ТОКОПОДВОД МУНДШТУКА С МАЯТНИКОВЫМ НАКОНЕЧНИКОМ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ В УЗКУЮ РАЗДЕЛКУ

Полезная модель относится к сварочному оборудованию, в частности к сварочным головкам для автоматизированной сварки под слоем флюса в узкую разделку и может быть использовано при сварке толстостенных сосудов (толщиной стенки 300-500 мм), работающих под давлением в агрессивных средах в составе атомных энергетических установок в судостроении, в составе атомных электрических станций стационарного или подвижного базирования, а также при изготовлении крупногабаритных сосудов нефтехимической промышленности.
Из уровня техники известны сварочные головки шведской компании ESAB для сварки под флюсом толстостенных сосудов в узкощелевую разделку - HNG-S и HNG-T, токоподвод от корпуса мундштука к маятниковому наконечнику которых выполнен в виде нескольких листовых пластинок из цветного металла толщиной 0,3 мм, прижимаемых к наружным поверхностям корпуса мундштука и маятникового наконечника стальными винтами. При протекании сварочного тока токоподвод перегревается из-за ограниченного сечения (увеличивать толщину и количество пластин нельзя, т.к. перестанет отклоняться маятник) и большого переходного сопротивления в точках прижима винтов из-за разного удельного сопротивления материалов пластинок и прижимающих винтов.
Известна сварочная головка для узкощелевой сварки шведской фирмы ESAB АВ(см. патент США №4.467.173), корпус мундштука и маятниковый наконечник которой соединены токоподводом, состоящим из нескольких (5-6) листовых токопроводящих пластинок из цветного металла толщиной 0,3 мм и размерами 30x50 мм каждая. Набор пластинок прижимается к наружным поверхностям корпуса мундштука и маятникового наконечника стальными винтами. Общее сечение токоподвода составляет 30×0,3×6=54кв.мм. При протекании сварочного тока токоподвод перегревается из-за ограниченного сечения (увеличивать толщину и количество пластин нельзя, т.к. перестанет отклоняться маятник) и большого переходного сопротивления в точках прижима винтов из-за разного удельного сопротивления материалов пластинок и прижимающих винтов.
Из каталога ЗАО «Научно-производственная фирма «ИТС» (см. 1&id=216) известна головка сварочная АСУР-1251, предназначенная для сварки сосудов, работающих под давлением и иных толстостенных изделий в узкощелевую разделку, содержащая мундштук с маятниковым наконечником, токоподвод которого выполнен из нескольких листовых токопроводящих пластинок.
Известна сварочная головка для сварки под флюсом в узкощелевую разделку итальянской компании STEEL МЕС, токоподвод мундштука которой выполнен (см.поз 40 на черт.T-SG-00020, поз.37 на черт.T-SG-00027) в виде четырех отдельных пластинок, толщиной 0,6 мм из цветного металла (латуни) размерами 20×4×0,6=48 квадратных мм. При протекании сварочного тока пластины разогреваются и выгибаются наружу на 2-5 мм в сторону боковой стенки разделки, что часто приводит к касанию боковой стенки разделки и короткому замыканию пластинки на изделие, далее она перегорает, сварка прерывается, требуется трудоемкая выборка дефекта на большой глубине и замена набора пластинок. При этом, при сильном затягивании винтов, прижимающих пластины к корпусу мундштука и маятниковому наконечнику, маятниковый наконечник получает механическое ограничение отклонения к стенкам разделки, а при ослабленном затяге - повышается переходное сопротивление в зоне зажима и идет перегрев винтов и пластинок до цветов побежалости, т.е. видимого свечения малинового цвета. В результате сварку необходимо прерывать и заменять комплект пластин токоподвода. Эта операция должна проводиться на ходу, т.е при вращающемся изделии и включенном сопутствующем подогреве с температурой 200-250°С (остановка вращения и захолаживание изделия не допускается), что снижает качество сварки (из-за выборок дефектов прижога на боковых стенках разделки) и удлиняет сроки сварки изделия.
Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель является повышение срока службы мундштука сварочной головки и качества сварки путем обеспечения стабильного подвода сварочного тока к электродной проволоке в глубокой узкощелевой разделке.
Поставленная задача решается за счет изменения конструкции гибкого токоподвода и его крепления к поверхностям корпуса и маятникового наконечника токоподводящего мундштука.
