ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Полезная модель относится к области сварки и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовительной или восстановительной наплавке преимущественно в составе автоматов для дуговой наплавки с поперечными колебаниями плавящегося электрода.
Известно устройство сварочной горелки окруженной кожухом (см. патент GB 2394685 МПК В23К 9/16, опубл. 05.05.2004), состоящее из горелки с неплавящимся электродом, сопло которой окружено кольцевым кожухом. Сопло горелки и кожух соединены между собой уплотнительным приспособлением, состоящим из нескольких сопряженных между собой плоских колец. Конструкция уплотнительного приспособления позволяет осуществлять любые горизонтальные перемещения горелки в пределах кожуха. Заявленная конструкция обеспечивает, в процессе сварки или наплавки, формирование внутри кожуха атмосферы инертного газа, что позволяет производить сварку или наплавку легко окисляющихся металлов и сплавов.
Недостатком такой конструкции является то, что для обеспечения эффективной защиты расплавленного металла необходимо плотное примыкание нижней кромки кожуха к поверхности изделия, что может быть затруднительно в случаях, если изделие имеет сложный профиль.
Другим недостатком такой конструкции является ее громоздкость, а при сварке или наплавке крупногабаритных изделий возможно возникновение дополнительных проблем, обусловленных необходимостью постоянного взаимного позиционирования горелки, кожуха и детали по определенным закономерностям.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по конструкции является горелка для сварки в защитных газах (А.с. 653055, МПК В23К 9/16, опубл. 25.03.79), содержащая корпус с установленным в нем токоподводящим элементом, соплом и соосным соплу стаканом с укрепленной в нем газовой линзой, образующем успокоительную камеру для защитного газа. Описанная конструкция принята за прототип изобретения.
Недостатком прототипа является низкая газовая защита при наплавке с поперечными колебаниями плавящегося электрода, обусловленная тем, что в процессе наплавки, согласно конструкции, вместе с электродом перемещается истекающий из сопла поток защитного газа. При этом смещение горелки в любое из крайних положений приводить к нарушению защиты противоположной части сварочной ванны. Низкая стабильность газовой защиты приводит к снижению качества наплавленного металла.
Технической задачей полезной модели является повышение защиты переплавляемого дугой металла при дуговой наплавке с поперечными колебаниями плавящегося электрода, посредством формирования сплошного потока защитного газа, покрывающего всю область перемещений электрода с дугой, а также сварочную ванну.
Техническим результатом является повышение качества наплавленного металла.
Технический результат достигается за счет того, что в горелке для дуговой наплавки с поперечными колебаниями плавящегося электрода, содержащей корпус с успокоительной камерой для защитного газа, сопло, расположенный в корпусе токоподводящий мундштук, внутренние поверхности корпуса и сопла образуют полость горелки, имеющую в поперечном сечении прямоугольную форму, а в верхней части корпуса горелки закреплен узел перемещения, обеспечивающий перемещение токоподво-дящего мундштука по длине поперечного сечения полости горелки.
Узел перемещения выполнен в виде двух пластин, причем нижняя пластина жестко закреплена на корпусе горелки и является направляющей для верхней подвижной пластины, жестко соединенной с токоподводящим мундштуком.
Нижняя пластина имеет прямоугольное отверстие, для перемещения токоподводящего мундштука.
Узел перемещения выполнен в виде пластины, закрепленной на корпусе, и имеющей отверстие, в котором посредством сферического шарнира закреплен токоподводящий мунштук.
Выполнение полости горелки в поперечном сечении прямоугольной формы обеспечивает пространство для перемещения в ней токоподводящего мундштука, а также способствует формированию широкого потока защитного газа, защищающего весь переплавляемый дугой металл при дуговой наплавке с поперечными колебаниями плавящегося электрода, что приводит к повышению качества наплавленного металла.
Узел перемещения обеспечивает требуемую подвижность токоподводящего мундштука, при этом сохраняется неизменным положение горелки в процессе наплавки относительно сварочной ванны, что способствует повышению стабильности газовой защиты переплавляемого дугой металла и позволяет повысить качество наплавленного металла.
Конструктивное исполнение узла перемещения в виде двух пластин или в виде пластины, в отверстии которой посредством сферического шарнира закреплен токоподводящий мундштук, позволяет исключить проникновение атмосферного воздуха в полость горелки, что обеспечивает достижение заявленного технического результата. Причем, в случае, когда узел перемещения выполнен в виде двух пластин, прямоугольное отверстие в нижней пластине служит для обеспечения требуемой подвижности токоподводящего мундштука, что в совокупности отличительных признаков также способствует достижению заявленного технического результата.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид горелки в продольном разрезе, в которой узел перемещения выполнен в виде двух пластин; на фиг.2 - поперечное сечение полости горелки; на фиг.3 - вид горелки в продольном разрезе, в которой узел перемещения выполнен в виде пластины с отверстием, в котором посредством сферического шарнира закреплен токоподводящий элемент.
