Устройство для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ НЕПОДВИЖНЫМ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Хроленок Валерий Васильевич Яркович Александр Михайлович Никитина Алла Сергеевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) 1. Устройство для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом, содержащее стол с приспособлениями для закрепления изделия, электрододержатель с электродом, установленный в устройство позиционирования электрода, токоподвод к электроду,отличающееся тем, что токоподвод к электроду выполнен в виде, по меньшей мере, одного подпружиненного скользящего контакта, установленного на каретке, выполненной с возможностью перемещения вдоль электрода, по меньшей мере, по одной направляющей,закрепленной на устройстве позиционирования электрода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на каретке установлено, по меньшей мере, одно сопло для подачи защитного газа в зону горения дуги. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит флюсоподающий аппарат,установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом для подачи флюса на электрод. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что содержит жестко соединенные с кареткой флюсоудерживающие пластины, расположенные по боковым сторонам электрода и установленные с возможностью перемещения вдоль электрода вместе с кареткой. 10956 1 2008.08.30 5. Устройство по п. 3 или п. 4, отличающееся тем, что содержит флюсоотсасывающий аппарат, установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом для отсоса флюса. 6. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один питатель присадочного материала, установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке, по меньшей мере, одним соплом для подачи присадочного материала на электрод. 7. Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что содержит установленный на каретке замыкатель электрода с изделием. Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при восстановлении и упрочнении поверхностей деталей машин. Известна дуговая наплавка деталей неподвижным (лежачим) плавящимся электродом 1, при которой электрод устанавливают с зазором между поверхностью изделия, в зазоре размещают электроизолирующий материал, к изделию и одному из концов электрода подводят напряжение, а на другом конце электрода возбуждают дугу, при этом происходит самопроизвольное плавление электрода. В результате, на изделии образуется наплавленный слой металла, соответствующий ширине электрода. Для получения специальных свойств наплавленного металла (износостойкости, коррозионной стойкости и др.) на электрод помещают присадочный материал и насыпают сварочный флюс. Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности. Наиболее близким по технической сущности устройством для наплавки деталей неподвижным плавящимся электродом является устройство, содержащее стол с приспособлениями для закрепления изделия, токоподвод и электрододержатель с электродом,установленный на устройстве позиционирования электрода относительно наплавляемой поверхности изделия 2. Недостатками устройства являются ограниченные технологические возможности невозможность производить наплавку протяженных поверхностей длинными электродами из-за перегрева электрода сварочным током и прерывание процесса наплавки вследствие пробоя электроизолирующего слоя между поверхностью изделия и электродом, возникновения короткого замыкания или дуги в другом месте, в стороне от фронта плавления электрода неоднородность наплавленного валика вследствие изменения параметров сварочного процесса (напряжения на дуге, сварочного тока, предварительного нагрева электрода сварочным током) в ходе наплавки. Техническая задача, решаемая изобретением, - расширение технологических возможностей и улучшение процесса дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом за счет уменьшения разогрева электрода и поддержания постоянными параметров сварочного процесса. Технический результат достигается тем, что в устройстве для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом, содержащем стол с приспособлениями для закрепления изделия, электрододержатель с электродом, установленный в устройство позиционирования электрода, токоподвод к электроду, причем токопод к электроду выполнен в виде, по меньшей мере, одного подпружиненного скользящего контакта,установленного на каретке, выполненной с возможностью перемещения вдоль электрода, по меньшей мере, по одной направляющей, закрепленной на устройстве позиционирования электрода. Для расширения технологических возможностей предлагаемого устройства на каретке может устанавливаться дополнительное оборудование. 10956 1 2008.08.30 Для защиты сварочной ванны на каретке может быть установлено, по меньшей мере,одно сопло для подачи защитного газа в зону горения дуги. Для получения специальных свойств наплавленного металла устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, один питатель присадочного материала, установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке, по меньшей мере, одним соплом для подачи присадочного материала на электрод. Для наплавки под флюсом устройство может дополнительно содержать флюсоподающий аппарат, установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом для подачи флюса на электрод. Для удаления неизрасходованного флюса устройство может дополнительно содержать флюсоотсасывающий аппарат, установленный на каретке или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом для отсоса флюса. Для удержания флюса на поверхности электрода устройство может содержать жестко соединенные с кареткой флюсоудерживающие пластины, расположенные по боковым сторонам электрода и установленные с возможностью перемещения вдоль электрода вместе с кареткой. Для возбуждения дуги между электродом и изделием устройство может содержать установленный на каретке замыкатель электрода с изделием. