Устройство для заварки глубоких отверстий

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски н

Социалисткческкн

Республик 870031 (6I ) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 25.12.79 (21) 2857462/25-27 с присоединением заявки №(5 3 ) М. Кл.

В 23 К 9/16

3Ъвудврвтвенный квинтет

СССР нв денаи наавретвннй н втврытнй,(23) Приоритет !

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень № 37 (53) УДК 621, . .791.753. .037(088.8) Дата онубликоваиия описания 10.10.81> (72) Авторы изобретения

М. М. Штрикман и В. П. Афанасьев (7 I ) Зая интел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВАРКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ

Изобретение относится к области автоматической электродуговой сварки в среде защитных газов, преимущественно для заварки глухих глубоких отверстий малого диаметра и может найти применение в лю бой промышленности при исправлении гщ 5 бокозалегающих дефектов в сварных швах и отливках, а также для автоматической сварки, пробковых швов.

Известна 1горелка для заварки глубоких 10 отверстий, содержащая корпус с установ ленным в нем токоподводящим вращающим. ся по дуге окружности наконечником для подачи плавящегося электрода (1).

Недостатком горелки является то, что она обеспечивает заварку отверстий небольшой глубины диаметром не менее 20 мм.

Другим недостатком горелки является

ro, что она не обеспечивает предварительный подогрев места сварки, что приводит

26 е несплавлениям и непроварам, особенно в начальной стадии процесса (на дне отжр..тия), так как перенос етмла пла вяшегося электрода происходит на холодный металл донной части отверстия.

11елью изобретения является повышение качества заварки глухих отверстий путем обеспечения предварительного подогрева.

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве для заварки глубоких отверстий, содержащем корпуС с установленным в нем токоподводящим вращающимся по дуге окружности наконечником для подачи плавящегося электрода на токоподводяшем наконечнике неподвижно установлен неплавяшийся электрод, торец которого расположен ниже торца токоподводяшего наконечника, при этом наконечник и токоподводяший электрод присоединен к двум различным источникам питания.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства, размещенного в завариваемом отверсти; фиг. 2,3,4 — этапы заварки от» верстия.

Устройство состоит из водоохлаждаемого корпуса 1, в котором установлена с

87003 возможностью вращения вокруг своей оси сварочная горелка 2, включающая в себя токоподводящий наконечник 3 с направляющей, расположенной на рабочем конце его под небольшим углом (3-10 ) к оси о наконечника,3, концентрично им установлена электроиэоляционная трубка 4 с отверстием равным 1,2-2,0 диаметра плавящегося электрода 5 который установлен в этом отверстии и направляющей токопод- }0 водящего наконечника 3 с воэможностью перемещения вдоль оси отверстия и направляющей. Токоподводящий наконечник 3 выполнен за одно целое с неплавящимся электродом 6, рабочий конец которой сме- 1 щен относительно оси вращения наконечника на величину равную 0,2-0,4 диаметра завариваемого отверстия, На поверхность изделия 7, концентрично эавариваемому отверстию, установлена водоохлаждаемая защитная камера 8. Корпус 1 и изделие

7 соединены электрически со средством для поочередного включения источников питания, выполненным в виде переключателя 9, который в положении С1 включает . источник 10 питания при сварке неплавящимся электродом 6 (прямая полярность), а в положении Q включает источник 11 питания при сварке плавящимся электродом 5 (обратная полярность).

30, Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сварочную горелку 2 устанавливают на иэделии 7 (фиг. 1) таким образом, чтобы ось токоподводящего наконечника 3

35 совпала с осью завариваемого отверстия.

Затем неплавящийся электрод 6 вместе. с наконечником 3 опускают в отверстие на глубину, обеспечивающую необходимую величину дугового промежутка (1,540

2,5 мм). Продувают завариваемое отверстие защитным газом, подаваемым через электроизоляционную трубку 4 и через защитную камеру 4. Возбуждают сварочную ,цугу межцу концом неплавящегося элект45 рода 6 и дном отверстия от дополнительного источника 10 питания (переключатель

9 в положении а, полярность прямая).

