RU2318639C2 - Welding electro-arc plasmatron - Google Patents
Welding electro-arc plasmatron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318639C2 RU2318639C2 RU2005128353/02A RU2005128353A RU2318639C2 RU 2318639 C2 RU2318639 C2 RU 2318639C2 RU 2005128353/02 A RU2005128353/02 A RU 2005128353/02A RU 2005128353 A RU2005128353 A RU 2005128353A RU 2318639 C2 RU2318639 C2 RU 2318639C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- welding wire
- nozzle
- plasmatron
- protective
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродуговым устройствам для получения низкотемпературной плазмы, в частности к механизированной и полуавтоматической плазменной сварке постоянным током в среде защитного газа, и может быть использовано в различных областях промышленности.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric arc devices for producing low-temperature plasma, in particular to mechanized and semi-automatic plasma DC welding in a shielding gas medium, and can be used in various industries.
Известно большое количество различных конструкций плазматронов, применяемых для плазменной сварки. Например, плазматрон по российскому патенту №2174064, в корпусе которого имеются электрод, сопло и узел подогрева плазмообразующего газа, выполненный в виде газоотводящих каналов, расположенных в корпусе и соединяющих рабочую камеру с газозаборником, в который вмонтированы искрогаситель и газоочиститель.There are a large number of different designs of plasmatrons used for plasma welding. For example, a plasmatron according to Russian patent No. 2174064, in the housing of which there is an electrode, a nozzle, and a plasma gas heating unit, made in the form of gas exhaust channels located in the housing and connecting the working chamber to the gas inlet, into which the spark arrester and gas scrubber are mounted.
Плазмотрон по российскому патенту №2195391 содержит катод, сопло, внутренняя поверхность которого выполнена в форме непрерывно сужающегося конуса, переходящего в цилиндр, и изолятор. В корпусе плазматрона по всей высоте выполнены тангенциальные наклоненные к оси плазматрона каналы для подвода плазмообразующего газа.The plasmatron according to Russian patent No. 2195391 contains a cathode, a nozzle, the inner surface of which is made in the form of a continuously tapering cone passing into a cylinder, and an insulator. In the plasmatron case, along the entire height, tangential channels are made inclined to the axis of the plasmatron for supplying a plasma-forming gas.
Также известен плазматрон по российскому патенту №2206964, содержащий корпус, в котором соосно установлены электродержатель, стержневой катод, закрепленный в электродержателе с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси корпуса плазматрона, наружное сопло для подведения защитного газа, нижняя часть которого выполнена конической, и внутреннее сопло для образования плазмы.A plasmatron according to Russian patent No. 2206964 is also known, comprising a housing in which an electric holder is coaxially mounted, a rod cathode fixed in the electric holder with the possibility of movement along the vertical axis of the plasmatron housing, an external nozzle for supplying a protective gas, the lower part of which is conical, and an internal nozzle for plasma formation.
Указанные конструкции плазматронов по-разному и с различной степенью эффективности решают проблему стабилизации плазменной дуги и фокусирования плазменной струи, а также подачи сварочной проволоки или материала для напыления в сварочную ванну.These plasmatron designs, in different ways and with varying degrees of efficiency, solve the problem of stabilizing the plasma arc and focusing the plasma jet, as well as feeding the welding wire or material for spraying into the weld pool.
Наиболее близким по технической сути и принятый за прототип является плазматрон по патенту Японии №11104841, в конструкции которого содержится неплавящийся электрод, а так же узлы поддержки и подачи сварочной проволоки. Однако такой плазматрон практически невозможно использовать при ручной сварке из-за его больших габаритов и веса.The closest in technical essence and adopted for the prototype is the plasmatron according to Japanese patent No. 11104841, the design of which contains a non-consumable electrode, as well as support and supply nodes for the welding wire. However, such a plasmatron is almost impossible to use in manual welding due to its large dimensions and weight.
Задачей настоящего изобретения является создание малогабаритного плазматрона для ручной сварки постоянным током, создающего стабильную электрическую дугу, горящую между электродом и изделием. Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является повышение качества сварного шва за счет устойчивого горения дуги, особенно на малых токах.The present invention is the creation of a small plasmatron for manual welding with direct current, creating a stable electric arc burning between the electrode and the product. The technical result that provides the solution of this problem is to improve the quality of the weld due to the stable burning of the arc, especially at low currents.
Эмпирически установлено, что достижение устойчивого горения дуги и стабильного плавления присадочной проволоки при использовании плазматронов в ручном режиме с механизированной постоянной подачей сварочной проволоки в зону плавления во многом зависит от двух факторов - от угла подачи проволоки в сварочную ванну и от возможного контакта во время сварки защитного сопла со свариваемой деталью.It is empirically established that the achievement of stable arc burning and stable melting of the filler wire when using plasmatrons in manual mode with mechanized constant supply of the welding wire to the melting zone largely depends on two factors - on the angle of wire feed into the weld pool and on possible contact during welding nozzles with welded part.
