КАНАЛ ПОДАЧИ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ ИЗ СПЛАВА TI-NI

Полезная модель относится к устройствам подачи сварочной проволоки при сварке или наплавке. В частности, данное устройство предназначено для работы в структуре роботизированного сварочного комплекса для реализации функции подачи присадочной проволоки из сплава системы Ti-Ni при сварке неплавящимся электродом.
Данная полезная модель ориентирована на использование сплава системы Ti-Ni, обладающего эффектом памяти формы, в качестве сварочной проволоки для реализации сварки и наплавки.
Работа со сплавом системы Ti-Ni имеет важную особенность. Свыше определенной температуры, названной температурой начала аустенитного превращения, геометрическая форма пластически деформированной детали из данного сплава стремится принять первоначальное состояние.
На пути от катушки до сварочной ванны, сварочная проволока системы Ti-Ni проходит через некоторые узлы системы подачи, одним из которых является канал подачи.
В процессе горения сварочной дуги вокруг нее возникает область высоких температур, в которую попадает канал подачи ввиду своего близкого расположения к сварочной ванне. Таким образом, проходя через канал подачи на пути к сварочной ванне, сварочная проволока нагревается. Данный нагрев имеет существенное влияние на стабильность процесса подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, так как способен вызвать в ней изменение структуры кристаллической решетки. Изменение структуры решетки сопровождается изменением формы сварочной проволоки. Под влиянием данного процесса сварочной проволока упирается во внутренние стенки канала подачи, а также резко меняет направление движения на выходе из него. В связи с этим очень важно соблюдение минимально возможной дистанции от выходного отверстия канала подачи до сварочной ванны во избежание серьезного отклонения сварочной проволоки от заданной каналом траектории. Кроме того, стандартный канал подачи (так называемый «гусак») содержит в своей геометрической форме загиб для облегчения подачи сварочной проволоки (не обладающей эффектом памяти формы) к сварочной ванне. Данный загиб служит дополнительным препятствием на пути сварочной проволоки сплава Ti-Ni в случае протекания в ней аустенитного превращения, сопровождаемого изменением геометрической формы проволоки. Более того, наличие загиба в конструкции стандартного канала подачи накладывает ограничения на выбор оператором сварки значения угла подачи сварочной проволоки, так как не предусмотрена регулировка угла загиба гусака.
Все вышеописанное негативно влияет на стабильность процесса подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, к сварочной ванне. Таким образом, положение канала, необходимое для стабильной подачи сварочной проволоки в сварочную ванну в соответствии с подобранным режимом параметров сварки, является важным технологическим фактором.
Наиболее близким аналогом является изобретение для осуществления лазерной сварки вакуумно-плотных кольцевых, спиральных и прямолинейных швов металлических деталей (см. патент РФ №2715930, МПК В23К 26/00 (2014.01), В23К 26/211 (2014.01)), в конструкции которого используется канал подачи со сменным калибрующим наконечником. Канал подачи представляет собой аналог гусака, выполненный в форме прямого цилиндра, через который пропущена сварочная проволока. Данное устройство закреплено на отдельной стойке и имеет регулировки по углу наклона относительно лазерного луча.
Анализируя данное изобретение можно сделать вывод о невозможности его применения для подачи сварочной проволоки сплава Ti-Ni, обладающей эффектом памяти формы, так как устройство канала подачи со сменным калибрующим наконечником, используемое в данном случае для подачи сварочной проволоки к сварочной ванне, расположено на отдельной от сварочной горелки стойке. Данное решение требует постоянного изменения местоположения стойки в соответствии с перемещением сварочной горелки, что усложняет процесс сварки или наплавки.
Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является:
- форма стандартного канала подачи сварочной проволоки (типа гусак), являющаяся причиной повышенного его износа и нестабильности процесса подачи сварочной проволоки (а как следствие - процесса сварки/наплавки) при использовании в качестве присадочного материала сплав Ti-Ni с эффектом памяти формы и отсутствие возможности регулировки угла подачи сварочной проволоки в сварочную ванну в широком диапазоне.
