[go: up one dir, main page]

RU2033908C1 - Torch for gas-shielded arc welding - Google Patents

Torch for gas-shielded arc welding Download PDF

Info

Publication number
RU2033908C1
RU2033908C1 SU5019821A RU2033908C1 RU 2033908 C1 RU2033908 C1 RU 2033908C1 SU 5019821 A SU5019821 A SU 5019821A RU 2033908 C1 RU2033908 C1 RU 2033908C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
nozzle
channel
storage chamber
partition
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.М. Егупов
А.В. Ротштейн
М.А. Саленко
В.И. Соловьев
А.Г. Трусов
В.В. Шефель
Original Assignee
Всесоюзное научно-исследовательское проектно-технологическое и конструкторское объединение "Энергомонтажпроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзное научно-исследовательское проектно-технологическое и конструкторское объединение "Энергомонтажпроект" filed Critical Всесоюзное научно-исследовательское проектно-технологическое и конструкторское объединение "Энергомонтажпроект"
Priority to SU5019821 priority Critical patent/RU2033908C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2033908C1 publication Critical patent/RU2033908C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

FIELD: arc welding. SUBSTANCE: gas is fed into circular accumulating chamber 2 of housing 1 through channel 4 of union 3. Gas passes through porous partition 8, porosity 0.2-0.3, to nozzle 5 with turbulence intensity of 0.5% in range of flow out speeds at outlet hole 7 equal 0.25-2.0 m/s, at ratio of length of accumulating chamber 2 to diameter of channel 4 greater than 3 and ratio of areas of cross section of channel 4 to accumulating chamber 2 equal to 0.1-0.15. Torch is simple in design, has small overall dimensions and provides adequate quality of shielding of weldpool at outlet of electrode from cut 7 of nozzle 5 to 25 mm. EFFECT: enhanced quality of shielding. 3 dwg

Description

Изобретение относится к горелкам для дуговой сварки в среде защитных газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности и строительства. The invention relates to torches for arc welding in a protective gas environment and can be used in various industries and construction.

Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах по [1] содержащая кольцевую накопительную камеру, сопло для подачи газа в зону сварки и пористую перегородку, установленную между накопительной камерой и входным отверстием со- пла, с суммарной площадью отверстий Σ So и площадью поперечного сечения Sп, находящихся в соотношении
Σ So= (0,7÷ 0,907)Sп что соответствует пористости П

Figure 00000002
0,41 0,48
Недостатками этой горелки являются повышенные габаритные размеры и сложность конструкции за счет подачи газа в накопительную камеру через отверстия центральной аксиальной подводящей газ трубки и использования сопла со сложенной внутренней поверхностью проточной части, состоящей из конического и цилиндрического участков, а также невозможность выполнения сварки на повышенных вылетах электрода из сопла горелки (вылет до 15 мм) за счет увеличенных значений пористости (0,41-0,48) и недостаточного выравнивания скорости истечения газа по периметру выходного отверстия сопла.Known torch for arc welding in shielding gases according to [1] containing an annular accumulation chamber, a nozzle for supplying gas to the welding zone and a porous partition installed between the accumulation chamber and the nozzle inlet, with a total aperture area Σ S o and a cross-sectional area S p in the ratio
Σ S o = (0.7 ÷ 0.907) S p which corresponds to the porosity P
Figure 00000002
0.41 0.48
The disadvantages of this torch are the increased overall dimensions and design complexity due to the supply of gas to the storage chamber through the openings of the central axial gas supply tube and the use of a nozzle with a folded inner surface of the flowing part, consisting of conical and cylindrical sections, as well as the inability to perform welding at increased overhangs of the electrode from the nozzle of the burner (reach up to 15 mm) due to increased values of porosity (0.41-0.48) and insufficient alignment of the gas flow rate along the perimeter rub the nozzle outlet.

Известна также горелка для дуговой сварки в защитных газах [2] содержащая кольцевую накопительную камеру, разделенную на две части перегородкой с отверстиями, штуцер с цилиндрическим каналом для подачи газа в накопительную камеру под перегородкой с отверстиями, сопло для подачи газа в зону сварки и пористую перегородку, выполненную из четырех металлических сеток и установленную между накопительной камерой и входным отверстием сопла. Also known is a torch for arc welding in shielding gases [2] containing an annular storage chamber divided into two parts by a partition with holes, a nozzle with a cylindrical channel for supplying gas to the storage chamber under the partition with holes, a nozzle for supplying gas to the welding zone and a porous partition made of four metal grids and installed between the storage chamber and the nozzle inlet.

