Способы крепления сопла на сварочной горелке

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

УДК 621.791

А.В. Филонов

ФИЛОНОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - старший преподаватель, кафедра сварочного производства Юргинского технологического института (филиала) Томского политехнического университета (г. Юрга). E-mail: a.filonow@mail.ru

СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СОПЛА НА СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКЕ

Рассмотрены преимущества и недостатки существующих способов крепления сопел для горелок сварочных полуавтоматов.

Ключевые слова: сварочная горелка, сопло, изоляционная втулка.

The methods for mounting the nozzle on a welding torch. Andrei V. Filonov (Yurga Technological Institute (branch) of Tomsk Polytechnic University, Yurga).

The article deals with the advantages and disadvantages of the existing methods of mounting nozzles on semiautomatic welding torches.

Key words: welding torch, nozzle, insulating bushing.

Для механизированной сварки в углекислом газе на отечественных предприятиях применяются полуавтоматы типа ПДГ-312, ПДГ-508, А-547 либо сварочное оборудование иностранных фирм-изготовителей Lincoln Electric, Nebula, ESAB, Fronius и др. Как правило, данные полуавтоматы комплектуются сварочными горелками типа ГДПГ (аналоги: ГС-250, А-547уМ; иностранные аналоги: горелки типа RF и MB фирмы Abicor Binzel, AL и AW - Fronius, TBi - TBI, SB и SBT - Merkle).

Основное преимущество таких горелок - небольшой вес и простота конструкции. Горелки данного типа рассчитаны на сварочный ток до 300 А, но их преимущества позволяют, при условии небольшой модернизации, использовать их и для сварки на больших токах.

Горелки, которыми комплектовались полуавтоматы типа ПДГ-312, ПДГ-508, А-547, не отличались большим разнообразием вариантов крепления газовых сопел (рис. 1) [2]. Сопла крепились при помощи изоляционных втулок. Изоляционная втулка служит для изоляции токоведущих частей горелки от сопла, а также является конструктивным элементом, предназначенным для удержания и центрирования сопла на горелке.

Конструктивно изоляционные втулки имеют либо коническую (рис. 1, а), либо цилиндрическую (рис. 1, б) форму с гладким или резьбовым отверстием в зависимости от конструктивных особенностей сварочной горелки.

© Филонов А.В., 2013

От формы втулки также зависит способ крепления сопла на сварочной горелке. На конической втулке 1 (рис. 1, а) сопло 2 удерживается за счет конического расширения с одного конца. Данный способ крепления не является надежным, потому что изоляционная втулка под воздействием высоких температур разрушается, что приводит к самопроизвольному спаданию газового сопла. Для закрепления сопла 2 на цилиндрической втулке 1 (рис. 1, б) применяют специальную крепежную муфту 3, а фиксация осуществляется при помощи винтов 4. Этот способ намного надежней, но тоже имеет недостатки: громоздкость конструкции и неудобство в обслуживании из-за большого количества конструктивных элементов.

Изготовляют втулки, представленные на рис 1, а, б, из текстолита и стекловолокнита.

К отдельной категории изоляционных втулок относится металлокерамическая втулка (рис. 1, в), состоящая из стального корпуса 1, стальной внутренней втулки с резьбой 2 и керамического изолятора-наполнителя 3 [2]. Закрепление сопла 5 осуществляется при помощи винта 4. Такое крепление исключает самопроизвольное спадание и перекос газового сопла во время сварки. Хотя длительность эксплуатации металлокерамической втулки составляет более 1000 ч, она также подвержена разрушению. Это происходит оттого что из-за разности коэффициентов теплового расширения материалов, из которых втулка изготовлена, и под влиянием механического воздействия в процессе очистки сопла от налипших брызг происходит выкрашивание керамического наполнителя, расшатывается внутренняя втулка с резьбой, что является показателем потери работоспособности металлокерамической втулки.