Устройство регулируемого канала подачи сварочной проволоки из сплава Ti-Ni, обладающих эффектом памяти формы, состоит из канала подачи проволоки, радиального кронштейна для крепления канала подачи с возможностью регулировки угла наклона относительно нормали к поверхности горелки, соединительной площадки, скобы крепления канала подачи и резьбовой штанги.
Решение указанных технических проблем достигается использованием регулируемого по положению в пространстве канала подачи с геометрической формой прямого стержня, что призвано уменьшить количество препятствий на пути сварочной проволоки к сварочной ванне, повысив тем самым стабильность ее подачи. Наличие 4-х осевой регулировки положения канала подачи относительно сварочной ванны, благодаря кронштейну и резьбовой штанге, позволяют выставить угол подачи сварочной проволоки, при котором влияние отклонения проволоки в процессе нагрева окажется минимальным.
Техническим результатом заявляемой полезной модели являются:
- изменение формы канала подачи сварочной проволоки. А именно - канал подачи выполнен в форме прямого стержня, крепление которого осуществляется непосредственно к сварочной горелке. Данное изменение направлено на повышение стабильности подачи сварочной проволоки в сварочную ванну и улучшение качества сварного шва или наплавки.
- возможность регулировки угла подачи сварочной проволоки относительно нормали к поверхности сварочной горелки за счет применения радиального кронштейна для крепления канала подачи.
На прилагаемых к описанию чертежах (фиг. 1) дано:
1 - канал подачи проволоки; 2 - радиальный кронштейн для крепления канала подачи с возможностью регулировки угла наклона относительно нормали к поверхности горелки; 3 - площадка; 4 - скоба крепления канала подачи; 5 - резьбовая штанга.
Сварочная проволока и корпус сварочной горелки изображены схематично под номерами 6 и 7, соответственно.
Устройство регулируемого канала подачи сварочной проволоки из сплава Ti-Ni, обладающего эффектом памяти формы, к сварочной ванне немногим отличается от стандартного и представляет собой канал подачи 1, выполненный в виде прямого медного стержня. Канал подачи закреплен на корпусе горелки через площадку 3, радиальный кронштейн 2, резьбовую штангу 5 и скобу крепления к ней 4. Площадка 3 является частью устройства, обеспечивающей крепление всего устройства регулируемого канала к сварочной горелке. Площадка 3 с помощью пары винтовых соединений фиксируется на сварочной горелке. Посадочные отверстия под винты предусмотрены конструкцией сварочной горелки для роботизированной сварки. Радиальный кронштейн 2 обеспечивает регулировку угла наклона канала подачи 1 относительно нормали к поверхности горелки. Кронштейн 2 с помощью пары болтовых соединений крепится к площадке 3, как показано на фиг. 1. За перемещение канала подачи по кронштейну 2 отвечает резьбовая штанга 5, на конце которой канал подачи 1 закреплен с помощью скобы 4 (см. рис. 1). Перемещением резьбовой штанги 5 по радиальному пазу кронштейна2 регулируется угол между центральной осью канала подачи 1 и нормалью к плоскости горелки. Изменение данного угла позволяет подавать сварочную проволоку локально, в определенную технологией сварки часть сварочной ванны. Перемещение штанги по кронштейну и фиксация ее положения осуществляется с помощью зажимных гаек, расположенных на резьбовой штанге 5 по обе стороны от кронштейна 2 (фиг. 1). Поворот штанги вокруг ее оси позволяет дополнительно изменять угол наклона канала подачи 1 относительно нормали к плоскости горелки. Крепление медного канала подачи 1 к резьбовой штанге 5 осуществляется с помощью скобы 4, которая благодаря своим зажимным винтам надежно фиксирует канал подачи 1 и предотвращает его осевое перемещение (см. фиг. 1). Необходимое технологией сварки расстояние между кончиком канала подачи 1 и сварочной ванной обеспечивается фиксацией канала подачи в скобе 4 при подготовке устройства к сварке.