Недостатками данной горелки являются сложность конструкции, выраженная в наличии двух перегородок и четырех сеток в пористой перегородке, а также невозможность выполнения сварки на повышенных вылетах электрода из сопла горелки (вылет не более 6 мм). The disadvantages of this torch are the design complexity, expressed in the presence of two partitions and four meshes in the porous partition, as well as the inability to perform welding at elevated projections of the electrode from the nozzle of the torch (reach not more than 6 mm).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является горелка для дуговой сварки в среде защитных газов [3] принятая за прототип и содержащая корпус с кольцевой накопительной камерой, штуцер с цилиндрическим каналом для подачи газа в накопительную камеру, сопло для подачи газа в зону сварки с входным и выходным отверстиями, а также перегородку с газораспределительными отверстиями, установленную между кольцевой накопительной камерой и входным отверстием сопла. The closest to the invention in technical essence and the achieved positive effect is a torch for arc welding in a protective gas environment [3] adopted as a prototype and containing a housing with an annular storage chamber, a fitting with a cylindrical channel for supplying gas to the storage chamber, a nozzle for supplying gas to a welding zone with inlet and outlet openings, as well as a partition with gas distribution holes installed between the annular storage chamber and the nozzle inlet.

Недостатками этой горелки являются сложность конструкции, выраженная в наличии диффузорного, конфузорного и цилиндрического участков внутренней проточной части сопла и сложной конфигурации перегородки с газораспределительными отверстиями, невозможность выполнения сварки на повышенных вылетах электрода из сопла, а также ограниченный обзор рабочей зоны. The disadvantages of this torch are the design complexity, expressed in the presence of diffuser, confuser and cylindrical sections of the internal flowing part of the nozzle and the complicated configuration of the partition with gas distribution holes, the inability to perform welding at increased electrode outlets from the nozzle, as well as a limited overview of the working area.

Целью изобретения является повышение качества газовой защиты сварочной ванны и улучшение обзора рабочей зоны при сварке неплавящимся электродом на повышенных его вылетах из сопла горелки за счет образования мелкомасштабного потока газа с 0,5% интенсивностью турбулентности и равномерности распределения скорости истечения газа по периметру выходного отверстия сопла в пределах 0,25-2,0 м/с, а также упрощение конструкции. The aim of the invention is to improve the quality of the gas protection of the weld pool and to improve the overview of the working area when welding with a non-consumable electrode at its increased outflows from the burner nozzle due to the formation of a small-scale gas flow with 0.5% turbulence intensity and uniform distribution of gas outflow velocity along the perimeter of the nozzle outlet limits 0.25-2.0 m / s, as well as simplification of the design.

Цель достигается тем, что перегородку выполняют из двух металлических сеток с общей пористостью, находящейся в пределах 0,2-0,3, кольцевую накопительную камеру длиной не менее трех диаметров канала штуцера для подачи газа в камеру, а площадь поперечного сечения канала штуцера выбирают 0,1-0,15 от площади поперечного сечения накопительной камеры. The goal is achieved in that the partition is made of two metal grids with a total porosity in the range of 0.2-0.3, an annular storage chamber with a length of at least three diameters of the nozzle channel for supplying gas to the chamber, and the cross-sectional area of the nozzle channel is chosen 0 , 1-0.15 of the cross-sectional area of the storage chamber.

На фиг. 1 представлена горелка; на фиг.2 зависимость содержания азота в процентах в металле шва от длины накопительной камеры (фиг.2,а) и соотношения площадей поперечных сечений кольцевой накопительной камеры и канала штуцера (фиг.2,б); на фиг.3 зависимость содержания азота в процентах в металле шва от количества металлических сеток в пористой перегородке (фиг.3, а) и пористости перегородки (фиг.3, б). In FIG. 1 shows a burner; in Fig.2 the dependence of the nitrogen content in percent in the weld metal on the length of the storage chamber (Fig.2, a) and the ratio of the cross-sectional areas of the annular storage chamber and the fitting channel (Fig.2, b); in Fig.3 the dependence of the nitrogen content in percent in the weld metal on the number of metal grids in the porous septum (Fig.3, a) and the porosity of the septum (Fig.3, b).

Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов содержит корпус 1 с кольцевой накопительной камерой 2, штуцер 3 с каналом 4 для подачи газа в камеру 2, сопло 5 для подачи газа в зону сварки с входным отверстием 6 и выходным отверстием 7, выполненное из термостойкого электроизоляционного материала, перегородку 8 с газораспределительными отверстиями и цангу 9 для зажима электрода 10 в корпусе 1. Корпус 1 и штуцер 3 покрыты электроизоляционным термостойким покрытием 11, а цанга 9 оснащена термостойким электроизолятором 12. The torch for shielded gas arc welding comprises a housing 1 with an annular storage chamber 2, a nozzle 3 with a channel 4 for supplying gas to the chamber 2, a nozzle 5 for supplying gas to the welding zone with an inlet 6 and an outlet 7 made of heat-resistant electrical insulation material, a partition 8 with gas distribution holes and a collet 9 for clamping the electrode 10 in the housing 1. The housing 1 and the nozzle 3 are coated with an insulating heat-resistant coating 11, and the collet 9 is equipped with a heat-resistant electrical insulator 12.

Горелка работает следующим образом. The burner operates as follows.

Защитный газ через канал 4 подают в кольцевую накопительную камеру 2, в которой поток поступающего газа подвергают повороту вдоль периметра внутренней поверхности камеры. Преобразованный поток газа через перегородку 8 поступает в коническую проточную часть сопла 5 через входное отверстие 6. В конической части сопла 5 поток газа подвергают выравниванию по скорости истечения по периметру выходного отверстия 7 и тем самым снижают интенсивность его турбулентности. При этом длина накопительной камеры 2 должна быть не менее трех диаметров канала 4 штуцера 3. Указанное соотношение получено экспериментальным путем. При длине камеры 2 менее трех диаметров канала 4 не обеспечивается выравнивание скорости истечения газа перед входом перегородки 8, выполненной из двух металлических сеток с общей пористостью 0,2-0,3. Указанная величина пористости перегородки 8 обеспечивает выравнивание скорости газа по периметру выходного отверстия 7 сопла 5 и создание мелкомасштабного турбулентного потока газа низкой интенсивности турбулентности. Установлено экспериментально, что оптимальная величина пористости перегородки 8, равная 0,2-0,3, достигается при интенсивности турбулентности 0,5% в диапазоне скоростей истечения газа из выходного отверстия 7 сопла 5, равных 0,25-2,0 м/с. Замеры скоростей истечения осуществляли термоанемометром. The protective gas through the channel 4 is fed into the annular storage chamber 2, in which the flow of incoming gas is rotated along the perimeter of the inner surface of the chamber. The converted gas flow through the baffle 8 enters the conical flowing part of the nozzle 5 through the inlet 6. In the conical part of the nozzle 5, the gas flow is aligned with the flow velocity along the perimeter of the outlet 7 and thereby reduce the intensity of its turbulence. The length of the accumulation chamber 2 must be at least three diameters of the channel 4 of the fitting 3. The specified ratio is obtained experimentally. When the length of the chamber 2 is less than three diameters of the channel 4, the gas velocity is not equalized before the entrance of the partition 8 made of two metal grids with a total porosity of 0.2-0.3. The specified value of the porosity of the partition 8 provides a gas velocity equalization along the perimeter of the outlet 7 of the nozzle 5 and the creation of a small-scale turbulent gas flow of low turbulence intensity. It was established experimentally that the optimal value of the porosity of the septum 8, equal to 0.2-0.3, is achieved with a turbulence intensity of 0.5% in the range of gas outflow speeds from the outlet 7 of the nozzle 5, equal to 0.25-2.0 m / s . Flow rates were measured with a hot-wire anemometer.