За последнее десятилетие, в связи с появлением на отечественном рынке сварочного оборудования иностранных фирм-производителей, массовое распространение получили горелки с комбинированными и цанговыми соплами (рис. 2). В горелках с комбинированными соплами (рис. 2, а, б) изоляционной втулки как отдельного элемента нет либо она выполнена как одно целое с соплом. Известно несколько вариантов реализации такой конструкции, например, корпус газового сопла неразъемно соединен завальцовкой с термостойкой изоляцией и внутренней резьбовой (рис. 2, б) [4] или безрезьбовой втулкой (рис. 2, а). Другой вариант предусматривает установку внутренней втулки в термостойкую изоляцию, которая, в свою очередь, запрессована в сопло (рис. 2, б).

а б в г

Рис. 2. Конструкции крепления сопел к сварочным горелкам

Изменение конструкции сопел привело к изменению их крепления к головной части горелки. Так, сопла с завальцованной термостойкой изоляцией (рис. 2, а) в зависимости от конструкции внутренней втулки фиксируются либо при помощи специального пружинного элемента, установленного на мундштуке, либо при помощи резьбового соединения. Сопла с запрессованной в термостойкую изоляцию внутренней втулкой (рис. 2, б) закрепляются подобным же образом.

Широкое применение получила конструкция, в которой газовое сопло изготавливается по принципу цанги (рис. 2, в), т.е. хвостовая часть делается разрезной - разделенной на лепестки. Зажим осуществляется лепестками сопла под действием осевого усилия, приложенного к конической части мундштука горелки. Для увеличения усилия прижатия лепестки охватывают закрепительным пружинным кольцом. Существует вариант двухцангового закрепления фирмы ¥тотт [3], который приведен на рис. 2, г. В нем используются сопла без закрепительного кольца.

Описанные конструкции сопел и варианты их крепления имеют свои плюсы и минусы. К плюсам можно отнести надежность крепления и фиксации сопла, отсутствие крепежных элементов виде винтов, большой ресурс работы. Минусами сопел, представленных на рис. 2, а, б, являются повышенные требования к точности изготовления, а именно обеспечение соосности конструктивных элементов на стадии производства. Это сказывается на стоимости изделия в сторону удорожания.

Другой недостаток выявляется в процессе эксплуатации - наблюдается процесс при-пекания резьбового соединения внутренней втулки к мундштуку горелки (рис. 2, б), что приводит к выходу из стоя как мундштука, так и сопла, а следовательно, и к увеличению объемов реновации этих элементов сварочных горелок.

Еще один недостаток проявляется при очистке сопла от налипших брызг. Из-за надежности крепления и разогрева нет возможности быстро снять и очистить забрызганное сопло без механического инструмента. Использование инструмента приводит к нарушению целостности сопла и как следствие сокращению времени забрызгиваемости при дальнейшей его эксплуатации, что, в свою очередь, увеличивает время, уходящее на зачистку.

Анализ отечественных и зарубежных информационных источников показывает, что при механизированной сварке в углекислом газе в основном применяют медные сопла. При сварке сопло горелки подвергается тепловому нагреву за счет сварочной дуги, а также из-за контакта с брызгами расплавленного металла. Следствием этих воздействий является износ и повышенный расход сопел в процессе эксплуатации, что не может не сказаться на конечной цене выпускаемого изделия. Кроме того, замена износившихся деталей и зачистка сопла

приводят к потерям рабочего времени. Данные факты нужно учитывать в вопросах реновации и возможной модернизации отдельных элементов сварочного оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федько В.Т. Теория, технология и средства снижения набрызгивания и трудоемкости при сварке в углекислом газе. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1998. 432 с.

2. Федько В.Т., Филонов А.В., Соколов П.Д., Ястребов А.П. Повышение ресурса работы узлов горелок для сварки в СО2 (обзор) // Технология машиностроения. 2005. № 8. С. 35-40.

3. MIG/MAG Сварочные горелки. URL: http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/SID-EDE7D94F-8451A585/fronius_ukrame/hs.xsl/2510_2792.htm // (дата обращения: 27.02.2013 г.).

4. Tajbl F., Stener M. Hitzebeständige Düse für das Schweißen mit abschmelzender Elektrode, Auslegeschrift 1 440 432 (BDR), 1970.