Газоэлектрическая горелка

Заявленная полезная модель относится к устройствам для электродуговой газоэлектрической сварке и наплавке и может быть использована при ремонте (восстановлении) изделий из серого чугуна, имеющих дефекты в виде сколов, пробоин и трещин. Газоэлектрическая горелка, содержащая, содержащая трубчатый корпус и контейнер для порошкового материала, один конец корпуса снабжен соплом, а внутри корпуса соосно ему размещен канал для подачи сварочной проволоки, кроме того, выход контейнера для порошкового материала соединен с первым входом инжекторного питателя, второй вход которого соединен с источником углекислого газа, а выход сообщен с соплом посредством подающей трубки, при этом второй конец трубчатого корпуса соединен с источником кислорода, а ось концевой части подающей трубки, соединенной с соплом, расположена под углом 10°-45° относительно оси сопла.

Заявленная полезная модель относится к устройствам для электродуговой газоэлектрической сварке и наплавке и может быть использована при ремонте (восстановлении) изделий из серого чугуна, имеющих дефекты в виде сколов, пробоин и трещин.

Известна, выбранная в качестве ближайшего аналога, газодуговая сварочная горелка, содержащая трубчатый корпус и контейнер для порошкового материала, один конец корпуса снабжен соплом, а второй конец корпуса соединен с источником инертного газа, при этом внутри корпуса соосно ему размещен канал для подачи сварочной проволоки, кроме того, выход контейнера для порошкового материала соединен с первым входом инжекторного питателя, второй вход которого соединен с источником углекислого газа, а выход сообщен с соплом посредством подающей трубки, при этом ось концевой части подающей трубки, сопряженной с соплом, перпендикулярна оси сопла (Публикация патента на изобретение Германии DE 102006021727, кл. МПК В23К 9/04, опубл. 08.11.2007 г.)

Недостатком данной горелки является то, что при ее использовании из расплавленных участков свариваемого или наплавляемого изделия не удаляются марганец и кремний. Отдельные частицы порошкового материала, подаваемые в поток инертного газа перпендикулярно направлению движения указанного потока, вылетают за пределы потока и не достигают сварочной ванны. Указанные недостатки приводят к хрупкости свариваемых или наплавляемых участков.

Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание газоэлектрической горелки, которая при использовании не увеличивает хрупкость свариваемых или наплавляемых участков изделия.

Технический результат достигается тем, что в газоэлектрической горелке, содержащей трубчатый корпус и контейнер для порошкового материала, один конец корпуса снабжен соплом, а внутри корпуса соосно ему размещен канал для подачи сварочной проволоки, кроме того, выход контейнера для порошкового материала соединен с первым входом инжекторного питателя, второй вход которого соединен с источником углекислого газа, а выход сообщен с соплом посредством подающей трубки, второй конец трубчатого корпуса соединен с источником кислорода, а ось концевой части подающей трубки, соединенной с соплом, расположена под углом 10°-45° относительно оси сопла, кроме того, расстояние от выходного среза сопла до центра торца концевой части подающей трубки, соединенной с соплом составляет 5-10 мм.

Заявленная полезная модель поясняется при помощи фигуры, на которой представлена в разрезе газоэлектрическая горелка.

Газоэлектрическая горелка содержит трубчатый корпус 1 и контейнер 2 для порошкового материала. Контейнер 2 для порошкового материала может быть размещен на трубчатом корпусе 1 (как показано на фиг.) или может быть расположен отдельно от трубчатого корпуса 1.

Один конец трубчатого корпуса 1 снабжен соплом 3, при этом второй конец трубчатого корпуса 1 соединен с источником 4 кислорода и может быть снабжен рукояткой 9 (как показано на фиг.) или может иметь постоянное поперечное сечение. Источник 4 кислорода может быть выполнен, например, в виде баллона с кислородом или в виде трубопровода подающего кислород. Внутри трубчатого корпуса 1 соосно ему размещен канал 5 для подачи сварочной проволоки, по которому подается сварочная проволока для сварки или наплавки. Внутри рукоятки 9 могут быть размещены, например, устройство 10 регулирующее подачу кислорода, выполненное, например, в виде клапана, и источник 11 питания соединенный с каналом 5 для подачи сварочной проволоки для подачи электрического питания на сварочную проволоку, а также устройство 14 подачи проволоки. При этом на внешней поверхности рукоятки размещен выключатель 12, который взаимодействует с устройством 10 регулирующим подачу кислорода, источником 11 питания и устройством 14 подачи проволоки. Кроме того, устройство 10 регулирующее подачу кислорода, источник 11 питания, устройство 14 подачи проволоки могут быть размещены не в газоэлектрической горелке, а вне ее. Например, устройство 10 регулирующее подачу кислорода может быть установлено на выходе источника 10 кислорода, источник 11 питания может быть электрической сетью соединенной с каналом 5 для подачи сварочной проволоки посредством проводов, а устройством 14 подачи проволоки может быть установлено на самостоятельной опоре и подавать проволоку из бухты или катушки.

Выход контейнера 2 для порошкового материала соединен с первым входом инжекторного питателя 7, второй вход которого соединен с источником углекислого газа 8, а выход сообщен с соплом 3 посредством подающей трубки 6. Управление инжекторным питателем может осуществляться, например, при помощи рычага 15. Инжекторный питатель 7 может быть подключен к автономному источнику электрической энергии.

Ось концевой части 13 подающей трубки 6, соединенной с соплом 3, расположена под углом 10°-45° относительно оси сопла 3. Кроме того, расстояние от выходного среза сопла 3 до центра торца концевой части 13 подающей трубки 6, соединенной с соплом 3, составляет 5-10 мм.