За критерий оценки качества защиты сварочной ванны при проведении экспериментальных работ было принято процентное содержание азота металле сварного шва. Эффективность качества газовой защиты определялась минимальным содержанием азота, которое устанавливали методом наплавки в вакууме. Установлено, что качество защиты сварочной ванны повышается с увеличением величины соотношения длины Нк кольцевой накопительной камеры 2 к диаметру dк канала 4 штуцера 3 (фиг.2, а), а также с увеличением величины соотношения площади поперечного сечения Sк кольцевой накопительной камеры 2 к площади поперечного сечения sк канала 4 штуцера 3 (фиг.2, б). Результаты экспериментов показали, что наименьшее содержание азота в металле шва при величине соотношения

Figure 00000003
более 3 и при величине соотношения
Figure 00000004
равном 7-10, или наоборот при величине соотношения
Figure 00000005
равном 0,1-0,15.As a criterion for assessing the quality of protection of the weld pool during experimental work, the percentage of nitrogen in the weld metal was taken. The effectiveness of the quality of gas protection was determined by the minimum nitrogen content, which was established by welding in a vacuum. It was found that the quality of protection of the weld pool increases with an increase in the ratio of the length H to the annular storage chamber 2 to the diameter d to the channel 4 of the fitting 3 (Fig. 2, a), as well as with an increase in the ratio of the cross-sectional area S to the annular storage chamber 2 to the cross-sectional area s to the channel 4 of the fitting 3 (Fig.2, b). The experimental results showed that the lowest nitrogen content in the weld metal with the ratio
Figure 00000003
more than 3 and with the ratio
Figure 00000004
equal to 7-10, or vice versa with the ratio
Figure 00000005
equal to 0.1-0.15.

Экспериментальным путем установлено также влияние количества m сеток в перегородке 8 и величины пористости П перегородки 8 на качество защиты металла сварочной ванны. Установлено, что качество защиты сварочной ванны достигается при наличии двух сеток в перегородке 8. Установлено также, что качество защиты не повышается при увеличении количества m сеток свыше двух (фиг.3, а) и приводит лишь к повышению гидравлического сопротивления перегородки 8, а следовательно, к повышению давления газа в кольцевой накопительной камере 2, что влечет за собой мероприятия по улучшению герметизации газовых коммуникаций горелки. Эксперименты показали, что при величине пористости П перегородки 8 более 0,3 эффективность газовой защиты снижается (фиг.3, б), а уменьшение пористости П менее 0,2 приводит к повышению давления в кольцевой накопительной камере 2, что также влечет за собой мероприятия по улучшению герметизации газовых коммуникаций горелки. It was also experimentally established that the number m of meshes in the partition 8 and the porosity P of the partition 8 influence the quality of protection of the weld pool metal. It was established that the quality of protection of the weld pool is achieved with two nets in the partition 8. It is also established that the quality of protection does not increase with an increase in the number m of nets over two (Fig. 3, a) and only leads to an increase in the hydraulic resistance of the partition 8, and therefore , to increase the gas pressure in the annular storage chamber 2, which entails measures to improve the sealing of the gas communications of the burner. The experiments showed that when the porosity P of the partition 8 is more than 0.3, the gas protection efficiency decreases (Fig. 3, b), and the decrease in the porosity P of less than 0.2 leads to an increase in pressure in the annular storage chamber 2, which also entails measures to improve the sealing of gas communications of the burner.

Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов обеспечивает получение на срезе выходного отверстия 7 сопла 5 мелкомасштабного струйного потока защитного газа с низкой интенсивностью турбулентности и высокой равномерностью распределения скорости истечения по периметру выходного отверстия 7 сопла 5. Струйный поток газа, характеризующийся такими параметрами, устойчив к длинноволновым возмущениям и обеспечивает надежную защиту металла сварочной ванны при сварке на вылете электрода 10 из сопла 5 до 25 мм. The torch for arc welding in a shielding gas environment provides a small-scale jet gas stream with a low turbulence intensity and high uniformity of the distribution of the velocity of outflow along the perimeter of the outlet 7 of the nozzle 5 at the exit nozzle 7 exit section 5 of the jet. The gas stream characterized by such parameters is resistant to long-wave perturbations and provides reliable protection of the weld pool metal during welding at the departure of the electrode 10 from the nozzle 5 to 25 mm

Конструкция проточной части горелки обеспечивает простоту конструкции всей горелки, низкие ее габаритные размеры и технологичность изготовления. The design of the flow part of the burner ensures the simplicity of the design of the entire burner, its low overall dimensions and manufacturability.

