Спосіб охолодження електрода контактної точкової зварки (ктс) і пристрій для його реалізації

 

Винахід відноситься до зварювального виробництва та придатне в електродах КТС.

Відомо внутрішнє охолодження передньої частини електрода завдяки безперервної циркуляції хладагента з порожнини його хвостовика (див. ГОСТ 14111-90, стр.16).

Його недолік: з-за віддаленості зон охолодження - дна порожнини і нагрівання його переднього торця в останнього температура при зварюванні сталей сягає до 800°С, що негативно позначається на його стійкості.

Відомий інший комбінований спосіб охолодження електрода, коли, крім зазначеного вище способу, нагріте холодоагент безперервно відводять з порожнини хвостовика електрода від заднього торця за його зовнішнім канавкам до переднього (див. Слиозберг С.К. Мідні сплави і електроди контактних зварювальних машин - М: Машинобудування, 1970, с.30).

Його недоліки: через локальність такого охолодження має місце складний напружено-деформований стан матеріалу електрода, ніж знижується його стійкість; з-за великої витрати холодоагенту в зоні зварювання погіршуються якість її і санітарно-гігієнічні умови роботи, метал зварюваних заготовок кородує від його впливу і т.д.

Відомо і пристрій для реалізації такого способу у вигляді утримувача - труби (ддо торця з'єднаний з нею різьбленням ковпак з двома поперечними вікнами під холодоагент, відкритими відповідно у велику порожнину його і малу, в якій знаходиться своїм кінцем трубка, розташована іншою частиною в трубі і електроді (див. там же стор 32, рис.10). Нагріте теплом останнього холодоагент відводиться по зазорам між трубою і трубкою і за зовнішнім канавкам електрода від заднього торця до переднього торця його, додатково охолоджуючи його.

Його недоліки:-за наявності зовнішніх канавок електрода з конічним хвостовиком і відповідним гніздом під нього труби ускладнюється їх виготовлення без гарантії герметичності такого з'єднання; застосування ковпака з відповідними порожнинами, поперечними вікнами і різьбовий поверхнею під трубу здорожує вартість цього пристрою; із-за значної відносної довжини L/d>40 (L і d довжина і ширина) трубки і викривлення її передній кінець розміщується з нерівномірним зазором в порожнині хвостовика електрода і може бути притиснутим до бічної поверхні цієї порожнини, що погіршить умови охолодження передньої частини його і негативно позначиться на стійкості; з'єднання - поверхня малої порожнини ковпака і зовнішня поверхню заднього кінця трубки - ненадійно і остання надлишковим тиском підводиться в цю полост�ка електрода, звівши до мінімуму охолодження його; крім того, цим з'єднанням неможливо забезпечити сталість зазору між переднім кінцем трубки і дном порожнини хвостовика електрода за допусків на ці елементи, що негативно позначається на стабільності швидкості циркуляції хладагента з цього зазору і, в підсумку, стійкості електрода.

Метою пропонованого винаходу є усунення зазначених недоліків способу охолодження електрода КТС і пристрої для його реалізації.

Вона досягається тим, що в способі охолодження електрода КТС шляхом безперервної циркуляції хладагента з порожнини його хвостовика, холодоагентом іншого джерела омиває зовнішню поверхню електрода, а у влаштуванні його реалізації в передній частині утримувача - труби розміщується своїм конічним зовні і порожнистим зсередини хвостовик електрода, а в задній частині труби - ковпак з двома поперечними вікнами під холодоагент; вони відкриті в його велику і малу порожнини, що переходять одна в іншу, причому в малій порожнини встановлена трубка, яка перебуває з зазорами в ньому, трубі і електроді; при цьому передня зовнішня поверхня труби - зрізаний конус, вершина якого знаходиться на передньому торці її, а підстава на бічній поверхні� електродом; виступаючий з труби електрод, крім торця, охоплюється пористим елементом; виконаний циліндрично зовні хвостовик уперт торцем в дно порожнини під нього труби і з'єднаний з нею натягом або своєю різьбою, хвостовик електрода загерметизований по зовнішній поверхні ущільнювальним елементом, розміщеним в кільцевій канавці труби; на бічній поверхні хвостовика утворена кільцева канавка під ущільнювальний елемент, поєднана поперечними вікнами з його порожниною; на трубці розміщена шайба із зовнішніми і відкритими з кінців поздовжніми канавками, що базується своїми виступами в трубі; порожнину труби в задній частині виконується глухий, яка переходить там в малу глуху порожнину в кожну з яких відкрито своє під холодоагент поперечний вікно труби; на кінці трубки розміщена втулка з різьбою, якою вона з'єднана з поверхнею малої порожнини труби або ковпака; на виступаючому з труби електроді утворені паралельні його торця кільцеві канавки, бічні стінки яких нахилені в бік його хвостовика.

