минимального угла тре— ния сопрягаемых пар материалов, применененных в горелке, Пример. Выбор угла подъема

Ц винтовой линии канавки.

Нижний предел коэффициента трения втулки из ретинакса марки Б в паре с различными металлами в диапазоне температур до 200 С равен 0 15, что соответствует (= 8 30

Таким образом, угол подъема винтовой линии канавки для пары ретинакс — медь принимается равным

7 30 . Этот угол больше угла подъема для основной метрической резьбы диаметром 6-68 мм, который колеблется в пределах 3 30 — 1 40 . Таким образом величина угла (выбирается для конкретной пары материалов 20 на один градус меньше минимального угла трения в рабочем диапазоне температур, что обеспечивает надежное крепление сопла, но больше угла подьема для основной метрической резьбы, 25 что повышает долговечность втулки.

Длина В конусной образующей втулки с канавкой не должна превышать половину от общей длины образующей конусного участка втулки. ЗО

В случае превышения этой величины нарушается качество, защиты металла шва ввиду всасывания части защитного газа в неплотности контакта сопло — изолирующая втулка, Сопло удерживается в винтовой канавке за счет вьптуклости 13 для крепления сопла, которая выдавливается прессованием на нерабочем конце сопла. 40

Если изолирующая втулка вьптолнена цилиндрической,то она состоит из основания 14, выполняемого из асбоце мента или фторопласта, набора паронитовых колец 15, наружный диаметр которых больше на 0,1-0,2 мм, чем внутренний диаметр сопла, и зажимной втулки 16, выполняемой из ретиникса (ретинакс имеет высокую рабочую температуру и не крошится при поджиме паронитовых колец), Изолирующая втулка с коническим участком крепления сопла выполняется из асбоцемента (рабочая температура

1400 С), неармированного ретиникса (1200 С), карборунда (1800 С), фторопласта/политетрафторэтилена (260 С) .

Иэ асбоцемента, ретинакса и фторопласта изолирующие втулки изготавли55 е ваются механической обработкой или прессованием, из карборунда — только формовкой и прессованием. Изолирующие втулки из текстолита (рабочая темпео ратура около 150 С) в горелках с отсосом аэрозоля быстро выгорают и приходят в негодность.

В обычных горелках текстолитовые втулки работают удовлетворительно.

Неприменим также ретинакс марки A ввиду наличия в нем токопроводящей арматуры в виде каркаса из тонкой латунной проволоки. Эти проволоки иногда создают токовые перемычки между токоподводящим мундштуком и Аормирующим соплом, в результате чего горелка выходит иэ строя при контакте сопла с изделием.

Для обеспечения экономии защитного газа сопло для формирования потока защитного газа вьптолнено коническим с углом конуса, обеспечивающим ламинарный поток газа и меньшим, чем угол трения (р пары материалов сопловтулка, I

Этот угол С для пары асбоцемент (ретинакс) — медь И1 принят равныМ о

7 30, Рабочий конец сопла отогнут на длине L, равной 0,1-0,15 от общей длины сопла, и выполнен или цилиндрическим, или коническим с углом конуса 20. При угле отгиба конца сопла о более 20 перекрывается выходное отверстие сопла, так как его внутренний диаметр (12-13 мм) становится близким к наружному диаметру токоведущего мундштука (10 мм). При угле о менее 20 снижается экономия газа.

1 илиндрический рабочий конец сопла применяется при сварке в двуокиси углерода (СО ), а конический - преимущественно для сварки в смеси аргона и углекислого газа, хотя применяется и для сварки в CA . Такое подразz деление форм конца сопла связано с тем, что при сварке в СО выделяется много сварочных брызг, которые быстро налипают на узкий конец сопла и загрязняют выход газа (при конической форме) . Удаление брызг облегчается, если рабочий торец сопла закруглить радиусом R, равным половине толщины стенки сопла, При цилиндрической форме конца сопла эа счет большого периметра поперечного сечения конца сопла очищают сопло реже, чем при конической. При

14881

50 сварке в указанной смеси газов вы- I деляется в 4-5 раз меньше сварочных брызг, чем при сварке в С0» поэтому применимо сопло с конусным рабочим концом.

Экономия газа в случае применения конусного сопла составляет 25Х а в случае цилиндрического конца сопла 15% по сравнению со стандартным, цилиндрическим на всем протяжении, соплом, Отгибание конца сопла.на О, 1-0,15 от общей длины сопла установлено экспериментально, При отгибании меньшее

0 1 ухудшается аэродинамика струи и, следовательно, ухудшается защита шва, При отгибании конца сопла на величину более 0,15 от длины сопла при коническом конце перекрывается . до недопустимых величин выходное отверстие сопла, а в случае цилинд- рического конца теряется ламинарность струи, увеличивается забрызгивание внутренней поверхности конца сопла. 25

При работе горелки плавящийся электрод (сварочная проволока) подается по направляющему каналу, образованному трубкой 1, свечей 2 и токоподводящим наконечником 6, Защит- 30 ный газ в сварочную ванну направляется соплом 4, а образующиеся в процессе сварки сварочные дымы отсасываются насадкой 5.

