RU2137576C1

RU2137576C1 - Welding arc striking device

Info

Publication number: RU2137576C1
Application number: RU98108841A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Казаков; К.Б. Корягин; К.В. Моторин
Original assignee: Научное конструкторско-технологическое бюро "Парсек"
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: electrode is made of nonmetallic conducting material, for example of graphite. Electrode is enclosed in holder with bottom manufactured of conducting material. External surfaces of holder carry magnets, end faces of which are positioned in one plane with external surface of holder bottom. When welding electrode touches electrode surface its end is heated by short-circuit current, and when it is removed from electrode arc is struck. Then welding electrode is transferred promptly to joint being welded. Its end has not time to get cooled, which ensures stable striking of arc without touching the surface of parts. Device is transferred to the next joint easily, and process is repeated. Device advantage is in conditions of preliminary heating of welding electrode. EFFECT: enhanced stability. 2 cl, 3 dwg

Description

Устройство относится преимущественно к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке неплавящимся электродом в защитном газе крупногабаритных конструкций с большим числом коротких швов, например ферм или каркасов. The device relates primarily to mechanical engineering and can be used in arc welding with a non-consumable electrode in the protective gas of large structures with a large number of short seams, for example trusses or frames.

Известно устройство для возбуждения сварочной дуги, генерирующее высокочастотный ток высокого напряжения, которое подводят к дуговому промежутку (Лугин В.П. и др. "Осциллятор для возбуждения и стабилизации горения сварочной дуги", авторское свидетельство СССР, N 797852, от 25.04.79 г., B 23 K 9/06). Это устройство содержит электрически соединенные коммутаторы (разрядники), накопительный и формирующий конденсаторы, высокочастотный трансформатор. Устройство обеспечивает образование высокочастотного искрового разряда между электродом и свариваемой деталью, ионизацию дугового промежутка, стабильное зажигание и горение сварочной дуги. Однако при сварке крупногабаритных пространственных конструкций, особенно имеющих много коротких стыков деталей, место сварки удалено от источника питания дуги, что обуславливает необходимость применения сварочного кабеля большой длины. Высокочастотный ток от известного устройства, проходя через сварочный кабель, излучает с его поверхности электромагнитные волны. Это при большой длине кабеля ведет к большим потерям мощности, что делает процесс возбуждения дуги не стабильным. A device for exciting the welding arc, generating a high-frequency current of high voltage, which is brought to the arc gap (Lugin V.P. et al. "Oscillator for excitation and stabilization of the combustion of the welding arc", USSR author's certificate, N 797852, from 04.25.79 g ., B 23 K 9/06). This device contains electrically connected switches (arresters), storage and forming capacitors, high-frequency transformer. The device provides the formation of a high-frequency spark discharge between the electrode and the welded part, ionization of the arc gap, stable ignition and combustion of the welding arc. However, when welding large-sized spatial structures, especially those with many short joints of parts, the place of welding is removed from the arc power source, which necessitates the use of a long welding cable. High-frequency current from a known device, passing through a welding cable, emits electromagnetic waves from its surface. This with large cable lengths leads to large power losses, which makes the process of arc excitation unstable.

Известно также устройство для возбуждения дуги (Рукешель Ф.С. и др., авторское свидетельство СССР, N 1662783, от 26.06.89 г., B 23 K 9/067). Это устройство содержит подвижный дополнительный электрод, который закреплен на шарнире, размещенном в фигурном пазе, включен в сварочную цепь параллельно основному сварочному электроду и с помощью электромагнита может касаться основного сварочного электрода, отрываясь от поверхности свариваемой детали и перенося образовавшуюся при этом дугу на основной электрод. Это устройство обеспечивает стабильное зажигание дуги. Однако оно устанавливается непосредственно на сварочной горелке, имеет относительно сложную конструкцию и значительный вес. Поэтому его целесообразно применять при автоматической сварке, когда вес горелки не имеет существенного значения. Пространственные конструкции с большим количеством коротких сварных швов сваривают, как правило, ручной дуговой сваркой. В этом случае известное устройство применять трудно, так как оно, утяжеляя сварочную горелку, ухудшит условия работы сварщика. A device for arc excitation is also known (Rukeshel FS and others, USSR copyright certificate, N 1662783, dated 06/26/89, B 23 K 9/067). This device contains a movable additional electrode, which is fixed on a hinge placed in a figured groove, is connected to the welding circuit parallel to the main welding electrode, and with the help of an electromagnet it can touch the main welding electrode, detaching from the surface of the part being welded and transferring the arc formed thereby to the main electrode. This device provides stable ignition of the arc. However, it is installed directly on the welding torch, has a relatively complex structure and considerable weight. Therefore, it is advisable to use it in automatic welding, when the weight of the torch is not significant. Spatial structures with a large number of short welds are welded, as a rule, by manual arc welding. In this case, the known device is difficult to use, since it, by weighting the welding torch, will worsen the working conditions of the welder.

