Сварочный аппарат и оборудование (устройство) для аргонной сварки в среде защитных газов

Настоящая полезная модель относится главным образом к сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов. Устройство 1 для автоматической аргонодуговой сварки с использованием присадочного материала, содержит рукоятку 2; электрод 3; механически соединенный с рукояткой 2 и средство 4 подачи присадочного материала в виде прутка или проволоки. В первом аспекте устройство отличается тем, что средство подачи присадочного материала выполнено так, что присадочный материал подается к сварочной ванне со стороны рукоятки устройства. В первом аспекте настоящей полезной модели достигаемый технический результат заключается в увеличении скорости сварки. Во втором аспекте устройство отличается тем, что содержит торцевое сопло, соединенное с системой подачи защитного газа, выполненное с возможностью направления потока инертного газа таким образом, чтобы поток инертного газа попадал на обратный валик корневого шва. Технический результат, достигаемый во втором аспекте настоящей полезной модели, заключается в уменьшении возможности химического взаимодействия разогретого металла с атмосферой. В третьем аспекте настоящей полезной модели способ сварки, отличающийся тем, что в рабочем состоянии при движении электрода вдоль сварного шва по направлению сварки присадочный материал подается к сварочной ванне позади электрода. Технический результат, достигаемый в третьем аспекте настоящей полезной модели, заключается в увеличении скорости сварки. 3 зав. п., 4 илл.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится главным образом к сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов. Более конкретно настоящая полезная модель относится к устройствам для сварки стыковых соединений изделий из листового металла, преимущественно труб.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сварка в среде защитных газов применяется для выполнения сварных швов, к качеству которых предъявляются наиболее высокие требования. Так, сварка стыковых соединений трубопроводов может выполняться путем нанесения трех сварных швов. Нижний (корневой) шов несет на себе порядка 70% всей механической нагрузки, приходящейся на сварное соединение, поэтому его качество особенно важно. Его сварку выполняют в среде защитных газов. В качестве защитного газа используют инертный газ аргон. Аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

В процессе автоматической сварки необходимо выдержать расстояние, до сварочного электрода, на которое подается присадочный материал так, чтобы оно было достаточно мало, чтобы плавящийся присадочный материал подавался к сварочной ванне, и достаточно велико, чтобы частицы присадочного материала не наплавлялись на электрод, что в конечном итоге приводит к выходу электрода из строя.

Известно устройство для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом с присадочной проволокой (или прутком), конструкция которого опубликована в каталоге компании Abicor Binzel (http://binzel-abicor.corn/uploads/Content/Germany/PDF-Files/PDF Files TIG/English/tig spare parts list 2 0 v1.pdf) v.2.0 от октября 2010 года (изображения на страницах 11.1 и 11.2).

Известное устройство содержит рукоятку; электрод, соединенный с рукояткой; средство подачи присадочного материала в виде прутка. Для формирования среды защитных газов вокруг места сваривания устройство содержит сопло, формирующее кольцевой канал для подачи защитного газа, расположенный непосредственно вокруг неплавящегося электрода. Кроме того, известное устройство содержит средство подачи присадочного материала, включающее в себя направляющий наконечник для присадочного материала в виде прутка (проволоки), выполненный с возможностью подачи присадочного материала со стороны, противоположной рукоятке относительно электрода, то есть в направлении, противоположном направлению, в котором преимущественно перемещается электрод относительно свариваемого изделия.

При сварке соединений, например стыков элементов трубопровода, сварка шва таким устройством обычно производится «вперед», то есть по направлению, противоположному рукоятке, относительно электрода. Сварочная ванна, то есть металл сварочного шва в жидком состоянии до застывания как свариваемого металла, образуется в месте образования дуги и на некотором расстоянии «за» ней, относительно электрода и направления сварки. Таким образом, при известной конструкции устройства присадочный материал подается относительно электрода со стороны, противоположной рукоятке, то есть подается к краю головного участка в непосредственной близости к краю сварочной ванны. Таким образом, конструкция известного устройства обуславливает следующие его недостатки. Во-первых, осложняется процесс сварки, в ходе которого требуется контролировать точность подачи присадочного материала. Это значительно ограничивает максимально возможную скорость сварки. Во-вторых, при такой конструкции необходимо подавать сварочный материал достаточно близко к электроду, чтобы подвести его к сварочной ванне, при этом велика вероятность наплавления частиц присадочного материала на электрод и выхода электрода из строя. В-третьих, направление присадочного материала к краю сварного шва приводит к потерям присадочного материала.