Claims (1)

ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, содержащая корпус с кольцевой накопительной камерой, штуцер с цилиндрическим каналом для подачи газа в накопительную камеру, сопло для подачи газа с входным и выходным отверстиями, а также перегородку с газораспределительными отверстиями, установленную между кольцевой накопительной камерой и входным отверстием сопла, отличающаяся тем, что перегородка выполнена в виде двух металлических сеток с общей пористостью 0,2 0,3, кольцевая накопительная камера выполнена длиной не менее трех диаметров канала штуцера для подачи газа, а соотношение площади поперечного сечения канала штуцера и площади поперечного сечения накопительной камеры выбрано в пределах 0,1 0,15. Arc welding torch in a protective gas environment, comprising a housing with an annular storage chamber, a fitting with a cylindrical channel for supplying gas to the storage chamber, a gas supply nozzle with inlet and outlet openings, and a partition with gas distribution openings installed between the annular storage chamber and the nozzle inlet, characterized in that the partition is made in the form of two metal grids with a total porosity of 0.2 0.3, the annular storage chamber is made with a length of at least three diameters fitting ditch channel for supplying gas, and the ratio of the cross sectional area of the nozzle channel and the cross-sectional area of the collection chamber is selected in the range of 0.1 0.15.
SU5019821 1991-12-29 1991-12-29 Torch for gas-shielded arc welding RU2033908C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019821 RU2033908C1 (en) 1991-12-29 1991-12-29 Torch for gas-shielded arc welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5019821 RU2033908C1 (en) 1991-12-29 1991-12-29 Torch for gas-shielded arc welding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2033908C1 true RU2033908C1 (en) 1995-04-30

Family

ID=21593208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5019821 RU2033908C1 (en) 1991-12-29 1991-12-29 Torch for gas-shielded arc welding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2033908C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242343C1 (en) * 2003-05-28 2004-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Low-size torch for welding by means of non-consumable electrode
RU2358846C1 (en) * 2007-12-06 2009-06-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Miniature toch for arc welding by nonconsumable electrode in protective gas atmosphere
RU2633197C1 (en) * 2016-04-22 2017-10-11 Ирина Владимировна Иванова Burner for arc welding in the environment of protective gases

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1574395, кл. B 23K 9/16, 1990. *
2. Патент ФРГ N 2732756, кл. B 23K 9/16, 1979. *
3. Авторское свидетельство СССР N 1207682, кл. B 23K 9/167, 1986. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242343C1 (en) * 2003-05-28 2004-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Low-size torch for welding by means of non-consumable electrode
RU2358846C1 (en) * 2007-12-06 2009-06-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Miniature toch for arc welding by nonconsumable electrode in protective gas atmosphere
RU2633197C1 (en) * 2016-04-22 2017-10-11 Ирина Владимировна Иванова Burner for arc welding in the environment of protective gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3053968A (en) Method and apparatus for arc working with gas shields having coherentstreaming
US2544711A (en) Method and apparatus for welding with gas shields having laminar flow
US5981897A (en) Apparatus for distributing cover gas in reduced-width groove during welding
CA2155596C (en) Laminar flow shielding of fluid jet
JPH067943A (en) Plasma torch nozzle, plasma torch assembly and plasma arc torch
DE4239822C2 (en) Arc plasma torch for underwater flame cutting
RU2033908C1 (en) Torch for gas-shielded arc welding
US4468007A (en) Oxy cutting torch
CN117620375A (en) Semi-enclosed type K-TIG pipeline welding gas protection device and method
CN207642468U (en) A kind of torch head with guiding device
US2977457A (en) Welding nozzles
WO2022045860A1 (en) Welding torch
RU2036058C1 (en) Burner for gas-shield arc welding
CN111673246B (en) A compact large penetration plasma arc welding torch
RU2145273C1 (en) Burner for gas-shield welding
JPH0211277A (en) Plasma fusing method and device in water tank
RU2116175C1 (en) Gas-shielded welding torch
CN220278544U (en) Welding gun for ultra-large penetration electric arc welder
SU1180202A1 (en) Torch for gas-shielded arc welding
RU2191667C2 (en) Gas-shielded arc welding torch
CN117620379B (en) Secondary gas protection device
NO139947B (en) SORTING APPARATUS FOR FIXED HOUSEHOLD WASTE (URBAN WASTE)
RU2633197C1 (en) Burner for arc welding in the environment of protective gases
RU1828792C (en) Torch for gas shielded arc welding
SU1098709A1 (en) Torch for arc welding with nonconsumable electrode