В результате проведенных опытов по оптимизации геометрических размеров угла наклона расплавляемого конца сварочной проволоки по отношению к оси плазматрона, при которых охватывали диапазон от 30 до 45°, установлено, что наиболее качественное сварное соединение получается при угле наклона в 40°. На практике этот угол может изменяться в пределах от 37 до 43° и дальнейшее расширение этого диапазона не оказывает значительного положительного влияния по стабилизации процесса сварки.As a result of experiments to optimize the geometric dimensions of the angle of inclination of the molten end of the welding wire relative to the axis of the plasmatron, at which they covered the range from 30 to 45 °, it was found that the highest quality welded joint is obtained at an angle of inclination of 40 °. In practice, this angle can vary from 37 to 43 ° and further expansion of this range does not have a significant positive effect on the stabilization of the welding process.
Для предохранения от электрического контакта плазматрона со свариваемой деталью при случайном касании во время сварки внешняя поверхность защитного сопла покрывается неэлектропроводящим материалом.To protect against electrical contact of the plasmatron with the welded part in case of accidental contact during welding, the outer surface of the protective nozzle is coated with a non-conductive material.
Таким образом, заявляемый сварочный дуговой плазматрон содержит корпус, защитное сопло, сопло для образования плазмы с соосно расположенным в нем неплавящимся электродом, каналы для подачи газа и узел поддержки сварочной проволоки с наконечником, снабженный механизмом непрерывной подачи сварочной проволоки.Thus, the inventive welding arc plasma torch comprises a housing, a protective nozzle, a nozzle for forming a plasma with a non-consumable electrode coaxially located therein, gas supply channels and a welding wire support unit with a tip equipped with a continuous welding wire supply mechanism.
Кроме того, в отличие от прототипа наконечник узла поддержки сварочной проволоки установлен под углом относительно оси плазматрона в диапазоне от 37 до 43°, причем расплавляемый конец сварочной проволоки направлен в сварочную ванну. Узел поддержки сварочной проволоки должен обеспечивать точное и постоянное введение проволоки в сварочную ванну. Если проволока не будет направлена по указанной траектории, то процесс сварки может быть нарушен вследствие неравномерного и неполного расплавления сварочной проволоки.In addition, unlike the prototype, the tip of the welding wire support assembly is set at an angle relative to the axis of the plasma torch in the range from 37 to 43 °, and the molten end of the welding wire is directed into the weld pool. The weld wire support assembly must ensure accurate and consistent insertion of the wire into the weld pool. If the wire is not directed along the indicated path, the welding process may be disrupted due to uneven and incomplete melting of the welding wire.
В частном случае технического решения конструкции плазматрона для предохранения его от случайного контакта со свариваемой деталью на его защитное сопло нанесен слой термостойкого электрозащитного материала.In the particular case of a technical solution to the design of the plasmatron to protect it from accidental contact with the welded part, a layer of heat-resistant electrical protective material is applied to its protective nozzle.
В другом частном случае предлагаемого решения узел поддержки сварочной проволоки крепится непосредственно на корпусе защитного сопла.In another particular case of the proposed solution, the welding wire support assembly is mounted directly on the housing of the protective nozzle.
На прилагаемом чертеже представлен общий вид заявляемого плазматрона.The attached drawing shows a General view of the inventive plasmatron.
Заявляемый плазматрон состоит из корпуса 1, неплавящегося электрода 2, плазмообразующего сопла 3, защитного сопла 4 со встроенным в него узлом поддержки сварочной проволоки 5, расположенным под углом 37-43° к оси плазматрона, наконечника 6, каналов для прохода газов 7. Защитное сопло 4 имеет теплостойкое электрозащитное покрытие 8. Кроме того, заявляемый плазматрон снабжен механизмом непрерывной подачи сварочной проволоки 9. Узел поддержки сварочной проволоки 5 обеспечивает траекторию подачи проволоки, расположенную диаметрально к сварочной ванне и совпадающую с направлением сварки. Конструктивно узел поддержки крепится непосредственно на корпусе защитного сопла и проходит через его стенку без образования зазоров, т.к. в противном случае через зазоры произойдет подсос кислорода из воздуха и сварной шов окислится, что недопустимо при сварке в среде защитных газов.The inventive plasma torch consists of a housing 1, a non-consumable electrode 2, a plasma forming nozzle 3, a protective nozzle 4 with a built-in support unit for welding wire 5, located at an angle of 37-43 ° to the axis of the plasmatron, tip 6, channels for the passage of gases 7. Protective nozzle 4 has a heat-resistant electrical protective coating 8. In addition, the inventive plasma torch is equipped with a mechanism for the continuous supply of welding wire 9. The node supporting the welding wire 5 provides a path for feeding the wire located diametrically to the welding nne and coinciding with the welding direction. Structurally, the support unit is mounted directly on the housing of the protective nozzle and passes through its wall without the formation of gaps, because otherwise, oxygen will suck in from the air through the gaps and the weld will oxidize, which is unacceptable when welding in shielding gases.