Порівняльний аналіз запропонованого від відомих способу охолодження електрода КТС і пристрої для його реалізації відрізняється наступним.

У способі охолодження електр�ередняя поверхню утримувача - труби виконується у вигляді усіченого конуса з вершиною на її передньому торці і підставою - на бічній поверхні її; сама бічна поверхня охоплюється пористим елементом, з'єднаний трубопроводом з ємністю з холодоагентом, розташованої над електродом; пористий елемент охоплює виступаючу з труби частина електрода, крім торця; хвостовик електрода виконується зовні з циліндричним різьбленням або без неї і з'єднується з порожниною труби різьбленням або натягом; торець хвостовика впирається в дно відповідної порожнини труби і хвостовик герметизується в ній по зовнішній поверхні ущільнювальним елементом, розміщеним в кільцевій канавці труби; на бічній циліндричної поверхні хвостовика утворюють кільцеву канавку під ущільнювальний елемент і з'єднують її поперечними вікнами хвостовика з його порожниною; на трубці розміщують шайбу з зовнішніми поздовжніми і відкритими з кінців канавками, яка базується своїми виступами в трубі; порожнина в задній частині труби глуха; вона переходить там в малу глуху порожнину, а кожну з них відкрито своє під холодоагент поперечний вікно труби; на кінці трубки розміщують втулку з зовнішньою різьбою, якою вона з'єднується з поверхнею малої пое стінки яких нахилені в бік його хвостовика.

На підставі викладеного слід, що пропонований спосіб охолодження електрода КТС і пристрій для його реалізації мають новизною, суттєвими відмінностями від відомих рішень і відповідають критерію «винахід».

Вони пояснюються кресленням, в лівій частині якого наведений пристрій за п.1 формули винаходу, а в правій частині від вертикальної осі симетрії - пристрій, в якому реалізовані п.2-п.9 цієї формули.

Пристрій містить верхній рухомий електрод 1, який своїм конічним зовні і порожнистим зсередини хвостовиком 2 розміщується в порожнині труби 3, а та - в токопроводящем хоботі зварювальної машини, наприклад, марки МТР-2041УХЛЧ (не показаному на кресленні). В порожнині електрода 1 і труби 3 знаходиться трубка 4 з зазорами 5, закріплена своїм кінцем в сполученому з трубою 3 ковпаку 6 з поперечними вікнами 7 і 8 під холодоагент, що виходять у його велику і малу глухі порожнини, причому в останній розміщується своїм кінцем трубка 4. Може бути і варіант, коли у труби 3 порожнину з переднього торця - глуха, що переходить в задній частині в малу глуху порожнину 9, куди виходить поперечний вікно труби 8, а вікно 7 її відкрито в зазор 5 між нею і трубкою 4 (див. праву частину креслення).

Передня частина труби 3 по ням - на бічній поверхні. Сама труба по цій поверхні охоплена пористим елементом 11 (тканиною, марлею, поролоном і ін), з'єднаний трубопроводом 12 з іншого ємністю з холодоагентом, розміщеної вище електрода 1. Його торець 13 контактує зі зварюваних верхнім листом з 14 утворилася в ньому при зварюванні половинкою зварної точки 15 (інша половинка її є у нижнього листа, не показаного на кресленні).