Горелка содержит корпус 1 (фиг.1) с успокоительной камерой 2, сопло 3, расположенный в корпусе токоподводящий элемент 4 (им является токоподводящий мундштук). Внутренние поверхности корпуса 1 и сопла 3 образуют полость горелки 5, имеющую в поперечном сечении прямоугольную форму (фиг.2), обеспечивающую пространство для перемещения токоподводящего элемента 4 и формирования широкого потока защитного газа, что способствует повышению качества наплавленного металла в результате защиты всего переплавляемого дугой металла. В верхней части корпуса 1 горелки закреплен узел перемещения 6, обеспечивающий перемещение токоподводящего элемента 4 по длине поперечного сечения полости горелки 5 при неизменном положении горелки относительно сварочной ванны, что вследствие лучшей стабильности газовой защиты также способствует повышению качества наплавленного металла.
Узел перемещения 6 выполнен в виде двух пластин (фиг.1), причем нижняя пластина 7 жестко закреплена на корпусе 1 горелки и является направляющей для верхней подвижной пластины 8, жестко соединенной с токоподводящим элементом 4. Причем нижняя пластина 7 имеет прямоугольное отверстие, для перемещения токоподводящего элемента 4. При этом исключено проникновение атмосферного воздуха в полость горелки, что обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Узел перемещения выполнен в виде пластины 9 (фиг.3), закрепленной на корпусе 1, и имеющей отверстие 10, в котором посредством сферического шарнира 11 закреплен токоподводящий элемент 4. При этом исключено проникновение атмосферного воздуха в полость горелки, что обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Горелка работает следующим образом: газовый поток, успокоенный при прохождении через камеру 2, равномерно поступает в полость горелки 5, где токоподводящий элемент 4 совершает возвратно-поступательные перемещения по длине поперечного сечения. При выходе из сопла 3 горелки широкий поток защитного газа покрывает сварочную ванну, включая область перемещений токоподводящего элемента 4, тем самым обеспечивая защиту всего переплавляемого дугой металла, что способствует повышению качества наплавленного металла. А в результате оборудования горелки узлом перемещения 6 ее положение во время работы остается неизменным относительно сварочной ванны, что повышает стабильность газовой защиты и обеспечивает повышение качества наплавленного металла. При этом узел перемещения 6 обеспечивает подвижность токоподводящего элемента 4 по длине поперечного сечения полости горелки 5, одновременно не допуская проникновение в нее атмосферного воздуха, что способствует повышению качества наплавленного металла.
Пример:
Практический пример применения горелки реализован при дуговой наплавке с поперечными колебаниями плавящегося электрода. Осуществляли наплавку раскатной поверхности оправок трубопрошивного стана жаропрочным сплавом системы Fe-Cr-Mo-C на установке У-653, снабженной штатным механизмом колебаний наплавочной головки.
Перед наплавкой корпус горелки фиксировали в направлении перемещения токоподводящего элемента, которым служил мундштук с каналом для подачи электродной проволоки. А конец токоподводящего элемента (мундштука), расположенный выше узла перемещений, соединяли с наплавочной головкой установки.
Рассчитанные оптимальные значения тока и напряжения для наплавки порошковой проволокой диаметром 2 мм на обратной полярности в среде аргона составляли: I=200...230 A, U=20...27 В, амплитуда и скорость колебаний - соответственно 30...35 мм и 4,2 см/с, скорость наплавки - 0,2…0,3 см/с. Наплавка осуществлялась на раскатную поверхность оправок из стали 20ХН4ФА с диаметром вблизи ее носка 26 мм и максимальным диаметром 60...75 мм. При наплавке вылет электрода составлял 30…40 мм, перекрытие валиков - 5…7 мм, смещение электрода с зенита на участке с диаметром оправки до 45…50 мм устанавливали равным 6…7 мм, свыше - 8…10 мм. Был получен равномерный по толщине (2…3 мм) слой наплавленного металла, в результате металлографического и химического анализа которого установлено, что при расходе защитного газа в пределах 15…20 л/мин, в нем отсутствуют дефекты и вредные примеси.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество наплавленного металла благодаря повышению защиты переплавляемого дугой металла при дуговой наплавке с поперечными колебаниями плавящегося электрода, посредством формирования сплошного потока защитного газа, покрывающего всю область перемещений электрода с дугой, а также сварочную ванну.