Устройство для электромагнитной точечной сварки
ELECTROMAGNETIC SPOT-WELDING DEVICE

t
Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в устройствах контактной точечной сварки для соединения листовых заготовок. Известно устройство с внутренним охлаждением полости электрода-колпачка (см. патент РФ 2683986 С1, 13.03.2018), размещенного конической задней полостью на передней конической части полого держателя (переходника) с трубкой, расположенной с боковыми и осевым зазорами в нем и в полости такого электрода, отделенной стенкой  от передней рабочей (цилиндрической или конической) части с плоским торцом диаметром, равной сварной точке, отделенной уступом от остальной части большего диаметра его, применяемого при сварке кузовов автомобилей. Его недостаток: значительные энергоемкость на сварку и нагрев электродов до 1023К, снижающий их стойкость.
Известно и устройство для электромагнитной точечной сварки (fm. авторское свидетельство СССР 959953 от 1976 г.): цельный электрод с передней рабочей частью, средней частью- соленоидом и хвостовой конической частью для присоединения к держателю или переходнику с глухой полостью под трубку и хладагент для его охлаждения. Его недостатки: стоимость до 500 рублей, а электрода-колпачка не более 50 рублей; рассеивание образуемого магнитного потока боковой поверхностью соленоида в атмосферу и поэтому уменьшение эффекта нагрева возникающим от него индукционным током зоны сварки заготовок. Задачей предлагаемого решения является устранение этих недостатков. Технический результат от него: улучшение производственно-экономических показателей при использовании такого устройства.
Это достигается тем, что в устройстве для электромагнитной точечной сварки в виде цельного корпуса с передней рабочей частью, преходящей в среднюю часть-соленоид-чередующиеся между собой винтовые канавки и стенки, заканчивающуюся задней частью с посадочной поверхностью под полый держатель (переходник), с торца которой образована глухая продольная полость под хладагент с трубкой, размещенной в ней с боковым и осевым зазорами, новым является то, что рабочая часть выполнена отдельной в виде электорода-колпачка с плоским передним торцом, отделенная уступом от остальной большего диаметра части его с задней конической полостью, охватывающей переднюю коническую часть полого держателя (переходника), за которой на его боковой поверхности образован соленоид, охваченный полым ферромагнитным кожухом, соединенным задней резьбовой частью с резьбовой поверхностью втулки, зафиксированной сзади соленоида на держателе (переходнике); при этом кожух размещен средней частью на соленоиде, а передней частью на боковой поверхности колпачка с упором дна его полости в уступ колпачка, рабочая часть которого частично охвачена окном переднего торца кожуха с выступанием ее за его пределы. Использованием в устройстве сменного электрода-колпачка с рабочей частью, размещенного своей задней конической полостью на передней конической части полого держателя (переходника), уменьшаются на порядок расходы на сварку листовых заготовок. Образованием на боковой поверхности мало изнашиваемого держателя (переходника) соленоида также сокращаются расходы на сварку. Охватыванием соленоида, боковой поверхностью колпачка, уступа и частично рабочей части его полым ферромагнитным кожухом с окном на торце исключается рассеивание в боковом направлении создаваемого соленоидом при сварке магнитного поля с одновременным поперечным сжатием его до диаметра этой части колпачка для максимального разогрева индукционным током металла заготовок в зоне их сварки.
Соединением резьбы этого кожуха с резьбой втулки, зафиксированной на держателе сзади соленоида, стопорится кожух на устройстве при сварке. Использованием конических присоединительных поверхностей электрода и держателя (переходника) обеспечивается надежное соединение их между собой с высокой электропроводностью и герметичностью его. Наличием окна в переднем торце кожуха обеспечивается выступание рабочей части колпачка за его пределы и сжатие им магнитного потока. Контактом уступа электрода с дном полости кожуха последний фиксируется в осевом направлении на предлагаемом устройстве. Анализ его с известными показывает новизну, существенные отличия, промышленную пригодность и соответствие его критериям изобретения.
Предлагаемое представлено на чертеже фигурой 1 и содержит электрод-колпачок 1 с рабочей цилиндрической или конической частью 2, размещенный поверхностью задней конической полости 3 на передней конической части полого держателем (переходника) 4 с трубкой 5, установленной в нем с боковым зазором 6 и отстоящей передним торцом от дна этой полости 3; наружная боковая поверхность держателя (переходника) 4 - чередующиеся между собой винтовые канавки 7 и стенки 8, образующие соленоид, охваченный ферромагнитным кожухом 9, соединенным резьбой задней части с резьбой втулки 10, размещенной сзади соленоида и зафиксированной на держателе (переходнике) штифтом 11; передняя часть кожуха 9 охватывает заднюю часть колпачка 1, рабочая часть 2 которого расположена частично в окне переднего торца кожуха с выступанием большей части из него, контактирующего плоским или коническим дном, показанным штриховыми линиями, его полости, с перпендикулярным или, повышающим технологичность кожуха, наклонным наружным уступом 12 колпачка 1.
Предлагаемое устройство работает так: при сжатии между рабочими торцами электродов-колпачков свариваемых листовых заготовок пропускается сварочный ток по держателю 4 (переходнику), колпачку 1 и не показанным заготовкам, в которых из-за большого электросопротивления их металл плавится с образование общей для них остывающей сварной точки. Протекающий также по кожуху и по соленоиду сварочный ток создает в них свои магнитные поля, устремляющиеся в осевом направлении и сжимающиеся в поперечном сечении окном его переднего торца к свариваемым листовым заготовкам, порождая в них индукционный ток, повышающий выделение тепла, ускоряющего сварку их между собой. Наличием образуемого соленоидом и кожухом их общего индукционного тока в заготовках уменьшается величина подводимого к электроду сварочного тока на операцию, что положительно влияет и на его стойкость. Величина первого из них зависит от параметров канавок и разделяющих их стенок соленоида, материала кожуха и свариваемых заготовок, характера подводимого к электроду тока; причем, чем больше скорость его подведения, тем больше величины общих магнитного потока и индукционного тока, дополнительно разогревающего свариваемые заготовки, а не рабочую поверхность электрода, что увеличивает его стойкость. Нагреваемый частично сварочным током и, в основном, теплом свариваемых заготовок электрод-колпачок охлаждается так: хладагент по боковому зазору 6 подводится из задней части держателя 4 в полость 3 колпачка 1 с омыванием ее боковой и донной поверхностей; нагретый его теплом хладагент по осевому зазору между дном этой полости и передним торцом трубки 5 поступает в нее и далее отводится к задней части держателя 4 с последующим удалением за его пределы.
Эффективность охлаждения электрода определяется величиной его охлаждаемой поверхности, скоростью и схемой циркуляции хладагента, начальной температурой его и т.д., выбираемых из теплопоступления в него. Таким образом, в предлагаемом устройстве сменными электродами-колпачками снижаются на порядок расходы на применяемую оснастку и, как минимум, в 2 раза энергозатраты на такую сварку.