Горелка для аргонодуговой сварки

Описание изобретения  к патенту  Российской Федерации

Патентообладатель: Пахомов Сергей Юрьевич

Автор: Пахомов Сергей Юрьевич

Адрес переписки: г.Липецк ул.Московская 30   

                                                                                                                          МПК F23 D 9/00

Горелка для аргонодуговой сварки

Изобретение относится к оборудованию для  сварки в среде защитных газов  и может найти применение в  различных отраслях машиностроения для соединения металлических материалов. В корпусе установлена токоподводящая трубка. Сопло имеет два - внутренний и наружный кольцевые каналы для  подачи защитного газа к электроду  и сварочной ванне. Внутренний кольцевой  канал для подачи защитного газа расположен непосредственно вокруг электрода. Наружный кольцевой канал  для подачи защитного газа выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием вверх. Верхняя  часть наружного кольцевого канала подсоединена к закручивающей кольцевой  камере. Камера состоит из верхней  входной кольцевой камеры и нижних многозаходных шнековых каналов, выполненных в виде наружной прямоугольной или трапецеидальной резьбы на толстостенном патрубке с прилегающим снаружи плотно наружным патрубком. Организация наружного вращающегося кольцевого конического потока защитного инертного газа с уменьшающейся толщиной слоя кольцевого потока сверху вниз позволяет повысить устойчивость местной защиты к воздействию возмущений внешней среды и уменьшить расход газа. 4 ил.

Предлагаемое  изобретение относится к оборудованию для сварки в среде защитных газов  и может найти применение в  различных отраслях машиностроения (авиационное, нефтехимическое, пищевое  и др.) для соединения металлических  материалов.

Известна  горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, содержащая корпус, сопло, цангу для крепления  электрода, систему подвода защитного  газа (авт. св. СССР N 468725, кл. B 23 K 9/16, 1972).

Протатип

горелка предназначенная для ручной сварки не плавящимся электродом малоуглеродистых и нержавеющих сталей, сплавов меди, никеля, титана на постоянном токе прямой полярности, а так же алюминия и его сплавов на переменном токе. Горелка АГНИ-03/07М не имеет водяного охлаждения, поэтому ее применение особенно удобно, когда возникают трудности с использованием охлаждающей воды - на монтаже, на большой высоте, при отрицательных температурах, в условиях небольших производств и мастерских. Конструкция горелки обеспечивает поворот головки в удобное для работы положение относительно продольной оси рукоятки на ±180о и на 110о относительно поперечной оси. Горелка имеет кнопку дистанционного управления сварочным током и краник для регулирования расхода защитного газа. Подвод защитного газа (аргона) и сварочного тока осуществляется раздельно.

Недостатком известной горелки  является большой расход защитного  инертного газа и недостаточно высокое  качество сварки вследствие недостаточной  местной защиты зоны сварки от внешних  воздействий.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является горелка для  аргонодуговой сварки плавящимся и  неплавящимся электродом, содержащая корпус с установленной в нем  токоведущей трубкой с электродом, сопло с двумя внутренним и  наружным кольцевыми каналами для подачи защитного газа к электроду и  к сварочной ванне, кольцевую  камеру (SU 712216 A, B 23 K 9/16, 30.01.80).

Недостатком известной горелки  является недостаточная газодинамическая жесткость газовой завесы к воздействию  возмущений внешней среды, снижающая  качество сварки.

Задача заявляемого  изобретения - повышение качества сварки за счет повышения устойчивости местной  защиты к воздействию возмущений внешней среды и значительное уменьшение расхода защитного инертного  газа.

Задача достигается  тем, что в горелке для аргонодуговой  сварки плавящимся и неплавящимся электродом, содержащей корпус с установленной  в нем токоподводящей трубкой  с электродом, сопло, два внутренних и наружных кольцевых канала для  подачи защитного газа к электроду  и к сварочной ванне, кольцевую  камеру для защитного газа, внутренний кольцевой канал для подачи защитного  газа расположен непосредственно вокруг электрода, а наружный кольцевой  канал выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием вверх, толщина наружного кольцевого канала уменьшается сверху вниз, верхняя часть наружного кольцевого канала подсоединена к кольцевой камере, выполненной с возможностью закручивания потока защитного газа, причем упомянутая камера состоит из наружного патрубка и плотно прилегающего к нему изнутри толстостенного патрубка с наружной прямоугольной или трапецеидальной резьбой, образующей многозаходные шнековые каналы.