Известен способ возбуждения дуги (Акимов и др., "Способ возбуждения трехфазной дуги при автоматической сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов", авторское свидетельство СССР N 1542727 от 11.01.88 г., B 23 K 9/06), при котором дугу возбуждают с помощью устройства, представляющего собой дополнительный электрод, выполненный в виде ролика из графита и электрически соединенный со свариваемой деталью. Это устройство принято за прототип. Зажигание дуги с помощью этого устройства происходит вследствие замыкания электродов сварочной горелки с дополнительным электродом. Электроды сварочной горелки разогреваются, газ вокруг них ионизируется, при отрыве электродов горелки от дополнительного электрода легко возбуждается сварочная дуга, которая хорошо переносится на свариваемую деталь, так как электроды горелки не успевают охладиться. Это облегчает возбуждение дуги и повышает ее стабильность в начале процесса сварки. Но устройство, с помощью которого осуществляется этот способ, имеет преимущества лишь при сварке относительно длинных швов на пластинах. При ручной сварке коротких швов на пространственных форменных или каркасных конструкциях там, где приходится часто переходить от одних коротких швов к другим, расположенным в различных пространственных положениях, нужно снабжать сварочную оснастку большим количеством известных устройств, устанавливая их у каждого стыка деталей. Поскольку такое усложнение оснастки недопустимо, известное устройство не обеспечит повышения стабильности возбуждения дуги. A known method of arc excitation (Akimov et al., "Method of excitation of a three-phase arc during automatic welding by a non-consumable electrode in a protective gas medium", USSR author's certificate N 1542727 of January 11, 1998, B 23 K 9/06), in which an arc is excited using a device representing an additional electrode made in the form of a roller made of graphite and electrically connected to the welded part. This device is taken as a prototype. Arc ignition using this device is due to the closure of the electrodes of the welding torch with an additional electrode. The welding torch electrodes are heated, the gas around them is ionized, when the torch electrodes are separated from the additional electrode, the welding arc is easily excited, which is well transferred to the welded part, since the torch electrodes do not have time to cool. This facilitates the excitation of the arc and increases its stability at the beginning of the welding process. But the device with which this method is carried out has advantages only when welding relatively long seams on the plates. When manually welding short seams on spatial shaped or frame structures, where it is often necessary to switch from one short seam to another, located in different spatial positions, it is necessary to supply welding equipment with a large number of known devices, installing them at each joint of parts. Since such a complication of rigging is unacceptable, the known device will not provide increased stability of excitation of the arc.

Технической задачей предлагаемого устройства является повышение стабильности возбуждения дуги при сварке крупногабаритных ферменных или каркасных конструкций. The technical task of the proposed device is to increase the stability of the excitation of the arc when welding large-sized truss or frame structures.

Предлагаемое устройство состоит из электрода, выполненного из электропроводного неметаллического материала с возможностью контактирования со свариваемой деталью. В отличие от прототипа устройство снабжено обоймой с днищем, выполненной из материала с высокой электропроводностью, и магнитами, установленными на наружных поверхностях обоймы. Электрод заключен в обойму. The proposed device consists of an electrode made of an electrically conductive non-metallic material with the possibility of contacting with the welded part. In contrast to the prototype, the device is equipped with a holder with a bottom made of a material with high electrical conductivity, and magnets mounted on the outer surfaces of the holder. The electrode is enclosed in a clip.

Торцы магнитов расположены в одной плоскости с наружной поверхностью днища обоймы. Электрод может быть выполнен из графита. The ends of the magnets are located in the same plane with the outer surface of the bottom of the holder. The electrode may be made of graphite.

Такая совокупность признаков устройства позволяет легко переносить его и устанавливать непосредственно у места сварки на изделии или на сварочной оснастке, выполненной из ферромагнитного материала. В результате при сварке изделий с большим количеством коротких швов, расположенных на расстоянии друг от друга в любом месте изделия, обеспечиваются условия для предварительного разогрева сварочного электрода замыканием его на дополнительный электрод, что повысит стабильность зажигания сварочной дуги. This set of features of the device allows you to easily transfer it and install it directly at the place of welding on the product or on welding equipment made of ferromagnetic material. As a result, when welding products with a large number of short seams located at a distance from each other anywhere in the product, conditions are provided for preliminary heating of the welding electrode by shorting it to an additional electrode, which will increase the stability of ignition of the welding arc.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан его вид в плане, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - схема использования устройства при сварке изделия. The proposed device is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a plan view thereof; FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1, in FIG. 3 is a diagram of the use of the device when welding the product.

