Сварочные горелки со встроенным отсосом

Эффективным направлением улучшения состояния воздушной среды при механизированной сварке в защитных газах является использование горелок со встроенным отсосом, которые целесообразно применять при сварке в труднодоступных местах или при сварке изделий, конструкция которых не позволяет использовать другие типы устройств для отсоса.


При разработке такого оборудования учитывают не только эффективность удаления вредных веществ, но и взаимодействие вытяжной и газо защитной струй, влияющее на эффективность газовой защиты сварочной ванны.

 

Установлено, что оптимальной конструкцией, обеспечивающей как хорошую газовую защиту зоны сварки, так и эффективное улавливание СА, является устройство, выполненное в виде цилиндрического сопла, расположенного снаружи газо защитного сопла коаксиальному. Образующийся при сварке аэрозоль всасывается воздухоприемником горелки, расположенным на некотором расстоянии от среза сопла для подачи защитного газа.

 

Транспортировку запыленного воздуха производят по гибкому шлангу диаметром 28-38 мм, подключенному к побудителю тяги, в качестве которого можно использовать централизованную вытяжную высоковакуумную систему или индивидуальный ФВА, обеспечивающие разряжение порядка 18-20 кПа.


Основное требование к устройствам такого типа — возможность удалить от места сварки не менее 75% образующегося С А.

Для того, чтобы не нарушалась газовая защита сварочной ванны скорость движения воздуха у места выделения СА не должна превышать 0,5- 0,6 м/с при сварке в углекислом газе порошковой проволокой и проволокой сплошного сечения и 0,2-0,3 м/с при сварке в аргоне.


В нестоящее время нашли широкое применение сварочные горелки с асимметричным кольцевым воздухоприемником, разработанные в ОКБ «Гигиена и экология» Киевского НИИ медицины труда, и с кольцевым симметричным воздухоприемником, созданные в НИКТИ-сталь конструкция. В ЦНИИКМ «Прометей» разработана специальная методика конструирования горелок со встроенным отсосом и на ее основе созданы образцы горелок на различные сварочные токи. Испытание этих горелок показало устойчивую работу в сочетании с хорошим качеством сварных соединений и эффективным удалением вредных веществ сварочного аэрозоля (не менее 80%). Масса горелки с отводящими магистралями 4 кг.


Наиболее распространенные схемы компоновки горелок с отсосом показаны на рис 23. К таким конструкциям воздухоприемника предъявляют ряд требований:


■ форма воздухоприемника и его расположите относительно сопла для gподачи защитного газа в зону сварки должны исключать нарушение газовой зашиты шва, при этом должен быть обеспечен максимальный захват факела выделяющегося аэрозоля;


■ устройство отсоса в горелке не должно уменьшать зону обзора сварного шва и увеличивать массу горелки


Кроме того, одним из важных факторов является также компоновка воздушного шланга со сварочными коммуникациями. На рис. 24 показаны основные варианты компоновки:

I — воздухоприемник устанавливается на сопло серийной горелки и к нему перед рукояткой подключают воздушный шланг, который крепят хомутами к сварочным коммуникациям;


II— воздухоприемник горелки насаживают на рукоятку горелки, имеющей полость, а воздушный шланг крепят к рукоятке, так чтобы сварочные коммуникации были расположены вне шланга;


III — воздухоприемник присоединяют к рукоятке горелки, сварочные коммуникации располагают внутри воздушного шланга.


Простота изготовления и компоновки отсосов по варианту I (изготавливают только воздухоприемник, к которому присоединяют шланг) позволяет в минимальный срок оборудовать ими большое количество сварочных постов и быстро заменять вышедшие из строя воздухоприемники и шланги. Аэродинамическое сопротивление при использовании шлангов с внутренним диаметром 20-25 мм и длиной 3 м составляет 13-15 кПа.


Компоновка горелки по вариантам II и III требует изготовления специальных рукояток с воздухоподводящим каналом, что неизбежно приводит к увеличению габарита и массы горелок. Аэродинамическое сопротивление такой горелки соответственно увеличивается, а температура поверхности рукоятки снижается. Последнее позволяет увеличить продолжительность непрерывной сварки.


По мнению специалистов-сварщиков, компоновка горелки по варианту II позволяет проложить внутри воздушного шланга токоведущий кабель без дополнительной изоляции и улучшить условия отвода теплоты от кабеля. Кроме того, соединение четырех различных коммуникаций (токоотвода, спирали, газового и воздушного шланге) важно психологически, поскольку восприятие и привыкание сварщика к конструкции горелки, похожей на стандартную, происходит значительно быстрее.

 

При неисправности в какой-либо из указанных коммуникаций требуется разборная всей горелки. При использовании воздушного шланга диаметром 36-38 мм длиной 3 м аэродинамическое сопротивление составляет 20-25 кПа.


 

Физико-химический институт защиты окружающей среды и чело- вена (ФХИЗОСиЧ) Минобразования и НАН Украины разработал, в также испытал в лабораторных и производственных условиях с участием специалистов ИЭС им. Е. О. Патона горелки типа ГСЛ и ГСД, отличающиеся от известных размещением отсоса над соплом, подающим защитный газ. Это позволило без уменьшения эффективности локализации и аспирации С А сократить расход защитного газа, расширить зону обзора сварного шва, интенсифицировать процесс сварки.


В горелках типа ГСЛ коммуникации, обеспечивающие сварочный процесс и отсасывание СА, совмещены, а в горелках ГСД, наоборот, разделены и конструктивно связаны между собой рукояткой. Очевидно, что последние более пригодны для ремонта, так как их легко разбирать.


Указанные горелки имеют устройства регулировки интенсивности отсасывания СА. 8 горелках типа ГСЛ регулируется размер безопасного отверстия, в ГСД отсос специальной конструкции перемещается вдоль сопла защитного газа.

 

Обе горелки предназначены для сварки на максимальном токе 315 А электродной проволокой диаметрами 1,0-1,4 мм. Длина шлангового провода горелок 2,5 м, ПВ при цикле 5 мин 60%, объем удаляемого воздуха 50-60 мэ/ч, газодинамическое сопротивление воздушного тракта горелки не более 6,0 кПа при расходе удаляемого воздуха 50-60 м3/ч, масса горелок с подводящими магистралями не более 4,0 нг. Устройство регулирования производительности отсоса позволяет ее снижать до 25%.

 

Испытания показали, что данные горелки обеспечивают высокую эффективность улавливания С А, не оказывая при этом отрицательного влияния на качество выполняемых ими швов.