Как уже было отмечено выше, известное устройство для формирования среды защитных газов вокруг места сваривания содержит сопло, формирующее кольцевой канал для подачи защитного газа, расположенный непосредственно вокруг неплавящегося электрода. Таким образом, в среде защитных газов оказывается дуга и верхняя поверхность сварочной ванны. Однако разогретый металл содержится также у поверхности обратного валика сварного шва в области сварочной ванны, и он также контактирует с окружающей атмосферой. Это приводит к химическому взаимодействию металла шва с атмосферным воздухом и, как следствие, к снижению качества сварного соединения, что также является недостатком известной конструкции.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В ходе разработки настоящей полезной модели перед разработчиками стояла задача, заключающаяся в повышения качества сварного шва.

Указанная задача была решена за счет разработки устройства для сварки в среде защитного газа, содержащего электрод, при этом устройство отличается тем, что оно содержит сопло, соединенное с системой подачи защитного газа и выполненное с возможностью направления потока инертного газа таким образом, чтобы поток инертного газа попадал на часть обратного валика корневого шва, прилегающую к сварочной ванне. То есть сопло соединено с системой подачи защитного газа и с электродом с возможностью обеспечения подачи защитного газа в направлении, противоположном направлению движения электрода при сварке.

Очевидно, что при этой конструкции, когда сопло механически соединено с электродом, сопло должно быть выполнено с возможностью подачи защитного газа таким образом, что если спроецировать векторы направления подачи защитного газа и направления преимущественного движения электрода вдоль шва в процессе сварки на ось, параллельную касательной к сварному шву, проекции этих векторов будут противоположно направлены по отношению друг к другу.

Таким образом, средой защитных газов покрывается большая часть разогретой поверхности металла вблизи сварочной ванны, что снижает возможность химического взаимодействия с окружающей атмосферой и тем самым увеличивает качество сварного соединения. Это особенно важно при выполнении корневого шва, который несет на себе большую часть механической нагрузки.

Техническим результатом заявленной полезной модели, согласно второму ее аспекту, является уменьшение возможности химического взаимодействия разогретого металла с атмосферой.

Далее будет детально описан предпочтительный вариант осуществления настоящей полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематичный вид устройства для аргонодуговой сварки сбоку;

Фиг.2 - схематичный вид устройства для аргонодуговой сварки спереди;

Фиг.3-изображение устройства для аргонодуговой сварки;

Фиг.4 - увеличенное изображение горелки устройства для аргонодуговой сварки.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели устройство 1 для автоматической аргонодуговой сварки с использованием присадочного материала, содержит рукоятку 2;

электрод 3, механически соединенный с рукояткой 2 и средство 4 подачи присадочного материала в виде прутка или проволоки. На фиг.1 рукоятка изображена не полностью.

Устройство 1, в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели предназначено для сварки преимущественно в направлении 5, которое для целей настоящего описания условно назовем «вперед». То есть сварка производится вдоль стыкового соединения в направлении, относительно электрода 3 от рукоятки 2 устройства 1. Кроме того, когда в настоящем описании указываются направления и стороны (например, направления подачи присадочного материала, направление струи защитного газа, сторона рукоятки устройства), для простоты описания и понимания сущности настоящей полезной модели они указываются относительно стороны расположения рукоятки устройства. Под стороной расположения рукоятки 2 устройства 1 понимается часть пространства, отделенная плоскостью, проходящей через электрод 3, в которой находится рукоятка 2 устройства 1. В рабочем состоянии эта плоскость по существу совпадает с плоскостью, по существу перпендикулярной сварному шву и пересекающей его в месте нахождения сварочной ванны. Очевидно, что направление 5 в таком случае является направлением относительно электрода 3 от рукоятки 2 устройства 1. При этом под расположением или направлением со стороны рукоятки 2 устройства 1 следует понимать расположение или направление относительно этой плоскости со стороны, с которой относительно нее находится рукоятка устройства 1.

Средство 4 подачи присадочного материала выполнено так, что присадочный материал подается к сварочной ванне со стороны рукоятки 2 устройства 1. Также в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели устройство 1 содержит сопло 6, соединенное с системой подачи защитного газа (не показана), выполненное с возможностью направления потока инертного газа таким образом, чтобы поток инертного газа попадал на обратный валик корневого шва.

Таким образом, проекция вектора направления подачи присадочного материала и проекция вектора направления преимущественного движения электрода вдоль шва в процессе сварки на ось, параллельную касательной к сварному шву, сонаправлены по отношению друг к другу. Проекция же вектора направления подачи защитного газа и проекция вектора направления преимущественного движения электрода вдоль шва в процессе сварки на ось, параллельную касательной к сварному шву, при этом противоположно направлены по отношению друг к другу.