Порожній зсередини хвостовик 2 електрода 1 може бути виконаний циліндричним 16 зовні і розміщуватися у відповідній порожнини передньої частини труби 3, загерметизованій ущільнювальним елементом 17, розташованим в кільцевій канавці труби 3. Кільцева канавка може бути виконана і на зовнішній бічній поверхні циліндричного хвостовика 16, а в ній розташовується ущільнювальний елемент 17, причому поперечні вікна 18 хвостовика, виконані в зоні цієї канавки, виходять в його порожнину.

Сам циліндричний хвостовик з зовнішньою різьбою або без неї своїм торцем впирається в дно порожнини, утвореної в трубі 3, і з'єднується з останньої різьбленням або натягом.

На трубці 4 розміщується шайба 19 із зовнішніми і відкритими з кінців поздовжніми канавками, яка своїми виступами базується в трубі 3.

�лой порожнини 9 труби або ковпака 6.

Листи 14 зварюються після розміщення їх на нижньому нерухомому електроді так. Електрод 1, рухаючись зверху вниз, стискає їх зусиллям Р протягом часу τр, обирається в залежності від марки матеріалу і їх товщини. За утвореної електроланцюга (електроди - листи) пропускається зварювальний струм I за час τсвр, в результаті чого в листах 14 з-за великого контактного електроопору виділяється значна кількість тепла, расплавляющего їх метал з утворенням зварної точки 15, на яку діє сила Р і після припинення подачі струму в цю електроланцюг.

Метал цієї точки починає остигати і кристалізуватися з забезпеченням надійного з'єднання листів в зоні зварювання, а її тепло відводиться в окружному і поперечному напрямках кожного аркуша, подводясь і до передніх торцях електродів, рівні нагріву яких зварювальним струмом з-за малого електроопору значно менше рівнів нагріву аркушів.

Пропонований спосіб охолодження електрода КТС у розробленому пристрої реалізується так.

Нагріте теплом металу зварної точки 15 аркуша 14 електрод 1 охолоджується наступним чином: по поперечному вікна 8 ковпака 6 або труби 3 холодоагент з цехової і хвостовика 2 електрода 1, охолоджуючи його і бічну поверхню її завдяки зазорам 5 між ними і трубкою 4. Через ці поверхні охолоджується передній торець 13 електрода і прилегла до нього бічна поверхня його.

Нагріте його теплом холодоагент відводиться по зазорам 5 до поперечного вікна 7 ковпака 6 або труби 3, а з нього (неї) зливається в ємність, де охолоджується і знову подається в цехову магістраль.

Крім внутрішнього охолодження, у електрода 1 є і зовнішнє охолодження. Для цього з іншої ємності, що знаходиться вище електрода, наприклад поруч зі зварювальної машиною, холодоагент - вода або бінарні суміші (вода - спирт або його замінник) підводяться самотоком по трубопроводу 12 до пористому елементу 11 труби 3, а з нього у вигляді плівки стікають по конічній поверхні 10 труби на виступаючу частину електрода 1, охолоджуючи додатково його зовнішню поверхню.

В залежності від витрати холодоагент з іншої ємності випаровується на електроді 1 повністю або частково, і тоді неиспарившаяся частина його стікає на аркуш 14 і охолоджує метал зони близько зварної точки 15.

Коли сполучені між собою листи 14 видалять із зони зварювання, то холодоагент змочить і охолодить передній торець 13 електрода 1, відведеного у вихідне положення, ч�го торця 13 холодоагент потрапить на аркуш 14 і при стисненні зварюваних листів зусиллям Р частково витеснится із зони контакту електрода 1 з листом 14, залишаючись при цьому в поглибленнях їх мікронерівностей і сприяючи підвищенню електропровідності при пропущенні зварювального струму за утворилася електроланцюга з подальшим випаровуванням його там, ніж скоротиться час зварювання.

Якщо на електроді 1 виконані паралельні торця кільцеві канавки 21 з нахиленими в бік хвостовика бічними стінками, то стікає з пористого елемента 11 холодоагент затримується в цих канавках завдяки таким стінок, де він нагрівається, закипає і випаровується, охолоджуючи електрод 1 і його передню частину як саму нагріту. Паралельність цих канавок 21 переднього торця 13 електрода необхідна для його ефективного охолодження, коли він нахилений відносно вертикальної осі симетрії, ніж затримується і холодоагент випаровується у цих канавках.

