Газовая линза к горелкам для сварки в среде защитных газов

 

(72) Автор изобретения

A..È. Горшков (7I) Заявитель (54) ГАЗОВАЯ ЛИНЗА К ГОРЕЛКАМ ДЛЯ СВАРКИ

В СРЕДЕ ЗАШИТНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к ayrosoO сварке в среае защитных газов н может быть использовано в любой отрасли при сварке конструкаий нэ активных материалов.

Известна газовая линза, например, в S горелках для ручной avrosoO свапки неплавяшимся электродом. Для укаэанных горелок газовые линзы состоят из набора сеток. Сетки вырезают по форме внутреннего сопла горелки иэ латунной сетки с количеством отверстий 1200 отв/GM. В сопло вначале насыпается стружка, заа ем прокладывают 5-6 сеток и после этого .нх закрепляют (1) .

Газовые линзы, состоящие «з сетки, набивки стружки, набора мелкой сетки из латуни не обеспечивают постоянных параметров истечения газа и зависят от грануляпин стружки, количества и плотности установки стружки и сеток. Всевозмои . ные готрясения линз нарушают параметры линзы н не обеспечивают равномерного . ламинарного потока защитного газа, кроме того, сетки не выдерживают высоких температур дуги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является линза rrs пористой керамики с порнстостью 50%.

Газовую линзу для горелок вставляют внутрь сопла горелок и закрепляют (2) .

Оанако пористая керамика с орястостью свыше 50% не обеспечивает равномерного лвминарного истечения газа вслед ствие наличия закрытых каналов, несообщения нор между собой. Следовательно качественная защита зон сварки от воздействия атмосферы возауха без спеаи альных вакуумных камер при помоши горелок не обеспечивается.

Качественная зашита зоны сварки металлов иа воздухе может быть достигну та за счет создания равномерного лами- . нариого,истечения газа из линзы.

Бель изобретения - повышение качест-

sa сварных швов путем повышеняя лаьа нарности истечения потока защитного газа.

880653

Пель достигается тем, что газовая линза выполнена из шариков с диаметром, равным 0,008-0,015 внутреннего диаметра сопла горелки.

На чертеже изображена предложенная газовая линза.

Шарики иэ материале, например металла с оаинаковой грануляц:.eN, укладывают на подложку по дюрме линзы, подпрессовыВаЮт, ПОСЛЕ ЧЕГО ОСУЩЕСтВЛЯ1От ДИЬЬУЗИОН- .10 ное сращивание. После диффузионного сращивания газовую линзу вставляют во внутреннее corno горелки с допуском +0,2 мм

H закрепляют. Высота h газовой линзы, как показали эксперименты, должна быть равна 0,1-0,3 внутреннего диаметра сопла горелки.

Рассматривая теоретически истечение газа из сопла горелки, видят, что турбулентность газовой струи при прохождении через газовое сопла сварочной, горелки вызывается избытком кинетической энергии при переходе,от высокоскоростной струи на выходе из отверстий к низкоскоростной струе, истекающей иэ сопла, Величина этого избытка тем больше, чем .больше разнятся эти скорости

Зо где Vg — скорость истечения из отверстий; . — скорость истечения из сопла.

Образование ламинарного потока при прохождении газа сквозь различные препятствия объясняется поглощением избыт35 ка энергии на трение, например на трение в капиллярах газовой линзы.

Проведенными исследованиями установлено, что лучшие результаты создаются отверстиями с диаметром, относящимся I;" а 40 диаметру сопла как — 0,008-0,015, т.е, при 4 0,5-1,0 мм диаметр сопла равен 50-60 мм.

При TBKQM cooTHQIIIBHHH диаметров НВ» блюдается переход от истечения турбулент45 ного к вязкому, происходит,упорядочение движения молекул газа.. Критерий, определяющий этот переход, выражается обычно числом Рейнольдса, которое определя- еФся соотношением

50 где 3 - диаметр сопла;

Ц - средняя скорость потока;

Я вЂ” плотность газа; - кинематическая вязкость газа.

Вь1ражая через =(0,008-0,015)Ри подставляя в формулу (2), получают вы

Д ражение для средней скорости истечения газа

/=0 008-О 015 ° (Ъ) е

I д р

Из Формулы (3) следует, что средняя скорость истечения зависит от диаметра шариков линзы, которая и определяет создание равномерного ламинарного потока газа и его длину.