Газоэлектрическая горелка работает следующим образом.

Заполняют контейнер 2 для порошкового материала порошковым материалом. При помощи выключателя 12 или иного выключателя (если газоэлектрическая горелка не снабжена рукояткой 9 с выключателем 12, устройством 10 регулирующим подачу кислорода, источником 11 питания и устройством 14 подачи проволоки) включают газоэлектрическую горелку. При этом включается устройство 14 подачи проволоки и начинает подавать низкоуглеродистую присадочную проволоку по каналу 5 для подачи сварочной проволоки в направлении сопла 3, также включается источник 11 питания и начинает подавать электрическое питание на канал 5 для подачи сварочной проволоки и на саму низкоуглеродистую присадочную проволоку. Кроме того, при помощи выключателя 12 или иного выключателя включается устройство 10 регулирующее подачу кислорода и кислород от источника кислорода подается внутрь корпуса 1.

После того, как низкоуглеродистая присадочная проволока соприкоснется с изделием, загорается электрическая дуга, а на поверхности изделия образуется сварочная ванна расплавленного металла. В тоже время при помощи рычага 15 открывают клапан инжекторного питателя 7, через который из контейнера 2 для порошкового материала поступает порошковый материал, а из источника 8 углекислого газа поступает углекислый газ в подающую трубку 6, в которой порошковый материал и углекислый газ перемешиваются и двигаются в направлении сопла 3. Затем поток перемешенных порошкового материала и углекислого газа попадает в сопло 3. Поток перемешенных порошкового материала и углекислого газа под углом 10°-45° входит в поток кислорода. При этом частицы порошкового материала не вылетают за пределы потока кислорода. Для того чтобы не произошло сдувание потока порошкового материала в сторону потоком кислорода следует центр торца концевой части 13 подающей трубки 6 размещать на расстоянии 5-10 мм от среза сопла 3. Далее поток порошкового материала, перемешенный с потоком кислорода, достигает образовавшейся сварочной ванны расплавленного металла.

Попадающий в сварочную ванну расплавленного металла кислород, вступает во взаимодействие с составными элементами чугуна - углеродом, марганцем и кремнием, образуя их окислы, которые выводятся из сварочной ванны расплавленного металла в виде шлаков и газов, что позволяет не увеличивать хрупкость свариваемых или наплавляемых участков изделия.

В качестве порошкового материала используются порошковые металлические материалы - графитизаторы или карбидообразующие элементы, которые при отверждении сварочной ванны расплавленного металла преобразуют пластинчатый графит чугуна в хлопьевидный и шарообразный, что позволяет не увеличивать хрупкость свариваемых или наплавляемых участков изделия. Если отдельные частицы порошкового материала будут вылетать за пределы потока кислорода, направленного непосредственно на сварочную ванну расплавленного металла, процесс преобразования пластинчатого графита чугуна в хлопьевидный и шарообразный принимает неравномерный характер, что приводит к увеличению хрупкости свариваемых или наплавляемых участков изделия.

Попадающий в сварочную ванну расплавленного металла углерод, входящий в состав углекислого газа, предотвращает обезуглероживание расплавленного металла.

Были проведены испытания заявленной газоэлектрической горелки. При этом на образцах из чугуна СЧ 21-40 ГОСТ 1412, имеющих размеры 30 мм × 40 мм × 10 мм выполнялась наплавка со следующими параметрами:

- сила сварочного тока 90-100 А;

- напряжение сварочной дуги 25-27 В;

- скорость подачи сварочной проволоки Св-08Г2С - 3-3,5 м/мин;

- расход порошка (порошкового материала) ПГ12Н-01 - 20-100 г/мин;

- расход углекислого газа 5-6 л/мин;

- расход кислорода 0,5-2,04 л/мин.

Наплавленные участки были исследованы и результаты исследований показали, что пористость наплавленных участков составила до 10-12% при отсутствии цементита в структуре. Результаты химического анализа показали, что доля участия основного металла (чугуна, из которого изготовлены образцы) составляет 0,31-0,34, сварочной проволоки - 0,4-0,46, а порошка - 0,23-0,25. Микроструктурный анализ шлифов выявил четкую границу сплавления с небольшими участками зерен цементита. Наплавленные участки представляют собой легированную сталь с содержанием углерода 0,75-0,8%. Указанные участки имеют равновесную структуру мелкопластинчатого перлита с мелкодисперсными выделениями графита.

Приведенные выше результаты испытаний подтверждают, что за счет того, что в газоэлектрической горелке второй конец трубчатого корпуса соединен с источником кислорода, а ось концевой части подающей трубки, соединенной с соплом, расположена под углом 10°-45° относительно оси сопла, при использовании газоэлектрической горелки не увеличивает хрупкость свариваемых или наплавляемых участков изделия.

1. Газоэлектрическая горелка, содержащая трубчатый корпус и контейнер для порошкового материала, один конец корпуса снабжен соплом, а внутри корпуса соосно ему размещен канал для подачи сварочной проволоки, выход контейнера для порошкового материала соединен с первым входом инжекторного питателя, второй вход которого соединен с источником углекислого газа, а выход сообщен с соплом посредством подающей трубки, отличающаяся тем, что второй конец трубчатого корпуса соединен с источником кислорода, а ось концевой части подающей трубки, соединенной с соплом, расположена под углом 10-45° относительно оси сопла.

2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от выходного среза сопла до центра торца концевой части подающей трубки, соединенной с соплом, составляет 5-10 мм.