УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЧАЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ СВАРКЕ И НАПЛАВКЕ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Изобретение относится к области сварки и наплавки постоянным током в защитных газах неплавящимся электродом и поверхностной термической обработки, например, высокоскоростная аргоно-дуговая наплавка (а.с. 1827927, пат. 2211123), термическая обработка поверхности сталей и чутунов при помощи электрической дуги (а.с. 1289078).
Известно, что при сварочно-наплавочных процессах начальное зажигание дуги осуществляется коротким замыканием электрода на деталь. При касании электродом детали в начальный момент, мгновенно расплавятся микровыступы поверхностей детали и электрода за счет высокой плотности тока, и таким способом образованная пленка жидкого металла замыкает электрод и деталь. При отводе электрода на 2... 4 мм пленка жидкого металла растягивается, образуя уменьшающийся по сечению «мостик»; при этом резко увеличивается плотность тока, повышается температура. Это приводит к разрыву «мостка» и испарению вскипевшего металла, В этот момент интенсивная термо- и автоэлектронная эмиссия способствуют возникновению сварочной дуги. Время короткого замыкания и горения дуги составляет доли секунды,
При высоких скоростях перемещения электрода относительно детали наличие заранее установленного межэлектродного зазора исключает возможность использования такого; устройства для высокоскоростной аргоно-дуговой наплавки и поверхностной термической обработки.
Известно устройство для начального зажигания электрической дуги, когда имеется заранее установленный межэлектродный зазор. Тогда зажигается дуга путем короткого замыкания угольным стержнем межэлектродного зазора [пат, 2211123, стр. 13], Использование такого устройства приводит, во-первых, к появлению на рабочей поверхности детали раковин, во-вторых, нарушению угла заточки вольфрамового электрода, в третьих, к повышенному расходу неплавящегося электрода. Все это не позволяет проводить
качественную наплавку высокоскоростными способами и поверхностную термическую обработку.
Наиболее близко по конструкции к заявляемому изобретению является устройство для начального зажигания дуги без короткого замыкания электрода на деталь. Особенностью конструкции такого устройства является наличие высокочастотного осциллятора, источника питания основной дуги, вращающейся детали, горелки с неплавящимся электродом, защитного дросселя и конденсатора. Схема расположения и соединения этих элементов устройства показана на стр. 9 в руководстве по эксплуатации. [Осциллятор последовательного и параллельного включения модели ОСППЗ-300М-1. Руководство по эксплуатации 70243.002.000РЭ.20022. Выпускается Ржевским производственным объединением «Электромеханика»],
Недостатком такого устройства является невозможность использования по назначению, так как при этом постоянный ток от основного источника питания, проходя через осциллятор, выводит его из строя.
Целью предлагаемого изобретения является использование устройства по назначению. Поставленная цель достигается тем, что, как и в прототипе, предлагаемое устройство для возбуждения электрической дуги постоянного тока при сварке и наплавке в защитных газах содержит высокочастотный осциллятор, источник питания основной дуги, деталь, горелку с неплавящимся электродом, защитный дроссель и конденсатор. В предлагаемом же устройстве установлен предохранитель и защитный конденсатор.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается новым признаком:
- предлагаемое устройство дополнительно содержит предохранитель и защитный конденсатор.
При анализе патентной и технической литературы заявитель не обнаружил другого тождественного и эквивалентного заявляемому технического решения и поэтому полагает, что предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности «новизна».
2
По нашему мнению, ранее неизвестным отличительным признаком является дополнительный предохранитель ПР1 и защитный конденсатор C(рис.1).
При такой конструкции устройства обеспечена защита цепей осциллятора от мощного сварочного и наплавочного тока (более 400А) основного источника.
Таким образом, этот признак обеспечивает использование устройства для возбуждения электрической дуги постоянного тока при сварке и наплавке в защитных газах при параллельном включении осциллятора, что подтверждает соответствие предложенного изобретения критерию «промышленное применение».
Пояснения по конструкции и работа устройства представлены на рис,
Рис.1. Схема расположения и соединения элементов заявляемого устройства.
Рис.2. Расположение и соединение предохранителя ПР1 (1) и защитного конденсатора d (2) с осциллятором ОСППЗ-300М-1 (3).
1
1
Рис.3. Расположение и соединение защитного дросселя L (1) и конденсатора C (2) с основным источником питания ВДУ-505 (3).
2
2
В заявляемом устройстве в отличие от прототипа дополнительно установлен конденсатор C (рис. 1, 2) (емкостью 5...10 мкф, 400...600 В любой марки), который выполняет роль фильтра, тем самым защищает осциллятор от мощного тока (300...500 А и более) основного источника ВДУ-506, ВДУ-1201 и др.; в случае выхода из строя конденсатора C срабатывает предохранитель ПР1 (рис. 1,2). Все это в конечном итоге позволяет стабильно, без обрывов произвести зажигание электрической дуги постоянного тока при сварке и наплавке в защитных газах. На собранном устройстве (рис. 2)
2
С=8 мкф ± 10%, марки МБГО 600В и ПР1 = 5А.
1
Согласно руководству по эксплуатации для защиты основного источника питания дуги установлен конденсатор C емкостью 1 мкф ± 10%, марки
1
КБГ-МН 600В, изготовлен защитный дроссель L (22 витка, диаметр дросселя 250 мм) (рис.3).
Данное устройство используется при нанесении тонких слоев 0,12...0,20 мм на поверхности деталей машин высокоскоростной аргоно-дуговой наплавкой и для поверхностной термической обработки. При использовании этого способа восстановления деталей машин соблюдается определенная последовательность. Предварительно устанавливаются геометрические и технологические параметры наплавки, например, зазор между неплавящимся электродом и деталью, который равен 2 мм, и др. Деталь устанавливается во вращателе под наплавочной установкой; заявляемое устройство является неотъемлемой частью этой установки. Деталь приводится во вращение и одновременно подается напряжение на электрод и деталь от основного источника питания сварочной дуги.
Присадочная проволока отводится от детали, конец проволоки затачивается под определенный угол. Механизм подачи проволокоподающего механизма ставится в положение «выключено». Включается вращение проволоки. Зажигается электрическая дуга между вольфрамовым электродом и деталью с помощью заявляемого устройства. Поверхность детали некоторое время прогревается. Включается подача проволоки к детали. После наплавки начального валика включается движение подачи наплавочной головки вдоль оси детали. По окончании наплавки выключаются: подача наплавочной головки, подача проволоки, электрическая дуга, вращение детали, вращение проволоки.
Использование заявляемого устройства обеспечивает осуществление процесса высокоскоростной аргоно-дуговой наплавки деталей с использованием заявляемого устройства. Кроме того, заявляемое устройство универсально и позволяет использовать его при начальном возбуждении электрической дуги при других способах наплавки, сварки и термообработки.