Автоматическое мобильное ротационное наплавочное устройство
AUTOMATIC MOBILE ROTARY SURFACING APPARATUS

1. Область техники.
Изобретение относится к области сварки и наплавки, может быть использовано в связке с различными сварочными аппаратами типа MIG/MAG.
2. Уровень техники.
Известны аналогичные устройства для решения подобных задач, но все они имеют определенные недостатки по сравнению с данным изобретением.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПЛАВКИ ВНУТРЕННИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА [RU 120596 U1, МПК B23K 9/04, B23K 9/18] - Недостатком данного устройства является сложность механизма подачи электродного материала (проволоки, ленты) и флюса в цилиндрические отверстия малого диаметра, невозможность работы в вертикальных отверстиях.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ И ПОДАЧИ СВАРОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА [RU2422256C2, МПК B23K 9/12, B23K 37/02] - Недостатком данного устройства является осуществление вращения и подачи сварочного электрода от единого привода, вследствие чего их скорости взаимозависимы. При изменении, например, скорости вращения сварочного электрода также изменяется скорость его подачи и соответственно сварочный ток, что может привести к нарушению стабильности процесса наплавки. Таким образом, технологические возможности данного устройства существенно ограничены, а нарушение стабильности процесса наплавки при регулировании вращения электрода снижает качество наплавленного слоя при изготовлении и ремонте полых изделий с наплавляемой цилиндрической внутренней поверхностью.
Самым близким аналогом является - УСТАНОВКА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ [RU 45954 U1, МПК B23K 9/04] - Недостатком этой установки является сложность конструкции и не достаточная надежность ее работы.
3. Раскрытие изобретения.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в необходимости восстановления изношенных цилиндрических поверхностей на деталях экскаваторов, погрузчиков и любой другой строительной техники, путем ротационной автоматической наплавки слоя металла, в любых полевых условиях. Например, восстановление поверхности изношенных отверстий в стрелах экскаваторов, погрузчиков.
Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение и ускорение процедуры наплавки слоя металла, постоянной толщины, на цилиндрические поверхности деталей машин, различного диаметра и длины поверхности. Увеличение стабильности процесса наплавки, а также увеличение надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что данное устройство содержит на себе горелку полуавтоматического сварочного аппарата, двигает ее по траектории, в виде спирали по цилиндрической поверхности. Выдерживает постоянную, необходимую скорость вращения и скорость продольной подачи, удерживая постоянное межвитковое расстояние, такое движение обеспечивает одинаковую толщину наплавляемого слоя металла. Скорость наплавки при этом увеличивается, потому что процесс наплавки происходит непрерывно. Устройство имеет небольшой габарит и вес, что позволяет сделать его мобильным, а также закреплять его практически на любой восстанавливаемой детали с необходимым положением для работы. Устройство имеет возможность подключения к сварочному аппарату типа MIG/MAG. Шаговые двигатели, используемые в приводе устройства, позволяют плавно и бесступенчато, регулировать скорость вращения и подачи сварочной горелки, в сумме возможностью изменения изгиба сварочной горелки, устройство может использоваться с цилиндрическими поверхностями, различных диаметров. Использование сварочных горелок различной формы и длины, добавляет универсальности устройству. Шаговые двигатели имеют возможность длительной работы без остановки, увеличивают надежность и стабильность работы станка.
4. Осуществление изобретения.
Устройство можно разделить на два функциональных блока: наплавочную головку, которая обеспечивает круговое движение сварочной горелки, и каретку продольной подачи, которая в свою очередь перемещает наплавочную головку в продольном направлении. Оба этих узла в совокупности обеспечивают спиральное движение сварочной горелки. Наплавочная головка содержит в себе щеточно-коллекторный узел, который осуществляет непрерывную передачу электричества от сварочного рукава к вращающейся сварочной горелке. Вращение сварочной горелки происходит при помощи двигателя через ременную передачу. Через щеточно-коллекторный узел подается сварочная проволока и защитный газ, этому способствует специальный канал. Щетки соединены кабелем со сварочным рукавом. Вращающийся проводник соединен со сварочной горелкой при помощи муфт и токопроводящих трубок.
