патент
№ RU 2702169
МПК B23K10/00

Устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом

Авторы:
Бараев Алексей Викторович Кулик Виктор Иванович Ильинский Александр Михайлович
Все (12)
Номер заявки
2018126627
Дата подачи заявки
19.07.2018
Опубликовано
04.10.2019
Страна
RU
Дата приоритета
20.05.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
1
Реферат

Изобретение может быть использовано для сварки полым катодом агрегатных сборок изделий ракетно-космической техники, в частности полых корпусных деталей и базовых панелей из титановых, ниобиевых и жаропрочных сплавов. Устройство содержит сварочную горелку с полым катодом и электродом, источник постоянного тока. Основная емкость для плазмообразующего газа соединена посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, с полостью сварочной горелки. Дополнительная емкость для плазмообразующего газа подсоединена посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, к трубопроводу подачи плазмообразующего газа от основной емкости в полость сварочной горелки. Площади поперечных сечений упомянутых трубопроводов связаны следующей зависимостью: S=(0,7-0,8) S, где S- площадь поперечного сечения трубопровода, соединяющего основную емкость с полостью сварочной горелки; S- площадь поперечного сечения трубопровода, подведенного к дополнительной емкости. Технический результат заключается в повышении качества сварки деталей за счет стабильного поддержания заданной формы разряда полого катода в течение всего процесса сварки. 1 ил.

Формула изобретения

Устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом, содержащее сварочную горелку с полым катодом и электродом, источник постоянного тока и основную емкость для плазмообразующего газа, соединенную посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, с полостью сварочной горелки, отличающееся тем, что оно оснащено дополнительной емкостью для плазмообразующего газа, подсоединенной посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, к трубопроводу подачи плазмообразующего газа от основной емкости в полость сварочной горелки, причем площадь поперечного сечения трубопровода, подведенного к дополнительной емкости, выбрана, исходя из следующей зависимости:
S2=(0,7-0,8) S1, где:
S1 - площадь поперечного сечения трубопровода, соединяющего основную емкость с полостью сварочной горелки;
S2 - площадь поперечного сечения трубопровода, подведенного к дополнительной емкости.

Описание

Изобретение относится к области сварки, а именно, к устройствам для сварки полым термоэмиссионным катодом и может быть использовано для сварки полых корпусных деталей и панелей из титановых, ниобиевых и жаропрочных сплавов.

Используемое в настоящее время сварочное оборудование для сварки полым термоэмиссионным катодом не обеспечивают стабильного поддержания плазменной сварочной дуги в течение всего процесса сварки, что обуславливает снижение качества получаемых изделий.

Так, например, известно устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом, содержащее сварочную горелку с полым катодом, в котором размещен электрод, два источника питания, соединяемые с полым катодом и свариваемой деталью, блок подачи плазмообразующего газа.

(см. патент РФ на полезную модель №103507, кл. В23К 9/06, 2011 г.).

В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что блок подачи плазмообразующего газа не обеспечивает стабильных параметров плазменной сварочной дуги в течение всего процесса сварки.

Известно устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом, содержащее сварочную горелку с полым катодом и электродом, источник тока, блок подачи плазмообразующего газа в виде трубопровода, дозирующего устройства и емкости с плазмообразующим (инертным) газом

(см. журнал «Сварочное производство», №10, 1974 г. стр. 1-2) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно, как и приведенное выше, нем обеспечивает стабильного поддержания плазменной сварочной дуги в течение всего процесса сварки, что обуславливает снижение качества получаемых сварных изделий.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении качества сварки деталей за счет стабильного поддержания заданной формы разряда полого катода в течение всего процесса сварки.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для сварки полым термоэмиссионным катодом, содержащем сварочную горелку с полым катодом и электродом, источник постоянного тока, основную емкость для плазмообразующего газа, соединенную посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, с полостью сварочной горелки, новым является то, что устройство оснащено дополнительной емкостью для плазмообразующего газа, подсоединенной посредством трубопровода, в который встроены дозатор и аппаратура для измерения давления плазмообразующего газа, к трубопроводу подачи плазмообразующего газа от основной емкости в полость сварочной горелки, причем площадь поперечного сечения трубопровода, подведенного к дополнительной емкости выбирается исходя из следующей зависимости:

S2=(0,7-0,8) S1, где:

S1 - площадь поперечного сечения трубопровода, соединяющего основную емкость с полостью сварочной горелки;

S2 - площадь поперечного сечения трубопровода, подведенного к дополнительной емкости.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлена схема устройства для сварки полым термоэмиссионным катодом.

Устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом содержит сварочную горелку 1 с полым катодом 2, в котором размещен электрод 3. В отверстии полого катода 2 установлена диафрагма 4 с отверстием (позицией не обозначено).

Устройство оснащено источником 5 постоянного тока, имеющим возможность подсоединения к сварочной горелке и свариваемому изделию, образуя с ними замкнутую электрическую цепь.

Полость сварочной горелки 1 имеет возможность соединения посредством трубопровода 6, в который встроены измерительная аппаратура 7 и дозатор 8, с основной емкостью 9 для плазмообразующего газа.

К трубопроводу 6, между входом в сварочную горелку и измерительной аппаратурой 7, подведен трубопровод 10, в который встроены измерительная аппаратура 11 и дозатор 12, соединенный с дополнительной емкостью 13 для плазмообразующего газа.

Трубопровод 10 имеет площадь поперечного сечения (S2) меньшую, по сравнению с площадью поперечного сечения (S1) трубопровода 6.

Экспериментально установлено, что S2=(0,7-0,8) S1.

При значении S2 меньшем 0,7S1, наблюдается появление, так называемых «хлопков давления» плазмообразующего газа, что приводит к нестабильности параметров плазменной сварочной дуги и снижению качества сварки.

При значении S2 большем 0,8S1, снижается точность регулирования поступления плазмообразующего газа из дополнительной емкости 13.

Свариваемое изделие обозначено позицией 14.

Для комплектации устройства используются стандартные блоки и агрегаты. Измерительная аппаратура 7 и 11 предназначена для измерения давления плазмообразующего газа, поступающего из емкостей 9 и 13 и может представлять собой манометры.

Управление работой устройства может быть осуществлено как в ручном, так и в автоматическом режимах. При эксплуатации устройства в автоматическом режиме оно оснащается стандартным блоком управления (не показан).

Устройство для сварки полым термоэмиссионным катодом работает следующим образом.

Включают источник тока 5 и образуют электрическую цепь: источник тока 5 - электрод 3 - деталь 14. Из основной емкости 9 при открытом дозаторе 8 по трубопроводу 6 подают под давлением плазмообразующий газ в полость катода 2, где через направленное на свариваемый стык отверстие диафрагмы 4 возникает столб плазменного разряда (плазменная сварочная дуга) между электродом 3 и деталью 14, посредством которого и осуществляется сварка изделия.

В процессе сварки постоянное значение расхода плазмообразующего газа из емкости 9 осуществляют регулированием проходного сечения дозатора 8. По мере расхода плазмообразующего газа из емкости 9, давление в нем начинает падать и в этом момент открывают дозатор 12 и осуществляют подпитку плазмообразующего газа из емкости 13 по трубопроводу 10. Поддержание постоянного (или регулируемого по заданному закону) расхода плазмообразующего газа (отслеживается измерительной аппаратурой 7 и 11) осуществляется регулированием дозатора 10. Таким образом, использование дополнительной емкости позволяет обеспечить процесс сварки с поддержанием постоянных значений плазменной сварочной дуги, что позволяет обеспечить высокое качество сварки.

Выполнение трубопровода 10 размером площади поперечного сечения меньшей площади поперечного сечения трубопровода 6, создает дополнительный импульс давления в столбе плазменного разряда, что обеспечивает поддержание параметров плазменной сварочной дуги в течение всего процесса сварки, а, следовательно, повышает качество сварки.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты