ГОЛОВКА ГОРЕЛКИ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ
TORCH HEAD FOR ARC GAS-SHIELD WELDING BY NON-CONSUMABLE ELECTRODE

Техническое решение относится к области сварочного производства, а именно к технологической оснастке сварочного производства, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при изготовлении сварных изделий и конструкций из черных и цветных металлов и их сплавов.
Известна горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах, содержащая корпус с закрепленным в нем держателем электрода, выполненным с каналом для размещения электрода и полостью воздушного охлаждения, и сопло. Полость воздушного охлаждения выполнена С-образного поперечного сечения, охватывающего канал для размещения электрода с трех сторон, и отделена стенкой от канала для размещения электрода, при этом отношение толщины стенки к толщине электрода равно 0,25-1 (см. а.с. SU №774074, МПК 7 В23К 9/167).
Недостатком известного решения является неэффективное охлаждение электрода, обусловленное расположением полости охлаждения вокруг электрододержателя с трех его сторон и отводом тепла с поверхности электрододержателя, что уменьшает цикл процесса сварки и ограничивает использование горелки при больших плотностях тока на электроде.
Наиболее близким из известных решений является горелка для сварки неплавящимся электродом, содержащая корпус с каналом для подачи защитного газа, цангу для крепления неплавящегося электрода, керамическое сопло, закрепленное на корпусе. Горелка снабжена оправкой, размещенной в канале сопла. В оправке выполнен ступенчатым цилиндрическим канал для подачи защитного газа, являющегося одновременно охлаждающим, в центре канала размещен неплавящийся электрод, при этом по периметру оправки выполнены сквозные каналы для подачи защитного газа в зону сварки (см. пат. SU №1814602, МПК 5 В23К 9/167).
Недостатками известного решения являются низкая эффективность охлаждения электрода, цанги и корпуса-цангодержателя за счет очень малых объемов охлаждения для поступающего газа, а также недостаточная жесткость установки электрода при креплении его в цанге с увеличенной консолью при размещении свободно внутри оправки, создающей возможность появления вибрации при сварке, снижающей устойчивость электрической дуги при выполнении сварных швов и создающей дополнительный нагрев головки горелки.
Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения электрода, цанги, оправки, сопла.
Технический результат достигается тем, головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, содержащая корпус с каналом для подачи защитного газа, цангу для крепления неплавящегося электрода, сопло и сопряженную с соплом оправку со сквозными отверстиями, размещенными по периметру, канал охлаждения, дополнительно содержит гильзу, установленную в корпусе, выполненную с отверстием под цангу, с резьбой на концах и с фланцем с отверстиями, размещенным с возможностью замыкания на его торце оправки и сопла с помощью резьбовых соединений, расположенных на гильзе и оправке, цанга выполнена составной из наконечника с зажимными кулачками и пустотелого штока и размещена в гильзе, канал охлаждения выполнен внутри пустотелого штока цанги в направляющем отверстии для электрода в виде винтовой образующей, замкнутой поверхностью электрода, и с двумя радиальными канавками по краям, при этом канавки снабжены: одна - входным отверстием для подачи защитных газов и вторая - выходным отверстием для прохода защитного газа внутрь оправки и в зону сварки и соосно им выполненными радиальными отверстиями в гильзе для прохода защитных газов, причем радиальная канавка на выходе примыкает к торцу наконечника с зажимными кулачками цанги.