Одновременно горелку 2 вместе с токапоавоцящим наконечником 3 и неплавящимся электроцом 6 привоцят во вращение с угловой скоростью 00 (привод вращения не показан), Под действием тепла дуги, горящей на вращающемся рабочем конце электрода 6, дно отверстия локально нагревается до температуры плавления основ- Ы ного металла, в результате чего дно начинает оплавляться, образуя сварочную ванну 12 иэ основного металла сваривае-

1 4 мого иэцелия 7 (см. фиг. 2). Время наведения сварочной ванны необходимых размеров устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от материала изделия, диаметра и глубины отверстия, силы сварочного тока и скорости вращения неплавящегося электрода. Так, например, для наведения сварочной ванны глубиной 2,5 мм на дне отверстия, глубина которого 50 мм, а диаметр 14 мм в образце иэ стали ВНС-2 толщиной

60 мм при силе сварочного тока 270300 А и скорости вращения неплавящегося электрода 22-30 об/мин время наведения сварочной ванны составляет 1520 с, После наведения на дне отверстия локальной сварочной ванны 12 глубиной

0,1-0,25 диаметра завариваемого отверстия в нее начинают подавать плавящийся электрод 5 с одновременным подъемом токоподводящего наконечника 3 с неплавящимся электродом 6 на величину, равную 12-25 мм от сварочной ванны

12, что соответствует вылету плавящегося электрода 5 из .направляющей наконечника 3. При этом автоматически переключатель 9 устанавливают из положения d в положение ф, отключая источник 10 питания и включая источник 11 питания (полярность обратная). При этом происходит возбуждение дуги между плавящимся электродом 5 и предварительно наведенной сварочной ванной 12, а дуга на неплавящемся электроде 6 гаснет. Начина. ется процесс заварки отверстия металлом плавящегося электрода 5 (см. фиг, 3), Конец плавящегося электрода, с которого горит дуга, движется в отверстии по спирали и направлен в угол, образованный сварочной ванной и стенкой отверстия. При этом перенос капель металла плавящегося электрода происходит в предварительно наведенную сварочную ванну, температура металла в которой за счет практической мгновенности переключения источников питания электродов соответствует температуре капель металла плавящегося электрода. Это обеспечивает качественное соединение óõ металлов, находящихся в жидком состоянии, т.е. сплавление металлов, Соотношение скоростей подъема токоподводящего наконечника 3 из отверстия / о (скорость сварки) и подачи плавящегося электрода 5 Vp,q (при постоянной скорости вращения наконечника UL1 ).

Чп 3

2 питания для неплавящегося электродаВСВУ-630. Заваренные образцы исследуют методами нераэрушаюшего контроля: ультразвуковым, радиографическим и методом цветной дефектоскопии. Неоплавле ний и пористости в сварных швах ие обнаружено. Макрощлифы образцов показывают полное сплавление сварного шва с донной частью отверстия и его стенками.

Таким образом устройство позволяет благодаря возможности навепения предварительной локальной сварочной ванны заданного размера и непрерывности процесса сварки равномерно и надежно проплавлять дно и стенки глухого отверстия, т.е. избавиться от дефектов, свойственных.известному процессу сварки плавящимся электродом, формировать верхний слой шва до его кристаллизации, тем самым препятст вуя образованию в нем пор, и сразу (без последующей механической обработки) получать усиление заданной конфигурации.