Не виключений і варіант, коли пористий елемент 11 охоплює всю виступаючу з труби частина електрода 1, крім переднього торця 13, підвищуючи ефективність охолодження останнього внаслідок уповільненої стікання по ньому хладагента до цього торця.

Для зменшення матеріаломісткості і трудомісткості електрода 1 його хвостовик 2 по зовнішній поверхні виконується з циліндричним різьбленням або без неї з упором заднім торцеми або посадкою з натягом.

У цьому випадку герметичність пристрою забезпечується ущільнювальним елементом 17, розміщеним в кільцевих канавках труби 3 або хвостовика 2 електрода 1, причому канавка хвостовика 2 з'єднується поперечними вікнами 18 з його порожниною, чим забезпечується підведення теплоносія до цього елементу 17 для виключення його перегріву, коли нагрів хвостовика електрода при зварюванні значний. Якщо нагрівається тільки передня частина електрода, то кільцева канавка і ці вікна хвостовика не потрібні, і тоді ущільнювальний елемент 17 доцільніше розміщувати в кільцевій канавці труби 3, і електрод 1 буде технологічніше.

Для усунення перекосу в трубі 3 і порожнини хвостовика 2 електрода 1 трубки 4 на ній розміщується шайба 19 з поздовжніми і відкритими з кінців канавками на зовнішній поверхні, що базується своїми виступами в передній частині труби 3.

Зазор між 5 дном порожнини хвостовика 2 електрода 1 і переднім кінцем трубки 4 регулюється її різьбовий втулкою 20, яка вкручується або вивертається з малої порожнини 9 труби 3 або ковпака 6.

Виконанням труби 3 з глухими малої 9 і великий порожнинами в її задній частині усувається ковпак 6, чим спрощується конструкція пристрою охолодження і повишаетсяладагента) і технологічність завдяки використанню тільки однієї деталі - труби 3.

Конічної по зовнішній поверхні передньої частини труби 10 3 забезпечується безотривное стікання хладагента з пористого елемента 11 на електрод 1, коли він не охоплений ним.

Крім того, цим рішенням збільшується термін служби електрода, коли зварюються підстави П-образних деталей з листами, коли передній торець циліндричної по всій довжині труби після декількох зачисток електрода буде впиратися в вершину такої деталі (конічна поверхня труби дозволяє і далі використовувати електрод після граничного зносу його).

Якщо електрод 1 охоплений пористим елементом 11, то передня частина труби може бути і циліндричної по зовнішній поверхні, тому цей елемент його контактує з пористим елементом 11 труби 3, забезпечуючи безотривное протягом холодоагенту зверху вниз до переднього торця 13 електрода 1.

Оцінимо ефективність внутрішнього охолодження електрода з бронзи БрХ з коефіцієнтом теплопровідності λ=198 Вт/м·°З, маючи початкової 20°С і кінцевої усередненої температурою 800°З сталевого листа товщиною до 1 мм в зварної точки; у електроди, діаметр його торця ⌀6 мм, осьове товщина стінки Δn=30 мм; тривалість зварювання τсв=2 с, її цикл - 4 с.

Кількість�p>

де з - питома теплоємність сталі; m=0,44·10-3кг - маса металу зварної точки, утвореної верхнім і нижнім листами.

Допускаючи охолодження цієї точки до 150°С після зварювання, кількість тепла, акумульованого електродом за зварювання, дорівнює

Щільність q теплового потоку, відведеного через торець електрода, дорівнює

З урахуванням безперервності рідинного охолодження електрода і після зварювання осредненная по циклу τцщільність q' теплового потоку дорівнює

Для відводу тепла від переднього торця електрода до дна порожнини його хвостовика, за якою безперервно циркулює холодоагент, між цими поверхнями повинен бути перепад температур

Отже, рівень нагріву tmторця електрода до початку наступного циклу дорівнює

tm=tл+Δt=263°С.

Наведене свідчить, що при зварюванні рівень нагріву торця електрода коливається від 263°С до 800°С при утворенні зварної точки сполучаються між листами протікає струмом по електроланцюга електрод - листи - електрод.