Щеточно-коллекторный узел состоит из коллектора (круглого вращающегося проводника) и графитовых щеток (скользящих контактов) прижатых к проводнику.
Каретка продольной подачи осуществляет продольное перемещение за счет винта, за вращение винта продольной подачи отвечает шаговый двигатель.
К преимуществам данного устройства можно отнести его функциональность, простота использования (для обеспечения работы устройства необходим любой сварочный аппарат типа MIG/MAG), а также благодаря использованию щеточно-коллекторного узла и шаговых двигателей изобретение имеет высокую надежность, т.к. данные узлы имеют большой ресурс. Данным устройством можно наплавлять цилиндрические поверхности на различных деталях, устройствах, оборудовании разных размеров и конструкций. Добиться такого широкого спектра работы позволяет большая вариативность закрепления наплавочного устройства к детали. Для наплавки поверхности необходимо прикрепить раму каретки продольной подачи к детали. Сделать это можно различными путями (сварка, крепежные изделия, магнитные стойки и т.д.). Настройка устройства под различный диаметр наплавляемой поверхности происходит путем изменения угла изгиба сварочной горелки. Для адаптации устройства к работе с поверхностями различной длины, можно менять его конфигурацию путем замены токопроводящей трубки различной длины, а также замены каретки продольной подачи с продольным ходом необходимой длины.
К недостаткам можно отнести ограниченность наплавки наружных цилиндрических поверхностей по диаметру и длине.
Основные узлы наплавочного устройства (Рисунок 1).
1. Шаговый двигатель - отвечает за вращение сварочной горелки.
2. Круглый проводник - передает электрический ток от графитовых щеток к токопроводящей трубке, также имеет отверстие для похождения сварочной проволоки и защитного газа.
3. Ременная зубчатая передача - передает крутящий момент от двигателя на вращающийся проводник.
4. Силовой кабель - проводит электричество от сварочного рукава к электрическим щеткам.
5. Графитовые щетки - передают электрический ток от силовых кабелей на вращающийся проводник.
6. Сварочный рукав - проводит электрический ток от сварочного аппарата до наплавочного устройства, подает сварочную проволоку, а также защитный газ.
7. Опорный подшипник - служит опорой вращающемуся проводнику, соединяется с ним через диэлектрические шайбы и втулки.
8. Сварочная горелка - непосредственно осуществляет процесс наплавки металла на поверхность отверстия, вращается во время работы внутри отверстия и наплавляет металл сварочной проволокой.
9. Диэлектрическая трубка - защищает токопроводящую трубку от замыканий на массу.
10. Рама наплавочной головки - является связующим элементом конструкции наплавочной головки, крепит и удерживает элементы относительно друг друга.
11. Линейный подшипник с гайкой продольной подачи - выполняет продольные движения во время процесса наплавки, перемещает на себе наплавочную головку.
12. Направляющий вал - предназначен для обеспечения прямолинейного движения, линейного подшипника с гайкой.
13. Рама каретки продольной подачи - основной элемент каретки продольной подачи, удерживает направляющий вал, винт продольной подачи, а также двигатель продольной подачи.
14. Двигатель продольной подачи - шаговый двигатель вращает винт продольной подачи.
15. Винт продольной подачи - обеспечивает продольное перемещение сварочной горелки.
16. Диэлектрические шайбы - изолируют вращающийся проводник от опорного подшипника.
17. Диэлектрическая втулка - изолирует вращающийся проводник от опорного подшипника.
18. Газ проводящая трубка - выполняет роль уплотнения между сварочным рукавом и вращающимся проводником, уменьшает потери защитного газа во время работы.
19. Токопроводящая трубка - проводит электрический ток от вращающегося проводника до сварочной горелки, имеет канал для прохождения сварочной проволоки и защитного газа.
20. Диэлектрическая втулка - изолирует сварочный рукав от рамы наплавочной головки.
5. Промышленная применимость.
Данное изобретение используют для обработки изношенных отверстий при ремонте экскаваторов (любых типов), погрузчиков и другой строительной техники. Основным преимуществом такого комплекса является его мобильность, что позволяет производить ремонт в любых полевых условиях.