RU198978U1 - Device for removing gaseous combustion products during hybrid laser-arc welding - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к средствам, применяемым в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки изделий для удаления газообразных продуктов горения. Техническим результатом является создание устройства для обеспечение эффективного удаления продуктов горения в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки при сохранении качества сварного шва. Устройство для удаления газообразных продуктов горения при проведении гибридной лазерно-дуговой сварки выполнено с возможностью неподвижного размещения над зоной сварочной ванны с использованием дуговой горелки и лазерного луча и содержит кожух и эжектор. Кожух снабжен наклонным патрубком для прохождения лазерного луча и выполнен с первым отверстием для пропускания проволокопровода газовой горелки и вторым отверстием для соединения с эжектором.1 н. и 2 з. п. ф-лы, 1 ил.The utility model refers to the means used in the process of hybrid laser-arc welding of products to remove gaseous combustion products. The technical result is the creation of a device for ensuring effective removal of combustion products in the process of hybrid laser-arc welding while maintaining the quality of the weld. The device for removing gaseous combustion products during hybrid laser-arc welding is made with the possibility of stationary placement over the zone of the weld pool using an arc torch and a laser beam and contains a casing and an ejector. The casing is equipped with an inclined nozzle for the passage of a laser beam and is made with a first hole for passing the wire line of a gas burner and a second hole for connecting to an ejector. and 2 h. p. f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к средствам, применяемым в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки изделий для удаления газообразных продуктов горения.The utility model refers to the means used in the process of hybrid laser-arc welding of products to remove gaseous combustion products.

Гибридная лазерно-дуговая сварка сопровождается выделением сварочных аэрозолей, брызг расплавленного металла и газов, поднимающихся над зоной сварочной ванны в виде облака или струиHybrid laser-arc welding is accompanied by the release of welding aerosols, spatter of molten metal and gases that rise above the weld pool in the form of a cloud or jet

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является устройство, известное из патента RU 179866, которое содержит набор параллельных коробов, размещённых под обрабатываемым материалом, снабжённый средством откачки воздуха из них, и дополнительно установленный неподвижно набор форсунок для поочередной подачи импульсов сжатого воздуха в короба с их противоположной стороны от размещения средства откачки воздуха.The closest analogue of the claimed utility model is a device known from patent RU 179866, which contains a set of parallel ducts located under the material being processed, equipped with a means for pumping air from them, and an additionally fixed set of nozzles for alternately supplying compressed air pulses to the ducts from their opposite sides of the location of the air pumping device.

Однако известное техническое решение не может быть в таком виде использовано для удаления газообразных продуктов горения, образующихся в процессе гибридной лазерно-дуговой сваркой, т.к. аэрозоли, брызги расплавленного металла и газы поднимаются над сварочной ванной.However, the known technical solution cannot be used in this form for the removal of gaseous combustion products formed in the process of hybrid laser-arc welding, because aerosols, molten metal splashes and gases rise above the weld pool.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение эффективного удаления продуктов горения в процессе гибридной лазерно-дуговой сварки при сохранении качества сварного шва.The technical problem to be solved by the utility model is to ensure efficient removal of combustion products in the process of hybrid laser-arc welding while maintaining the quality of the weld.

Техническим результатом является создание устройства для решения указанной технической проблемы.The technical result is the creation of a device for solving this technical problem.

Дополнительно заявляемое устройство повышает качество сварного шва за счёт улучшения проплавляющей способности, снижения вероятности появления дефектов, таких как газовые поры и несплавления, предотвращения превышения проплавления, т.е. образования капель с обратной стороны свариваемых поверхностей.Additionally, the claimed device improves the quality of the welded seam by improving the penetration ability, reducing the likelihood of defects such as gas pores and lack of fusion, preventing excessive penetration, i.e. formation of drops on the reverse side of the surfaces to be welded.