Также в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели устройство 1 для аргонодуговой сварки может содержать кольцевое сопло 7, соединенное с системой подачи защитного газа и формирующее кольцевой канал для подачи защитного газа, расположенный непосредственно вокруг электрода. Кольцевое сопло 7 в настоящем описании названо так условно, так как на его выходе через поперечное сечение проходит электрод 3, таким образом, поперечное сечение потока газа в этом месте представляет собой по существу кольцо. При отсутствии электрода 3 и других преград поток защитного газа на выходе из такого сопла может быть сформирован в виде сплошной струи.

Средство 4 подачи присадочного материала в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели может быть механически соединено с рукояткой 2 устройства 1; сопло 7 также может быть механически соединено с рукояткой 2 устройства 1. Электрод 3 также может выполняться механически соединенным с рукояткой 2. Кольцевое сопло 7 механически соединено с рукояткой и расположено так, чтобы формировать кольцевой поток защитного газа вокруг электрода 3. Таким образом, рукоятка 2, электрод 3, средство подачи присадочного материала 4, сопло 6, кольцевое сопло 7 могут формировать горелку устройства для аргонодуговой сварки.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели устройство 1 предназначено для автоматической сварки в среде защитных газов. Для специалиста в области техники очевидно, что использование определения «аргонодуговая» в названии и описании настоящей полезной модели не призвано ограничивать используемые вещества в ходе работы устройства, содержащего настоящую полезную модель.

Электрод 3 в рабочем состоянии может быть электрически соединен с источником сварочного тока (не показан).

Средство 4 присадочного материала выполнено с возможностью направления присадочного материала к сварочной ванне. Эта возможность может быть обеспечена наличием направляющего наконечника для прутка или проволоки. Средство 4 подачи присадочного материала может также содержать подающий механизм (не показан), выполненный с возможностью подачи прутка или проволоки с заданной скоростью.

Сопло 6 и кольцевое сопло 7 могут быть в рабочем состоянии пневматически соединены с системой подачи защитного газа (не показана), выполненной с возможностью нагнетания защитного газа.

Электрод 3 в предпочтительном варианте настоящей полезной модели выполнен в виде неплавящегося электрода.

Электрод 3, средство подачи присадочного материала 4, сопло 6 и кольцевое сопло 7 могут быть механически соединены с рукояткой устройства посредством резьбовых соединений и/или любых других известных средств, подходящих для этой цели.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Сварка шва в предпочтительном варианте осуществляется преимущественно в направлении 5. При этом сварочная ванна также перемещается в том же направлении, при этом разогретый жидкий металл во время сварки находится относительно направления 5 сварки позади электрода 3. Средство 4 подачи присадочного материала, находящееся относительно направления 5 позади электрода 3, направляет пруток или проволоку из присадочного материала к сварочной ванне со стороны, наиболее удаленной от ее края, тем самым уменьшается вероятность попадания присадочного материала мимо сварочной ванны. Вместе с тем увеличивается расстояние до сварочного электрода 3, на которое можно подавать присадочный материал, так как необходимым условием является его перенос в сварочную ванну. Благодаря этому снижается вероятность наплавления частиц присадочного материала на электрод 3. Это приводит с одной стороны к снижению потерь присадочного материала и вероятности выхода из строя электрода 3, с другой -упрощает для сварщика направление присадочного материала, что, как показали испытания устройства, согласно настоящей полезной модели, значительно увеличивает скорость сварки шва.

В предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели, благодаря наличию сопла 6, струя защитного газа подается на торец сварочной ванны так, что защитный газ покрывает по меньшей мере часть разогретой поверхности металла обратного валика корневого сварного шва, примыкающую к его торцу, вытесняя воздух от поверхности разогретого металла обратного валика шва. Этим предотвращается возможность химического взаимодействия разогретого металла поверхности обратного валика шва с составляющими воздуха. Благодаря эму увеличивается качество и прочность сварного соединения.

Настоящая полезная модель была подробно описана со ссылками на варианты ее осуществления, однако очевидно, что она может быть осуществлена в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой полезной модели.

1. Устройство для сварки в среде защитного газа, содержащее электрод, отличающееся тем, что оно содержит сопло, соединенное с системой подачи защитного газа и с электродом, с возможностью обеспечения подачи защитного газа в направлении, противоположном направлению движения электрода при сварке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сопло, соединенное с системой подачи защитного газа и формирующее кольцевой канал для подачи защитного газа, расположенный непосредственно вокруг электрода.