Горелка с отсосом аэрозоля испытывалась при сварке в углекислом газе на следующих режимах: сварочный ток 250-550 А, напряжение сварки

25-36 В, скорость подачи электродной проволоки диаметром 2 мм, марки

Св08Г2С 200-480 м/ч. Проводилась сварка угловых и стыковых швов толщиной 6-12 мм. Эффективность отсасывания сварочного аэрозоля была максимальной IIpH смещении Оси внутрен 45 него цилиндра в направлении 2-4 ч по циферблату на 1-3 мм.

Испытывалась насадка с диаметром внутреннего цилиндра 30 мм и диаметром наружного цилиндра 40 мм.

Качество защиты швов хорошее, отсос газа через неплотности в контакте сопло — изолирующая втулка не наблюдался при длине В (величина нарезки выемки на втулке), равной или

55 меньшей. половины длины конической образующей втулки. Длина В равна

10 мм, общая длина конической обра зующей равна 20 мм. Материал втул55 . 8

% ки — асбоцемент, Применялось сопло с цилиндрическим и коническим рабочим концом, а также коническое и цилиндрическое на всей длине.

В качестве базового варианта принята горелся без отсоса сварочного аэрозоля, По сравнению с базовым вари- . антом обеспечивается значительное улучшение санитарных условий труда, повышение за счет этого производитетельности труда, снижение заболеваемости сварщиков.

Формула изобр ет ения

1. Горелка для дуговой сварки, содержащая трубку для направления плавящегося электрода, закрепленную на трубке изолирующую втулку, закрепленное на изолирующей втулке сопло для подачи защитного газа, охватывающую его отсасывающую насадку, отсасывающий шланг, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, что, с целью повышения удобства в работе путем снижения габаритов отсасывающего тракта и повышения эффективности отсоса, отсасывающая насадка выполнена в виде жестко соединенных со стороны нерабочего торца внутреннего и наружного цилиндров, внутренний цилиндр смещен относительно наружного в сторону 2-4 ч по циферблату часов, глядя со стороны трубки, на величину, равную 0,1-0,3 разности диаметров цилиндров, в наружном цилиндре со стороны, противоположной смещению внутреннего цилиндра, выполнена прямоугольная прорезь, в которой герметично закреплен переходник для отсасывающего шпанга,ось которого параллельна оси цилиндров, а внутренний цилиндр закреплен на изолирующей втулке, 2. Горелка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что изолирующая втулка выполнена с конусообразным участком для крепления сопла и с цилиндрическим участком для крепления отсасывающей насадки, на конусообразном участке выполнена винтовая канавка с углом подъема винтовой линии меньшим угла трения материалов сопла и изоляционной втулки.и большим угла поъема основной метрической резьбы, один конец канавки выполнен у торца конического участка, а другой - глухим, при этом высота канавки по длине образующей конического участка не превышает половины ее длины, а

1488155 экономии защитного газа и снижения эабрызгивания каплями расплавленного металла, сопло выполнено коническим с двумя участками разной конусности и закругленным рабочим торцом. на сопле выполнен выступ, соответствующий сечению канавки, при этом насадка закреплена посредством металлической обоймы с кольцевой проточкой.5

3. Горелка по п,1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью исключения смятия изоляционной втулки, сопло для подачи защитного газа и изоляционная втулка выполнены цилиндрическими, а участок для крепления сопла выполнен из колец паронита с наружным диаметром, большим внутреннего диаметра сопла.

4. Горелка по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью

5. Горелка по пп,1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что рабочий конец сопла выполнен цилиндрическим.

6. Горелка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что рабочий конец сопла выполнен коническим .с уго лом конуса, равным 20

l Таблица

Смещение осей цилиицров, мм

Вид шва

Смешение оси

Степень улавливания аэрозоля, 7 внутреннего цилиндра, ч циферблата

Нет

Стыковой!!

tt !! !!

tt угловой

1l

tt !!»

Таблица 2

Отношение смещения к разности диаметров

Смещение оси внутреннего цилиндра, ч циферблата

Смещение оси внутрен.него цилиндра, мм

Степень

Разность улавливания аэрозоляу Ж иаметров наружного и нутреннего индров, мм

0 10

0,5 10

0,9 10

1,0 10

2,0 10

3,0 10

3,2 10

4,0 10

П р и м е ч а н и е. 1 1ов — углов ой

82

84

89

93

64

73

66

72

87

2-4

2-4

2-4 . 2-4

2-4

2-4

2-4

2-4

9-1 t

11-1

12-2

2-4

4-6

6-8

11-13

12-2

2-4

4-6!!

tl !!

tt !!» !! !!

Ф! !!

0,05

0,09

0,1

0,2

0,3

0,32

0,4! 488155

14881 55

Составитель Г,Квартальнова

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Король

Ю

Редактор В.Петраш

Заказ 3497/17 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина 101