Электрод с хвостовиком для контактной точечной сварки
ELECTRODE WITH A SHANK FOR CONTACT POINT WELDING

Изобретение относится к сварочному производству и пригодно в электродах контактной точечной сварки для соединения прутковых заготовок между собой.
Известно внутреннее охлаждение передней части электрода путем непрерывной циркуляции в полости его хвостовика (см. ГОСТ14111-90, с. 16).
Его недостатки: из-за удаленности зон охлаждения - дна его полости, и нагрева - переднего торца электрода - его температура при сварке сталей достигает до 1073 К, чем ускоряется его износ; из-за малых поперечных размеров его (диаметром не более 40 мм) при сварке образуется только одна точка, поэтому недостаточна производительность одноточечных сварочных машин.
Известно и комбинированное охлаждение электрода, когда используют еще и наружное охлаждение путем отвода нагретого в полостях хвостовика и электрода по закрытому с концов поперечному каналу последнего в его продольные каналы и по ним к переднему торцу электрода (см. Слиозберг С.К. Медные сплавы и электроды контактных сварочных машин. - М.: Машиностроение, 1970, с. 30).
Его недостатки: наличием на переднем торце электрода хладагента ускоряется образование там окиси его металла; попадание хладагента на свариваемые заготовки вызывает их коррозию; ухудшаются санитарно-гигиенические условия работы на сварочной машине; такой электрод пригоден только к образованию одной сварочной точки вследствие ограниченных поперечных размеров.
Задачей предлагаемого решения является обеспечение эффективного охлаждения электрода диаметром более 50 мм при отсутствии у него наружного охлаждения и возможности образовывать им одновременно 4 сварные точки при использовании прутковых заготовок.
Технический результат от предлагаемого: обеспечение эффективного охлаждения предлагаемого электрода и повышение производительности одноточечной сварочной машины путем одновременной сварки прутковых заготовок в 4-х точках получаемой арматурной сетки, например, с квадратной ячейкой 40*40; 50*50 и т.д.
Он достигается тем, что у электрода с хвостовиком, в полостях которого с зазорами размещена трубка, при этом в первом выполнен поперечный канал, открытый в полость первого, но закрытый снаружи, в который открыты продольные каналы, образованные с переднего торца электрода, согласно изобретению в открытом с одного конца поперечном канале электрода без продольных каналов и полости, как без нее и хвостовик, размещена с боковым зазором и осевым зазором относительно его дна трубка, установленная задней частью с боковым зазором в штуцере и закрепленная в нем, расположенном передней частью в этом канале и имеющим поперечное окно, открытое в этот зазор и находящееся снаружи электрода.
Наличием поперечного канала в электроде, открытом с одного конца, обеспечивается возможность размещения в нем с боковым зазором и осевым зазором относительно его конического или плоского дна, что необходимо для циркуляции хладагента по этим зазорам с охлаждением боковой и донной поверхностей этого канала при сварке и после нее до начала следующей сварки с последующим отводом нагретого хладагента по трубке за пределы электрода.
Отсутствием в электроде и хвостовике продольных каналов и полостей под трубку упрощается конструкция и повышается их технологичность, причем в этом случае хвостовик выполняет роль держателя и крепится в гнезде хобота сварочной машины.
Размещением задней части трубки с боковым зазором в штуцере и креплением в нем обеспечивается отвод нагретого хладагента из нее в полость штуцера и далее за его пределы.
Расположением передней части штуцера в поперечном канале электрода обеспечивается, например, резьбовая фиксация его в этом канале с необходимыми боковым и осевым зазорами соответственно между боковыми поверхностями канала и трубки, а также ее передним торцом и его дном.
Выполнением в штуцере поперечного окна, открытого в боковой зазор между ним и трубкой, осуществляется подвод по нему в этот зазор, открытый в боковой зазор между трубкой и поперечным каналом электрода для охлаждения последнего, нагреваемого одновременно теплом нескольких сварных точек.
Нахождением за пределами электрода этого окна основного штуцера обеспечивается беспрепятственное размещение в нем другого штуцера для подвода хладагента в электрод.
Сравнительный анализ предлагаемого с известными сейчас решениями свидетельствует, что оно ново, существенно отличается от них, промышленно пригодно и поэтому соответствует критерию ИЗОБРЕТЕНИЕ.
Это решение представлено на чертеже фиг. 1 и содержит хвостовик 1 под гнездо хобота сварочной машины; он переходит в электрод 2, имеющий поперечный канал 3, открытый с одного конца; в нем с боковым 4 и осевым 5 зазорами размещена трубка 6, которая задней частью с боковым зазором 4' расположена в штуцере 7 и соединена с ним; штуцер 7 передней частью соединен резьбовой поверхностью с такой же поверхностью поперечного канала 3; поперечное окно 8 штуцера7 открыто в зазор 4' и расположено снаружи электрода 2.
Электрод 2 охлаждается так: по окну 8 хладагент поступает в боковой зазор 4 и устремляется к дну поперечного канала 3; через осевой зазор 5 между дном и передним торцом трубки 6 поступает в нее, устремляется в штуцер 7 и далее за пределы электрода 2.
Эффективность охлаждения электрода определяется скоростью циркуляции хладагента вдоль охлаждаемой поверхности электрода, перепадом температур между ними, площадью этой поверхности и продолжительностью охлаждения.
Оценим этот эффект по соотношению охлаждаемых площадей F2/F1 предлагаемого решения и прототипа, приняв диаметры их каналов 40 и 30, диаметр электрода 70 и длины цилиндрических участков 47 и 36 (все в мм), допуская, что остальные параметры их одинаковы по величинам, эффективно охлаждается только нижняя (со стороны его переднего торца) половина этих каналов, а углы при вершинах доньев этих каналов равны 90. Тогда F2/F1=3,14(L2*D2+1,41*R2*R2)/3,14(L1*D1+2*1,41*R1*R1)=(47*40+l,41*20*20)/(36*30+1,41*2*15*15)=(1880+564)/(1080+634)=1,42.
Следовательно, эффективность охлаждения электрода предлагаемым решением примерно в 1,5 больше, чем у прототипа, с соответствующим повышением его стойкости. Ее можно повысить и скоростью циркуляции хладагента в боковом зазоре 4 при оптимальной величине его, а также и использованием не медной, а стальной трубки 6, обеспечивающей минимальный нагрев подводимого хладагента отводимым нагретым хладагентом через стенки этой трубки и т.д.
Предлагаемый поперечный канал технологичнее канала прототипа, т.к. его не надо герметизировать из-за наличия конического дна, с одной стороны, а с другой стороны он закрыт штуцером 7. При этом в электроде отсутствуют выходящие в него продольные каналы, нет также продольной полости, как и в держателе; в этом устройстве выполняет удлиненный цилиндрический хвостовик электрода большего диаметра. Диаметр последнего превышает, например, размер диагонали квадратной ячейки 40*40 сетки из прутков диаметром 5 как минимум на 15 мм.
Таким образом, предлагаемым решением обеспечивается возможность одновременной сварки сетки в 4-х точках прутковых заготовок с достаточной эффективностью охлаждения электрода упрощенной конструкции и поэтому повышенной технологичности.