Предлагаемая  горелка для аргонодуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом за счет своих отличительных признаков  обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение качества сварки за счет повышения газодинамической жесткости газовой завесы к воздействию  возмущений внешней среды.

На фиг. 1 представлена горелка для аргонодуговой  сварки (продольный разрез); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б  на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В-В на фиг. 1.

Горелка для аргонодуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом содержит корпус 1 (фиг. 1-4) с установленной  в нем токоподводящей трубкой 2, внутри которой расположен электрод 3, к  токоподводящей трубке 2 примыкает  внутренний кольцевой канал 4 для  подачи защитного инертного газа, с патрубком 5 для подачи инертного  газа, в корпусу 1 снаружи установлена  внутренняя толстостенная труба 6 с  выточенными в верхней части кольцевой камеры 7 и в нижней части винтовыми каналами с выступами 8 и впадинами 9 прямоугольного сечения, снаружи к кольцевой камере 7 и к выступам 8 плотно примыкает наружная труба 10, к верхней части которой подсоединен патрубок 11 для подачи инертного защитного газа, к нижней части трубы 6 подсоединен внутренний конический раструб 12, а к нижней части наружной трубы 10 подсоединен наружный конический раструб 13 так, что между раструбами 12 и 13 образуется конический кольцевой канал 14 с уменьшающейся сверху вниз толщиной, горелка устанавливается так, что нижние кромки раструбов 12 и 13 располагаются в непосредственной близости от свариваемых изделий 15.

Горелка работает следующим  образом.

Перед работой  подают защитный газ (аргон) по внутреннему  кольцевому каналу 4 через патрубок 5 для защиты электрода 3 и сварочной  ванны, включают сварочный агрегат, регулируют силу тока сварки, после  чего подают защитный газ (аргон) по патрубку 11 через кольцевую камеру 7 в закручивающую  камеру с многозаходными винтовыми  каналами в виде выступов 8 и впадин 9, где газ закручивается и поступает в наружный конический кольцевой канал 14 с уменьшающейся сверху вниз толщиной между коническими раструбами 12 и 13, причем с уменьшением толщины вращающегося слоя защитного газа его окружная скорость вращения увеличивается согласно уравнению сплошности и закона сохранения количества движения (импульса). Горелка устанавливается так, что нижние кромки раструбов 12 и 13 располагаются в непосредственной близости от поверхности свариваемых материалов 15. После регулирования подачи защитного газа через закручивающую камеру в наружный конический кольцевой канал 14 подачу защитного газа через патрубок 5 во внутренний кольцевой канал 4 уменьшают до минимума только для вытеснения воздуха из зоны электрода 3 и сварочной ванны. Коническая форма наружного канала 14 для прохождения закрученного потока защитного газа обеспечивает плавное безударное взаимодействие закрученного потока защитного газа в форме конуса под углом его образующих к поверхности свариваемого материала 15 с образованием симметричного расходящегося потока защитного газа в направлении от электрода 3 к периферии. Такой поток естественно обладает эжектирующим действием, в результате чего в центре у электрода 3 и сварочной ванны будет создаваться некоторое разрежение, куда будет поступать защитный инертный газ (аргон) из внутреннего кольцевого канала 4. Вращающийся поток защитного газа, выходящий из наружного конического кольцевого канала 14, обладает повышенной устойчивостью по отношению к воздействиям внешней среды, так как газодинамическая жесткость вращающейся газовой завесы увеличивается, что обеспечивает надежную работу горелки для аргонодуговой сварки на режимах с дугой большой мощности и позволяет снизить расход защитного газа и повысить качество сварки.

Предлагаемая горелка для аргонодуговой  сварки обеспечивает повышение качества сварки и уменьшение расхода защитного  инертного газа (аргона) за счет повышения  жесткости наружного вращающегося защитного газового потока.