Предлагаемое устройство для возбуждения дуги состоит из дополнительного электрода 1, обоймы 2 с днищем и магнитов 3. Дополнительный электрод 1 заключен в обойму 2. С наружной стороны обоймы 2 установлены магниты 3 так, чтобы их торцы были расположены заподлицо с наружной поверхностью днища обоймы 2. Дополнительный электрод 1 выполнен из неметаллического электропроводного материала, например из графита, угля, или меднографитной смеси, спрессованных в брикет. Он может иметь форму параллелепипеда, призмы или цилиндра либо иную форму, обеспечивающую хороший контакт с обоймой 2 и наличие открытой площадки электрода 1 в верхней части устройства. Выполнение дополнительного электрода 1 из неметаллического электропроводного материала обусловлено тем, что при касании сварочным электродом 9 горелки 10 поверхности дополнительного электрода 1 такой материал не образует металлической связи с материалом сварочного электрода 9 и не может разрушить поверхность сварочного электрода 9, что исключит вероятность ухудшения условий зажигания дуги. The proposed device for arc excitation consists of an additional electrode 1, a holder 2 with a bottom and magnets 3. An additional electrode 1 is enclosed in a holder 2. On the outside of the holder 2, magnets 3 are installed so that their ends are flush with the outer surface of the bottom of the holder 2. The additional electrode 1 is made of a non-metallic conductive material, for example, graphite, coal, or a copper-graphite mixture pressed into a briquette. It can be in the form of a parallelepiped, prism, or cylinder, or some other shape that provides good contact with the clip 2 and the presence of an open area of the electrode 1 at the top of the device. The implementation of the additional electrode 1 from a non-metallic conductive material is due to the fact that when the welding electrode 9 touches the torch 10 of the surface of the additional electrode 1, such material does not form a metal bond with the material of the welding electrode 9 and cannot destroy the surface of the welding electrode 9, which eliminates the likelihood of worsening arc ignition conditions .

Обойма 2 выполнена из материала с высокой электропроводностью, например из меди или латуни. Она может быть изготовлена, например, штамповкой из листа или в виде отливки. Форма обоймы 2 соответствует форме дополнительного электрода 1 и обеспечивает возможность электрического соединения дополнительного электрода 1 со свариваемой деталью. The clip 2 is made of a material with high electrical conductivity, for example, copper or brass. It can be made, for example, by stamping from a sheet or in the form of castings. The shape of the holder 2 corresponds to the shape of the additional electrode 1 and provides the possibility of electrical connection of the additional electrode 1 with the welded part.

Магниты 3 изготовлены из ферромагнитного материала (из стали, феррита и т. п. ). Они могут быть закреплены на обойме 2 любым известным способом, например с помощью клея или винтами 4, ввинченными в резьбовые отверстия в стенке обоймы 2. В последнем случае винты 4 одновременно фиксируют дополнительный электрод 1 в обойме 2. Дополнительный электрод 1 может быть также установлен в обойме 2 и без крепежных элементов, например запрессовкой в предварительно нагретую обойму 2. Magnets 3 are made of ferromagnetic material (steel, ferrite, etc.). They can be fixed on the holder 2 by any known method, for example, with glue or screws 4 screwed into the threaded holes in the wall of the holder 2. In the latter case, the screws 4 simultaneously fix the additional electrode 1 in the holder 2. The additional electrode 1 can also be installed in clip 2 and without fasteners, for example by pressing in a pre-heated clip 2.

Магниты 3 установлены на обойме 2 так, что их торцы расположены в одной плоскости с наружной поверхностью днища обоймы 2. Этим осуществляется хороший контакт днища обоймы 2 с поверхностью свариваемой детали или оснастки при установке на них предлагаемого устройства, что обеспечивает возможность электрического соединения дополнительного электрода 1 через обойму 2 со свариваемой деталью. Magnets 3 are mounted on the holder 2 so that their ends are located in the same plane with the outer surface of the bottom of the holder 2. This makes good contact of the bottom of the holder 2 with the surface of the welded part or tool when installing the proposed device on them, which makes it possible to electrically connect an additional electrode 1 through ferrule 2 with a welded part.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Непосредственно перед сваркой конкретного стыка 11 деталей 5, собранных под сварку в оснастке 6 с помощью фиксаторов 7 на ложементах 8, предлагаемое устройство устанавливается вблизи от стыка 11 на свободную поверхность оснастки 6 (или на поверхность деталей 5, если они выполнены из ферромагнитного материала). Магниты 3, притягиваясь, фиксируют устройство, прижимая днище обоймы 2 к поверхности оснастки 6. Этим обеспечивается электрический контакт между дополнительным электродом 1 и оснасткой 6 со свариваемыми деталями 5, которые подключены к одному из полюсов источника питания сварочной дуги. Перед началом сварки стыка 11 сварочным электродом 9 горелки 10, соединенной с другим полюсом источника питания дуги, касаются поверхности дополнительного электрода 1. Ток короткого замыкания нагревает конец сварочного электрода 9, с его поверхности начинается интенсивная эмиссия электронов, защитный газ вокруг нагретого конца сварочного электрода 9, нагреваясь, частично ионизируется. Все это создает условия для возбуждения дуги. Затем конец сварочного электрода 9 поднимают от поверхности дополнительного электрода 1 на 1...2 мм, возбуждается дуга. После выдержки длительностью 1...3 с, необходимой для дополнительного разогрева конца сварочного электрода 9, горелку 10 резко перемещают к свариваемому стыку 11, не доводя конец сварочного электрода 9 до поверхности деталей 5 в стыке 11 на 1...2 мм. Поскольку разогретый конец сварочного электрода 9 не успевает охладиться за время перемещения горелки 10, эмиссия электронов и ионизация защитного газа у нагретого конца сварочного электрода 9 будут продолжаться, то сварочная дуга между поверхностью деталей 5 в их стыке 11 и сварочным электродом 9 легко возбудится без касания последним поверхности деталей 5. Immediately before welding a particular joint 11 of parts 5 assembled for welding in a snap 6 using clamps 7 on lodges 8, the proposed device is installed near the joint 11 on the free surface of the snap 6 (or on the surface of parts 5 if they are made of ferromagnetic material). Magnets 3, attracting, fix the device, pressing the bottom of the holder 2 to the surface of the tool 6. This provides electrical contact between the additional electrode 1 and the tool 6 with welded parts 5, which are connected to one of the poles of the power source of the welding arc. Before welding the joint 11 by the welding electrode 9 of the torch 10 connected to the other pole of the arc power source, the surface of the additional electrode 1 is touched. Short circuit current heats the end of the welding electrode 9, intense electron emission begins from its surface, the protective gas around the heated end of the welding electrode 9 when heated, partially ionized. All this creates the conditions for the excitation of the arc. Then the end of the welding electrode 9 is raised from the surface of the additional electrode 1 by 1 ... 2 mm, an arc is excited. After holding for 1 ... 3 s, which is necessary for additional heating of the end of the welding electrode 9, the torch 10 is sharply moved to the welded joint 11, without bringing the end of the welding electrode 9 to the surface of parts 5 in the joint 11 by 1 ... 2 mm. Since the heated end of the welding electrode 9 does not have time to cool during the movement of the torch 10, the emission of electrons and ionization of the protective gas at the heated end of the welding electrode 9 will continue, the welding arc between the surface of parts 5 in their joint 11 and welding electrode 9 can be easily excited without touching the last surface parts 5.

После окончания сварки стыка 11 предлагаемое устройство отрывают от поверхности оснастки 6, перемещают к следующему стыку и устанавливают возле него на поверхность оснастки 6. Устройство готово для зажигания дуги при сварке следующего стыка. After welding of the joint 11, the proposed device is torn off the surface of the snap 6, moved to the next joint and installed near it on the surface of the snap 6. The device is ready for ignition of the arc when welding the next joint.

Таким образом предлагаемое устройство позволяет легко и стабильно возбуждать сварочную дугу в любой точке свариваемой детали при любых ее габаритах и в любых пространственных положениях
Поскольку предлагаемое устройство обеспечивает технический эффект и легко может быть изготовлено и применено с помощью известных средств, можно считать, что оно обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed device allows you to easily and stably excite the welding arc at any point of the welded part at any of its dimensions and in any spatial positions
Since the proposed device provides a technical effect and can easily be manufactured and applied using known means, we can assume that it has industrial applicability.

Claims

1. A device for exciting the welding arc, containing an electrode made of non-metallic conductive material with the ability to contact with the welded part, characterized in that it is provided with a holder with a bottom made of a material with high electrical conductivity, and magnets mounted on the outer surfaces of the holder, with this electrode is enclosed in a holder, and the ends of the magnets are located in the same plane with the outer surface of the bottom of the holder.

2. The device according to p. 1, characterized in that the electrode is made of graphite.