Кроме того, в головке горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов канал охлаждения с винтовой образующей выполнен полукруглого сечения длиной равной:
Lк≥4dэ=8S=1,2V,
где S - шаг винтового канала; dэ - диаметр электрода;
V - объем полости канала
Снабжение головки гильзой, выполненной с отверстием под цангу, с резьбой на концах и с фланцем с отверстиями, размещенным с возможностью замыкания на его торце оправки и сопла с помощью резьбовых соединений, расположенных на гильзе и оправке, выполнение цанги составной из наконечника с зажимными кулачками и пустотелого штока, размещенной в гильзе, выполнение канала охлаждения внутри пустотелого штока цанги в направляющем отверстии для электрода в виде винтовой образующей, замкнутой поверхностью электрода, и с двумя радиальными канавками по краям, с отверстиями для прохода защитного газа обеспечивает прохождение защитного газа соприкасающимся непосредственно с поверхностью электрода, а также с поверхностью гильзы и оправки, повышая эффективность охлаждения деталей головки газовой горелки, а также позволяет зафиксировать электрод с наименьшей консолью до сварного шва, повышая жесткость установки неплавящегося электрода, что создает более устойчивую электрическую дугу в процессе сварки токоемких сварных швов, исключая дополнительный нагрев деталей головки, повышая эффективность охлаждения деталей головки.
На фиг.1 изображен общий вид головки горелки для сварки в разрезе.
Головка горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов содержит корпус 1, канал для подачи защитного газа в виде токогазопровода 2, жестко закрепленного на корпусе, например, сваркой. Головка горелки дополнительно содержит установленную в корпусе гильзу 3, выполненную с фланцем 4, на котором выполнены отверстия 5, и с резьбой на концах. Головка горелки для дуговой сварки содержит цангу 6 для крепления неплавящегося электрода 7, оправку 8, закрепленную резьбой на гильзе 3 до замыкания с торцом фланца 4, и сопло 9, закрепленное резьбой на оправке 8 до замыкания с торцом фланца 4 гильзы 3. Фланец 4 гильзы 3 с корпусом 1 образует камеру 10, а с оправкой 8, снабженной торцевыми отверстиями 11, - камеру 12 для прохода защитного газа. Цанга 6 выполнена составной и состоит из наконечника с зажимными кулачками 13 и пустотелого штока 14 и размещена в гильзе 3 корпуса 1. Канал охлаждения 15 размещен внутри пустотелого штока 14 в направляющем отверстии для электрода 7 и выполнен в виде канала с винтовой образующей полукруглого профиля, замкнутого поверхностью электрода, и с двумя радиальными канавками 16 и 17 по краям. Канавка 16 снабжена входным отверстием 18 для подачи защитных газов, а канавка 17 снабжена выходным отверстием 19 для выхода защитного газа в камеру 12 оправки 8 и в зону сварки через отверстия 11, расположенные по периметру оправки. Соосно входному отверстию 18 и выходному отверстию 19 выполнены отверстия 20 и 21 соответственно в гильзе 3 корпуса 1 для прохода защитных газов, причем радиальная канавка 17 на выходе примыкает к торцу наконечника с зажимными кулачками 13 цанги. Для крепления неплавящегося электрода 7 зажимными кулачками 13 цанга снабжена гайкой 22. Корпус 1, гайка 22 головки горелки для сварки и токогазопровод 2 покрыты теплоизоляционным материалом.
Головка горелки для дуговой сварки в среде защитных газов работает следующим образом.
Газ, например аргон, подают по токогазопроводу 2 под давлением в камеру 10 корпуса 1. Из камеры 10 газ поступает в отверстие 20 гильзы 3 и в отверстия 5 фланца 4 гильзы. Из отверстия 20 через отверстие 18 и канавку 16 поступает в канал 15 для охлаждения электрода 7 и торца наконечника с зажимными кулачками 13 цанги 6. Защитный газ нагревается и нагретый через канавку 17 отверстия 19 и 21 поступает в полость 12 и, смешиваясь с газом, поступающим напрямую через отверстия 5 фланца 4 гильзы, поступает через отверстия 11 оправки 8 в зону сварки. Установка электрода 7 и крепление его в зажимных кулачках цанги осуществляется с помощью гайки 22, покрытой теплоизоляционным материалом.
Головка горелки для дуговой сварки в среде защитных газов с улучшенным охлаждением ее деталей при повышенной жесткости установки неплавящегося электрода, создающей более устойчивую электрическую дугу в процессе сварки токоемких сварных швов, найдет промышленное применение.