Формула изобретения

Горелка для  аргонодуговой сварки неплавящимся электродами, содержащая корпус с установленной  в нем токоподводящей трубкой  с электродом, сопло, два внутренних и наружных кольцевых канала для  подачи защитного газа к электроду  и сварочной ванне и кольцевую  камеру для защитного газа, отличающаяся тем, что внутренний кольцевой канал  для подачи защитного газа расположен непосредственно вокруг электрода, а наружный кольцевой канал для  подачи защитного газа выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного меньшим основанием вверх, толщина наружного кольцевого канала уменьшается сверху вниз, верхняя часть наружного кольцевого канала подсоединена к кольцевой камере, выполненной с возможностью закручивания потока защитного газа, причем упомянутая камера состоит из наружного патрубка и плотно прилегающего к нему изнутри толстостенного патрубка с наружной прямоугольной или трапецеидальной резьбой, образующей многозаходные шнековые каналы.

 

 

 

РИСУНКИ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ 
 
Аргонодуговая сварка алюминия

 

Алюминий  сегодня практически повсеместно  используется в нашей жизни и  в различных отраслях промышленного  производства. Из него делают все, начиная  от алюминиевых ложек и заканчивая деталями кузова автомобиля. Особые механические и антикоррозийные свойства, а  также малый удельный вес алюминия позволяет человеку использовать его  для создания легких и в то же время прочных конструкций. Но рано или поздно предметы, выполненные  из этого удобного и высокотехнологичного материала, ломаются или выходят  из строя. Поэтому неудивительно, что  необходимость в сварке алюминия или деталей из алюминия достаточно часто возникает даже в домашнем быту. Сварка алюминия традиционно  отличается повышенной сложностью, тонкостью  работы и необходимостью высокой  квалификации у специалистов, занимающихся подобной работой. 
Сложность сварки алюминия, прежде всего, объясняется специфическими особенностями этого металла по сравнению со сталью. Например, алюминий имеет высокую теплопроводность (в несколько раз выше, чем у рядовых сталей), поэтому тепло от места сварки алюминия интенсивно отводится в свариваемые детали, и одновременно низкой температурой плавления, причем прочность алюминия при его нагреве резко снижается. Все это приводит к тому, что вероятность "прожога", появления так называемых "горячих трещин" или даже расплавления детали при сварке алюминия весьма высока. При взаимодействии с кислородом на поверхности алюминия мгновенно образуется оксидная пленка, которая не позволяет работать с этим металлом при помощи обычной электродуговой сварки. Именно поэтому для предотвращения образования оксида алюминия процесс сварки производят в среде инертных газов. В частности, практически во всех случаях технология сварки алюминия подразумевает использование специального оборудования, где в качестве инертной среды используется аргон (отсюда сварку алюминия часто называют аргонодуговой сварки). Иногда используют и газовую смесь аргона с гелием, которая способствует более полному газовыделению и потенциальному отсутствию пор. Аргонная сварка не имеет ничего общего с пайкой или плазменным напылением. Сварка алюминия - процесс сложный и требующий от специалиста высокой квалификации. В первую очередь это связано с химическими особенностями алюминия. При нагреве алюминия и его соприкосновении с кислородом воздуха, на поверхности образуется пленка окисла, которая препятствует работе с ним с использованием обычной электродуговой сварки. Для предотвращения взаимодействия нагретого алюминия с содержащимся в воздухе кислородом применяют один из инертных газов, а именно . Для сварки применяют тугоплавкие электроды из вольфрама. Электрод окружен керамическим соплом, из которого под высоким давлением к месту сварки нагнетается аргон. Благодаря этому в области сварки аргоном поддерживается среда с очень низким содержанием кислорода, что позволяет держать электрическую дугу между деталью и окончанием неплавящегося электрода. Главная цель создаваемой таким путем электродуги – это плавка самой детали и присадочной проволоки. 
Аргонная сварка также подходит для различных сплавов. Присадочный материал выбирается близкий по составу к металлу, из которого изготовлена деталь. Шов, получившийся после дуговой сварки с аргоном, представляет собой единое целое со свариваемыми деталями, что позволяет обеспечить прочность, герметичность, и долговечность будущего изделия.