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом. На фиг. 2 и 3 приведено размещение дополнительных устройств на каретке. Устройство для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом (фиг. 1) содержит стол 1 с приспособлениями (на фиг. не показаны) для закрепления изделия 2,электрододержатель 3 с электродом 4, установленный на устройстве позиционирования 5 электрода 4 относительно наплавляемой поверхности изделия 2, токоподвод 6 к электроду 4, который выполнен в виде, по меньшей мере, одного подпружиненного скользящего контакта и крепится на каретке 7, имеющей возможность перемещения вдоль электрода,по меньшей мере, по одной направляющей 8, установленной на устройстве позиционирования 5. На наплавляемой поверхности размещают электроизолирующий материал 9. Для возбуждения дуги между электродом и изделием устройство дополнительно содержит замыкатель 10, установленный на каретке 7. Для защиты сварочной ванны от окружающего воздуха на каретке 7 установлено, по меньшей мере, одно сопло 11 для подачи защитного газа в зону горения дуги (фиг. 2). Для получения специальных свойств наплавленного металла устройство дополнительно содержит (фиг. 2 и 3), по меньшей мере, один питатель присадочного материала 12, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке 7 соплом 13 для подачи присадочного материала на электрод 4. Для наплавки под флюсом устройство дополнительно содержит флюсоподающий аппарат 14, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом 15 для подачи флюса на электрод 4 (фиг. 3). Для удержания флюса на поверхности электрода устройство может содержать жестко соединенные с кареткой 7 флюсоудерживающие пластины 18, расположенные по боковым сторонам электрода 4 и установленные с возможностью перемещения вдоль электрода 4 вместе с кареткой 7. Для удаления неизрасходованного флюса устройство дополнительно содержит флюсоотсасывающий аппарат 16, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом 17 для отсоса флюса с поверхности изделия 2. Устройство для дуговой наплавки неподвижным плавящимся электродом работает следующим образом. Изделие 2 закрепляют на столе 1, на наплавляемой поверхности размещают электроизолирующий материал 9, неподвижный электрод 4 устанавливают в электрододержатель 3 10956 1 2008.08.30 3 и с помощью позиционирующего устройства 5 располагают над изделием 2 на электроизолирующем материале 9, на электрод 4 устанавливают токоподвод 6 на необходимом расстоянии от свободного конца. К изделию 2 и токоподводу 6 подводят напряжение и между свободным концом электрода и изделием возбуждают дугу, которая перемещается по электроду в направлении токоподвода 6, при этом происходит разрушение электроизолирующего материала 9, плавление электрода 4 и металла поверхности изделия 2. В результате на изделии образуется наплавленный слой металла. За счет движения каретки 7 создают перемещение токоподвода 6 относительно электрода 4 в направлении от дуги. Для сохранения постоянными технологических параметров процесса сварки (напряжения на дуге, сварочного тока, предварительного нагрева электрода сварочным током) перемещение токоподвода 6 относительно электрода 4 проводят со скоростью распространения фронта плавления электрода. Вышеописанное устройство обеспечивает качественную наплавку при использовании в качестве электрода самозащитной порошковой ленты. Для расширения технологических возможностей предлагаемого устройства при наплавке в защитных газах, под флюсом и др. - на каретке устанавливается дополнительное оборудование. При наплавке в защитных газах (фиг. 2) для защиты сварочной ванны от окружающего воздуха через установленное на каретке 7, по меньшей мере, одно сопло 11 в зону горения дуги подают защитный газ, при этом каретку 7 перемещают со скоростью плавления электрода 4. Для получения специальных свойств наплавленного металла устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один питатель присадочного материала 12,установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке 7 между соплом 11 и токоподводом 6, по меньшей мере, одним соплом 13 для подачи присадочного материала 19 на электрод 4. При перемещении каретки 7 присадочный материал из питателя 12 через сопло 13 подается на поверхность электрода 4, покрывая его слоем 19, который затем плавится вместе с электродом. Количество (толщина слоя 19) подаваемого присадочного материала регулируется за счет изменения расстояния между соплом 13 и электродом 4. При наплавке под флюсом (фиг. 3) для подачи флюса на электрод 4 устройство дополнительно содержит флюсоподающий аппарат 14, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке соплом 15. При перемещении каретки 7 флюс из флюсоподающего аппарата 14 через сопло 15 подается на поверхность электрода 4, покрывая его слоем 20. Количество (толщина слоя 20) подаваемого флюса регулируется за счет изменения расстояния между соплом 15 и электродом 4. Для удержания флюса на поверхности электрода устройство может содержать жестко соединенные с кареткой 7 флюсоудерживающие пластины 18, расположенные по боковым сторонам электрода 4 и установленные с возможностью перемещения вдоль электрода 4 вместе с кареткой 7. Для получения специальных свойств наплавленного металла устройство дополнительно содержит, по меньшей мере, один питатель присадочного материала 12, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке 7 между соплом 15 и токоподводом 6, по меньшей мере, одним соплом 13 для подачи присадочного материала 19 на электрод 4. Для удаления неизрасходованного флюса устройство дополнительно содержит флюсоотсасывающий аппарат 16, установленный на каретке 7 или отдельно и соединенный с установленным на каретке 7 соплом 17 для отсоса флюса 20 с наплавленного на поверхности изделия 2 валика 21. При выполнении наплавки с помощью предлагаемого устройства сварочный ток протекает не по всему электроду, а только по его части между скользящим контактом и дугой, что, соответственно, приводит к нагреву сварочным током только этой части электрода. Изменяя расстояние между скользящим контактом и фронтом плавления электрода, можно изменять величину предварительного нагрева электрода сварочным током,не допускать перегрева электрода и пробоя электроизолирующего материала, что позво 4 10956 1 2008.08.30 ляет производить наплавку протяженных поверхностей длинными электродами. Если перемещение скользящего контакта относительно электрода проводят со скоростью распространения фронта плавления электрода, то расстояние между скользящим контактом и фронтом плавления электрода сохраняется постоянным и, соответственно, остаются постоянными технологические параметры процесса сварки, что обеспечивает однородность наплавленного валика. Представленный способ характеризуется стабильностью получения качественных слоев металла при дуговой наплавке неподвижным плавящимся электродом изделий любой длины, простотой в техническом обеспечении и реализации. Источники информации 1. Патент РФ 2205098, МПК В 23 К 9/04, 2003. 2. Патент РФ 2205097, МПК В 23 К 9/04, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5