При використанні запропонованого способу зовнішнього охолодження елект�тим закипає і випаровується, залишаючись нагрітим до цієї температури. При цьому максимальна температура зовнішньої поверхні електрода не більше 120-125°С.

Таким чином, пропонованим способом охолодження електрода КТС зменшується його рівень нагріву більш ніж в 2 рази, що сприяє збільшенню його стійкості в 1,5 рази, а пристроєм його реалізації зменшуються матеріаломісткість і трудомісткість електрода і утримувача - труби, гарантується центрування трубки завдяки шайбі, закріпленою на ній і базується своїми виступами в трубі, виключається текти холодоагенту із з'єднання хвостовик електрода - труба завдяки герметизації їх сполучених поверхонь ущільнювальним елементом, забезпечується необхідний зазор між дном порожнини хвостовика електрода і переднім кінцем трубки завдяки різьбової втулки на її протилежному кінці, а зовнішніми кільцевими канавками електрода або його пористим елементом підвищується ефективність охолодження його передньої частини.

1. Спосіб контактного точкового зварювання з охолодженням електрода, що включає безперервну циркуляцію хладагента одного джерела з порожнини хвостовика електрода і омивання його зовнішньої поверхні холодоагентом іншого джерела, який відрізняється тим, чтЇасти електрода, крім торця.

2. Пристрій для контактної точкової зварки з охолодженням електрода, що містить електрод з порожнистим хвостовиком, розміщеним у передній частині держателя у вигляді труби, засіб охолодження електрода, що містить трубку для подачі до дна порожнини хвостовика холодоагенту для внутрішнього охолодження, встановлену з зазором в порожнині держателя і хвостовика електрода з забезпеченням циркуляції хладагента, задній кінець якої з'єднаний з малої порожниною і двома поперечними вікнами під холодоагент, виконаними в задній частині держателя, відрізняється тим, що засіб охолодження електрода включає пористий елемент, розміщений з охопленням зовнішньої поверхні держателя, з'єднаний трубопроводом з розташованої над електродом ємністю під холодоагент для зовнішнього охолодження, при цьому зовнішня поверхня передньої частини держателя виконана конічної, а хвостовик електрода виконаний зовні конічним або циліндричним.

3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що пористий елемент розміщений з охопленням зовнішній бічній поверхні електрода.

4. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що при виконанні хвостовика електрода зовні циліндричним він встановлений з упором торця в дно влотнительним елементом, розміщеними в кільцевій канавці, виконаної на бічній поверхні власника або хвостовика електрода, за допомогою якого загерметизована зовнішня поверхня хвостовика електрода.

6. Пристрій за п. 5, що відрізняється тим, що кільцева канавка під ущільнювальний елемент, виконана на бічній поверхні хвостовика, з'єднана поперечними вікнами з його порожниною.

7. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що на трубці розміщена шайба з зовнішніми відкритими з кінців поздовжніми канавками, що базується освіченими виступами в утримувачі.

8. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що на кінці трубки розміщена втулка, поєднана зовнішньою різьбою з поверхнею малої порожнини.

9. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що в задній частині держателя виконана глуха велика порожнина, яка переходить у малу порожнину, при цьому поперечні вікна під холодоагент виконані в тримачі і відкриті в згадані порожнини.

10. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що задня частина утримувача виконана у вигляді ковпака, має перехідні одна в іншу велику і малу порожнини, при цьому поперечні вікна під холодоагент виконані в ковпаку і відкриті в згадані порожнини.

11. Пристрій по п.2, отличающе�евими канавками, бічні стінки яких нахилені в бік його хвостовика.