Применение предложенного устройства позволяет осуществлять заварку глубоких глухих отверстий (до 80 мм) малого диаметра (от 10 мм), например при устранении глубокозалегаюших дефектов в сварных швах и отливках (поры, несплавления, трещины, шлаковые включения и т.п.) путем их засверловки с последуншей автоматической заваркой глухих отверстий, а также заварку неверно просверленных оч верстий в изделиях, восстановление внутренней резьбы; снизить трудоемкость и повысить качество изделия при устранении дефектов за счет уменьшения объема разделки дефектного места и замены ручной подварки разделки автоматической завар-. кой отверстия; улучшить качество ursa за счет отсутствия дефектов свойственных вяшимся электродом; увеличить производительность и повысить качество сварки процесса. Кроме того оно обеспечивает быстрое и качественное устранение дефектов в сварных швах и отливках, что суФормула изобретения

Устройство для заварки глубоких отвер стий, содержащее корпус с установленным в нем токоподводяшим вращающимся по дуге окружности наконечником для подачи плавящегося электоода. о т л и ч а ю—

5 870031 6 где Э - - диаметр завариваемого отверстия (мм);

err > — диаметр плавящегося электрода (мм).

Это отношение скоростей Ч и и Ч

Я.Э устанавливается заранее в зависимости от диаметров завариваемого отверстия и плавящегося электрода, Так при заварке отверстия диаметромQ> 14 мм плавящимся электродом диаметромЭ 1 2 мм п.э при скорости подачи плавящегося электрода V> > =258 мм/с, скорость сварки составляет Ч „с, =1,8 мм/с.

После заплавления всего отверстия металлом плавящегося электрода формируют верхний слой шва путем переплавления его дугой с неплавящегося электрода (см. фиг. 4). Это происходит следующим образом: прекращают подъем наконечника 3 из отверстия (Ч =О) и подачу плавя- 2о шегося электрода 5 (V> =0), когда расстояние от рабочего конца неплавяшегося электрода 6 до сварочной ванны верхнего слоя шва составляет 1,5-3 мм, При этом плавящийся электрод 5 плавится до естественного обрыва дуги с него, Одновременно с этим переключатель 9 автома тически устанавливают из положения ) в положение Q, отключая источник 11 питания и включая источник 10 питания зо (полярность прямая), и возбуждают дугу между концом неплавяшегося электрода

6 и сварочной ванной верхнего слоя шва отверстия. Дуга с плавящегося электрода

5 практически мгновенно перебрасывается на неплавяшийся электрод 6. Жидкий верхний слой металла плавящегося электрода до его кристаллизации подвергается переплавлению теплом дуги неплавящегося электрода, в результате чего удлиняется 4О время существования жидкой сварочной, начальному этапу — процесса сварки плаванны, что свособствует полному удалению газов иэ жидкого металла верхнего слоя шва. Кроме того дуга с вращающегося ие- пробковых швов за счет автоматизации плавящегося электрода 6 формирует усиление заданной геометрической формы, обеспечивая плавное сопряжение его с поверхностью изделия 7. После чего дуга шественно сокРащает отход в бРак РЯда плавно гаснет. особо ответственных изделий из дорогоЭкспериментальный образец устройства стоЯщих матеРиалов.

50 изготовлен и опробован, и на нем отработаны технологические параметры заварки глубоких (до 80 мм), глухих отверстий малого диаметра 10-20 мм в образцах из высокопрочных сталей (ВНС-2) и титановых сплавов (ВТ-бч). В качестве ис55 точника 11 питания плавящегося электрода используют выпрямитель ВСП-315, а в качестве дополнительного источника 10

7 87003i 8

at 4 е с а тевье, что, с целью улучшения вжцийся электрод присоединены к двум качества заварки путам обеспечения прец- различным источникам питания.

,ваюи.елъного поцопюва, на токопоцвоця- Источники информации, щемкнаконечнике неподвижно установлен принятые во внимание при экспертизе неплавящийся электрод, торец которого " 5 1. Авторское свидетельство СССР расположен ниже торца токоподводящего № 608625; кл. В 23 К 9/16, 1976 наконечника, при этом наконечник и нелл - (прототип).

870031

4ЫК

Составитель А. Гаврилов

Редактор П. Горъкова Техред Т.Мат очка Корректор О. Билак

Заказ 8723/21 Тираж 1151 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, уп. Проектная, 4