Регулируя скорость истечения газа путем изменения диаметра шариков, регулируют кинетической энергией газа согласно дюрмуле (1), а тем самым ликвидируют турбулентность. Наличие постоянных упорядочных равномерно расположенных по всему сечению и высоте линзы капилляров создает ламинарный равномерный поток газа. 3В счет наличия линзы над ней в сопле горелки образуются камеры с избыточным давлением защитного газа. Газ проходя через капилляры линзы с большой скоростью, ламинарно истекает и на выходе расширяется, теряет скорость и избыток кинетической энергии, в результате чего снова создается избыточное давление, которое вытесняет воздух в полости под соплом и образует столб ламинарного потока геза .на большой длине. Это создает возможность сварки с большим вылетом электрода, что также весьма важно для сварки конструкций с труднодоступными местами. Газовые линзы из шариков могут быть изготовлены плоскими, вь1пуклыми, вогнутыми, что позволяет регулировать вектор скорости истечения газового потока по сечению сопла и находить оптимальный Вариант.

Исходя из условий качественной защиты зоны сварки, диаметр сопла должен быть равным 50-60 мм. В случае применения большего диаметра сопла отсутствует возможность слежения за местом сварки, сварочной ванной и подачей присадочного материала. Меньший диаметр сопла обеспечивает защиту остывающего металла шва, выходящего из поа сопла горелки.

При практическом применении газовых линз, выполненных из шариков с диаметром, входящим в соотношение@/D(0,008 не обеспечивается заданная длина ламинарного потока защитного газа, выходящего иэ сопла из-эа большого сопротивления в капиллярах, что не позволяет вести качественную сварку при нормальном вылете электрода, При диаметре шариков, удовлетворяющих соотношению — ) 0,015

Н

D получают увеличенные по сечению капилляры и выходящие струйки газа образовывают турбулентный поток.

0653

Составитель Г. Квартальнова

Редактор М. Бандура Техред" M.Ãîïèíêà Корректор М. немчик

Заказ 9814/19, Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 88

При соотношении — = 0,01 получают

d равномерный ламинарный поток при диа. метре шариков 0,6 мм.

Ф

Тах, при сварке титанового сплава

ВТ1-0 изготовлена линза из шарихов латуни диаметром 0,6 мм при диаметре сопла 60 мм, расходе аргона 25 л/мин и сварочном токе 120 А обеспечивает качественную защиту сварного шва и получение качественного сварного соединения.

Сварное соединение имеет серебристый цвет.

Выполнение газовых линз иэ металличесхих материалов производят из шариков.

Шарики различного диаметра из любого металла получают при помощи центробеж,ного расспыления металла в вакууме.

После получения шарики сортируются по фракциям, т.е. по заданному. диаметру путем просеивания через сито. Полученную фракцию укладывают на подложку по Форме, линзы подпрессовывают давлением

1-5 кгс/см поверхности и устанавливают

1 в печь с температурой сращивания. Температура дидйузионного сращивания подбирается в зависимости от металла, например шарики из латуни сращиваются при 700850 С, из нержавеющей стали 12001300 С, из титана при 900-1000 С при давлении 0,5-1 кгс/мм и выдержке 5 l

10 мин. Шарихи из керамики на основе оки.лов ZrO AO<0>S O и др. с прибавкой

7% стеклофазы получают путем дормирования капель посредством поверхностного натяжения. Полученнъ е шарики затем смачиваются жидким стеклом или декстрином и укладываются в металлическую дюрму и подпрессовываются на гидропрессе до плотного прилегания друг к другу. Газовая линза извлекается иэ формы и подвергается обжигу. Обжиг линз производится при температуре 1250-1700 С.

Таким образом, в результате примене5 ния HpocThlx линз, KotopblMH могут быть оснащены любые сварочные горелки достигается качественная зашита и сварка активных металлов на воздухе путем обес- . печения ламинарного равномерного газоle вого потока, вследствие чего качество сварных швов значительно повышается.

Как показали эксперименты, содержание вреднъ х примесей в шве при сварке горелкой с линзой, выполненной иэ шари15 ков, меньше чем с линзой иэ сеток.

Так, содержание кислорода в основном металле 0,1% после сварки в металле шва 0,12%, выполненного горелкой с лин зой из шарихов, и 0,20% - линзой из сего ток.Формула изобретения

2s . Газовая линза к горелкам для сварки в среде защитных газов, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью повышения качества сварных швов путем повышения ламинарности истечения потока газа, лин- за выполнена из шариков с диаметром, равным 0,008-0.015 внутреннего диаметра сопла горелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 202386, кл. В 23 К 9/28, 28,06.66.

2. Потапывский A. Г. Сварка в зашит ных газах плавящимся электродом. М., «Машиностроение", 1974, с, 80, рис. 36..