 

Схожі патенти:
Винахід відноситься до галузі зварювання, зокрема до електродів для контактного зварювання, які можуть бути використані в машинобудівній, металургійній, верстатоінструментальний та інших галузях промисловості для виготовлення зварних конструкцій

Електрод для контактної і роликового зварювання

Винахід відноситься до обладнання контактної роликового зварювання і може бути також використано при відновленні зношених деталей електро контакними способами

Роликовий електрод для електроконтактного зварювання

Винахід відноситься до електроконтактного роликової приварюванні, зокрема до роликовому элетроду, і може бути використано при відновленні і зміцненні деталей обертання, а також при роликовій зварюванням швів спіральних
Винахід відноситься до електродів для контактного точкового зварювання

Роботизований модуль для контактного точкового зварювання

Винахід відноситься до пристроїв контактної точкової зварювання для виготовлення дистанціонуючих решіток тепловиділяючих збірок ядерних реакторів

Пристрій для контактно-стикового зварювання труби з заглушкою

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до контактно-стикового зварювання труби з заглушкою при герметизації тепловиділяючих елементів атомних станцій

Спосіб виготовлення електродів для контактного точкового зварювання

Винахід відноситься до галузі зварювання, зокрема до електродів для контактної точкової зварки, і може бути використано в машинобудівній, металургійній, верстатоінструментальний та інших галузях промисловості для виготовлення зварних конструкцій

Електрод для контактного точкового зварювання

Винахід відноситься до електродів для контактного точкового зварювання

Спосіб контактного точкового зварювання різнотовщинних деталей і електрод для його здійснення

Винахід відноситься до області машинобудування і може бути використано для отримання нероз'ємних деталей із сталей та сплавів

Зварювальний інструмент

Винахід відноситься до зварювального пристрою точкового зварювання, зокрема до зварювальних кліщів

Робототехнічний комплекс для контактного точкового зварювання

Винахід відноситься до робототехническому комплексу для контактної точкової зварювання каркаса тепловиділяючої збірки, що складається з нижньої решітки і дистанціонуючих решіток, сполучених між собою каналами

Універсальний пристрій для шовного і точкової електроконтактного зварювання

Винахід відноситься до зварювальної техніки, зокрема до пристроїв для роликових і точкової електроконтактного зварювання, і може бути використано при відновленні і зміцненні деталей машин методом електроконтактного зварювання в різних галузях машинобудування, а також при зварюванні плоских поверхонь і швів спіральних

Спосіб виготовлення тепловиділяючих елементів ядерного реактора

Винахід відноситься до способу виготовлення тепловиділяючих елементів ядерного реактора і може бути використано в атомній енергетиці при виготовленні із застосуванням контактно-стикового зварювання тепловиділяючих елементів (твел) і направляючих каналів стрижневого типу для тепловиділяючих збірок енергетичних ядерних реакторів

Спосіб виготовлення тепловиділяючого елементу ядерного реактора

Винахід відноситься до способу виготовлення тепловиділяючого елемента (твел) ядерного реактора і може знайти застосування в ядерній техніці

Спосіб контактно-стикового зварювання труби з заглушкою

Винахід відноситься до способу контактно-стикового зварювання труби з заглушкою і може знайти застосування при виготовленні стрижневих тепловиділяючих елементів ядерних установок

Пристрій для безперервного виготовлення плоских сіток

Винахід відноситься до пристрою для виготовлення плоских сіток і призначене для зварювання сітки з дроту 02-5 мм і шириною до 2,5 м в будівельній промисловості, а також для виробництва високоякісних виробів із сітки в меблевій промисловості

Спосіб контактного точкового зварювання плоскої деталі з листового металу з металевим стрижнем циліндричної форми

Винахід відноситься до області контактного зварювання і може бути використане в машинобудуванні та інших галузях народного господарства при виготовленні деталей з нахлесточним зварним з'єднанням, що містить плоску деталь з привареним до неї стрижнем циліндричного перерізу

Спосіб виготовлення фільтра

Винахід відноситься до способу виготовлення фільтра і може знайти використання в нафтовидобувній промисловості, спосіб включає накладання металевої фільтруючої сітки навколо зовнішньої периферії опорної оболонки і кріплення металевої фільтруючої сітки до зовнішньої периферії опорної оболонки шляхом зварювання, при цьому фільтруюча сітка металева повністю покриває всі фільтруючі отвори опорної оболонки, утворюючи оболонку фільтра

Спосіб неруйнівного контролю зварних конструкцій

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до способу неруйнівного контролю зварних з'єднань, виконаних точкової або рельєфною або шовного контактного зварювання, і може бути використане при контролі якості зварних конструкцій відповідального призначення з алюмінієвих і титанових сплавів
Up!