На фиг.1 показан общий вид мундштука с маятниковым наконечником для автоматической сварки в узкую разделку.
На фиг.2 показан общий вид гибкого токоподвода мундштука с маятниковым наконечником.
На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1 - конструкция крепления гибкого токоподвода к поверхностям корпуса мундштука и маятникового наконечника.
На фиг.4 показан последовательность изготовления гибкого токоподвода.
Токоподвод мундштука с маятниковым наконечником, соединяющий корпус 1 и маятниковый наконечник 2 мундштука состоит из двух гибких токоподводов 3, установленных по обеим плоскостям мундштука в «нишах» 4, выполненных в стыкуемых плоскостях корпуса и маятникового наконечника мундштука.
Гибкий токоподвод 3 состоит из двух монтажно-зажимных элементов 5 и впрессованного в них пучка гибких витых канатиков 6. Монтажно-зажимной элемент 5 содержит трубчатую зажимную часть 7, в которую запрессован конец пучка гибких витых канатиков 6, и плоскую монтажную часть 8 с выполненными в ней несколькими (2÷5) отверстиями 9 и посредством которой монтажно-зажимной элемент 5 устанавливается и крепится на стыкуемых плоскостях корпуса и маятникового наконечника мундштука. Монтажно-зажимной элемент 5 изготавливается из отрезка медной трубки следующим образом: в один из концов трубки на глубину в пределах (0,25÷0,4) длины трубки вводится конец пучка гибких витых канатиков и этот участок трубки сдавливается в вертикальном направлении до надежного запрессовывания канатиков - таким образом образуется трубчатая зажимная часть 7 гибкого токоподвода 3. В свободном от пучка канатиков конце трубки делают два взаимно перпендикулярных пропила: поперечный 10 - на границе запрессовки канатиков и продольный 11 - от поперечного пропила до свободного торца трубки. Затем пропиленный участок трубки разгибают до получения плоской пластины, в которой высверливаются отверстия 9, соосные монтажным отверстиям в корпусе и маятниковом наконечнике мундштука - таким образом образуется плоская монтажная часть 8 гибкого токоподвода 3. Аналогичным образом опрессовывают второй конец пучка гибких витых канатиков 6, при этом канатикам придают запас длины, закручивая их с контролируемым натяжением, дающим возможность свободного растяжения и изгиба канатиков при отклонении маятникового наконечника от центрального положения к любой из стенок узкощелевой разделки сварного шва. Для улучшения токопроводности при высоких температурах (≥200÷250°С) и исключения процесса окисления поверхности контакта пучка гибких витых канатиков с трубчатой зажимной частью гибкого токоподвода проводят: либо аргонно-дуговое оплавление меди на выходном торце пучка гибких витых канатиков, либо контактную сварку в нескольких точках 15 на поверхности трубчатой зажимной части гибкого токоподвода, либо пропаивают торец пучка гибких витых канатиков и торец 14 трубчатой зажимной части гибкого токоподвода.
При монтаже гибких токоподводов 3 с обеих сторон корпуса и маятникового наконечника мундштука, между монтажными плоскостями «ниш» 4 и плоскостями монтажных частей 8 гибких токоподводов 3 укладывают медные прокладки 12 из фольги толщиной 0,1÷0,2 мм, и несколькими резьбовыми парами 13 прижимают монтажно-зажимные элементы 5 гибких токоподводов 3 к монтажным плоскостям мундштука до ощутимой деформации фольговой прокладки, т.е до обеспечения надежного контакта и минимального переходного сопротивления.
При таком конструктивном исполнении гибкого токоподвода в корпусе 1 и маятником наконечнике 2 мундштука нет резьбовых отверстий, резьба в которых при разогреве от протекающего тока и разогретом корпусе постоянно вытирается (подгорает), что требует перенарезки резьбы большего диаметра, которую можно выполнить несколько раз, а впоследствии требуется замена самого корпуса мундштука, что трудоемко, дорого и ведет к длительным вынужденным простоям сварочной головки. Все элементы предлагаемой конфигурации гибкого токоподвода расширяются при нагреве (от протекающего сварочного тока и сопутствующего подогрева) практически одинаково, т.е. надежность крепления остается устойчиво стабильной. Так, при суммарном сечении пучка витых канатиков в 60 кв.мм (5 канатиков диаметром по 4 мм каждый), через них можно пропускать сварочный ток 60×2×6А=720А.