Процесс сварки заявляемым плазматроном заключается в следующем. После возбуждения сварочной дуги 10 на изделии 11 образуется сварочная ванна 12, в которую через узел поддержки 5 и наконечник 6 подается сварочная проволока 13. Выбранная траектория ввода проволоки в сварочную ванну обеспечивает стабильный процесс сварки при незначительных изменениях оператором длины сварочной дуги. При этом оператор должен будет следить только за тем, чтобы расплавляемый конец проволоки не выходил за пределы пятна сварочной ванны.The welding process of the inventive plasmatron is as follows. After excitation of the welding arc 10, a weld pool 12 is formed on the product 11, into which the welding wire 13 is fed through the support unit 5 and tip 6. The selected path for introducing the wire into the weld pool ensures a stable welding process with minor changes in the length of the welding arc by the operator. In this case, the operator will only have to ensure that the molten end of the wire does not extend beyond the spot of the weld pool.
При сварке плазматроном, особенно при сварке стыковых и тавровых соединений, возможно возникновение электрического контакта между защитным соплом и изделием, что нежелательно, т.к. происходит остановка процесса сварки. Для избежания случайного электрического контакта между защитным соплом и изделием на защитное сопло наносится слой термостойкого электрозащитного материала. Таким материалом, например, может быть силикатная эмаль, керамика и др.When welding with a plasmatron, especially when welding butt and T-joints, electrical contact may occur between the protective nozzle and the workpiece, which is undesirable since the welding process stops. To avoid accidental electrical contact between the protective nozzle and the product, a layer of heat-resistant electrical protective material is applied to the protective nozzle. Such material, for example, may be silicate enamel, ceramics, etc.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128353/02A RU2318639C2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Welding electro-arc plasmatron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128353/02A RU2318639C2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Welding electro-arc plasmatron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005128353A RU2005128353A (en) | 2007-03-20 |
| RU2318639C2 true RU2318639C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=37993777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005128353/02A RU2318639C2 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Welding electro-arc plasmatron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2318639C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208810U1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-01-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | TI-NI WIRE FEED |
| US11241753B2 (en) | 2016-07-08 | 2022-02-08 | Norsk Titanium As | Contact tip contact arrangement for metal welding |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532409A (en) * | 1981-04-06 | 1985-07-30 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for gas shielded arc welding with direct current non-consumable electrode |
-
2005
- 2005-09-12 RU RU2005128353/02A patent/RU2318639C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532409A (en) * | 1981-04-06 | 1985-07-30 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for gas shielded arc welding with direct current non-consumable electrode |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11241753B2 (en) | 2016-07-08 | 2022-02-08 | Norsk Titanium As | Contact tip contact arrangement for metal welding |
| RU208810U1 (en) * | 2021-01-25 | 2022-01-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | TI-NI WIRE FEED |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005128353A (en) | 2007-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5689456B2 (en) | Plasma transfer type wire arc spray system, method for starting plasma transfer type wire arc spray system apparatus, and method for coating cylinder bore surface of combustion engine using plasma transfer type wire arc spray system apparatus | |
| US5109150A (en) | Open-arc plasma wire spray method and apparatus | |
| US6469277B1 (en) | Method and apparatus for hybrid welding under shielding gas | |
| US4300034A (en) | Gas tungsten arc welding torch | |
| JP2006519103A (en) | System for welding and method of use thereof | |
| CN1134217A (en) | Plasma Torch | |
| CN110114179A (en) | Field shaper for welding application | |
| US4343983A (en) | Non-consumable composite welding electrode | |
| US3676639A (en) | Non-consumable electrode for electric-arc process | |
| CA2285173C (en) | Arc-plasma method for welding metals | |
| RU2318639C2 (en) | Welding electro-arc plasmatron | |
| CN112846458A (en) | Ultra-low heat input welding device and welding method for metal sheet | |
| CN105312739A (en) | Tungsten inert gas (TIG) welding device and method applicable to narrow-gap groove | |
| US3068343A (en) | Arc welding device for rod or tube material | |
| JP2022070060A (en) | Tig welding torch with narrow nozzle for spot welding | |
| RU2111098C1 (en) | Method for electric-arc plasma welding of metals | |
| RU2643010C2 (en) | Method of plasma-arc welding by consumable electrode | |
| RU204751U1 (en) | PLASMOTRON FOR ADDITIVE GROWING | |
| SU1556842A1 (en) | Torch for gas-shielded arc welding | |
| KR100253723B1 (en) | High-temperature DC plasma torch that increases the durability of the electrode by forming a vacuum atmosphere | |
| RU213469U1 (en) | PLASMATRON FOR ADDITIVE GROWING | |
| RU2843533C1 (en) | Plasmatron for surfacing by powder material | |
| CN213033865U (en) | Improved double-wire narrow-gap welding gun | |
| RU2316695C1 (en) | Torch for welding by non-consumable immersible electrode | |
| SU903016A1 (en) | Apparatus for gas-shield ark welding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080913 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100617 |