Заявляемый технический результат достигается за счёт того, что устройство для удаления газообразных продуктов горения при проведении гибридной лазерно-дуговой сварки выполнено с возможностью неподвижного размещения над зоной сварочной ванны с использованием дуговой горелки и лазерного луча и содержит кожух и эжектор, при этом кожух снабжен наклонным патрубком для прохождения лазерного луча, и выполнен с первым отверстием для пропускания проволокопровода газовой горелки и вторым отверстием для соединения с эжектором.The claimed technical result is achieved due to the fact that the device for removing gaseous combustion products during hybrid laser-arc welding is made with the possibility of stationary placement over the weld pool using an arc torch and a laser beam and contains a casing and an ejector, while the casing is equipped with an inclined pipe for the passage of the laser beam, and is made with a first hole for passing the wire line of the gas burner and a second hole for connection with the ejector.

Кроме того в устройстве кожух может быть выполнен в форме полуцилиндра, закрытого с торцевых сторон, наклонный патрубок установлен с наклоном в сторону, противоположную расположению первого отверстия, второе отверстие выполнено в торцевой части со стороны расположения первого отверстия и максимально близко к краю торцевой части. In addition, in the device, the casing can be made in the form of a half-cylinder, closed from the end sides, the inclined pipe is installed with an inclination to the side opposite to the location of the first hole, the second hole is made in the end part from the side of the first hole and as close as possible to the edge of the end part.

Полезная модель поясняется с помощью фигуры, на которой показан общий вид кожуха.The utility model is illustrated with the help of the figure, which shows a general view of the casing.

На фигуре позициями 1-3 обозначены: In the figure, positions 1-3 denote:

1 – первое отверстие, предназначенное для дуговой горелки, 1 - the first hole intended for the arc torch,

2 – наклонный патрубок, для прохождения лазерного луча в зону сварки, 2 - inclined branch pipe for the passage of the laser beam into the welding zone,

3 – второе отверстие для соединения с соплом эжектора.3 - the second hole for connection with the ejector nozzle.

Устройство предназначено для неподвижного закрепления над зоной сварочной ванны и содержит кожух и эжектор в качестве средства для создания зоны пониженного давления. Кожух выполнен с двумя отверстиями. Первое отверстие 1 предназначено для пропускания проволокопровода дуговой горелки. Второе отверстие 3 предназначено для соединения с соплом эжектора. Кожух снабжен наклонным патрубком 2, установленным с наклоном в сторону, противоположную расположению первого отверстия 1. Кожух выполнен в форме полуцилиндра, закрытого с торцевых сторон, а второе отверстие 3 выполнено в торцевой части с противоположной стороны расположения первого отверстия 1 и максимально близко к краю указанной торцевой части.The device is designed to be fixedly fixed over the zone of the weld pool and contains a casing and an ejector as a means for creating a zone of reduced pressure. The casing is made with two holes. The first hole 1 is for the passage of the arc torch wire. The second hole 3 is intended for connection with the ejector nozzle. The casing is equipped with an inclined pipe 2, installed with an inclination to the side opposite to the location of the first hole 1. The casing is made in the form of a semi-cylinder, closed from the end sides, and the second hole 3 is made in the end part on the opposite side of the location of the first hole 1 and as close as possible to the edge of the specified end part.

Первое отверстие 1 имеет внутреннюю резьбу для установки дуговой сварочной горелки, на сопле которой выполнена наружная резьба, т.е. кожух накручивается на сопло. Второе отверстие 3 выполнено резьбовым, в которое устанавливается цанговый штуцер или резьбовой соединитель, к которому подсоединен гибкий жаропрочный шланг, подсоединенный к эжектору. С помощью эжектора через второе отверстие 3 откачивается воздух, защитный газ, плазма, пары металла и продукты горения. В результате создается пониженное давление, которое позволяет сместить металл с задней стенки сварочной ванны в сторону сопла эжектора и не захлестывать парогазовый канал, что облегчает проникновение лазерного луча вглубь металла. За счет создания области пониженного давления появляется возможность удерживать расплавленный металл в сварочной ванне, предотвращая образование превышения проплавления (капель). The first hole 1 has an internal thread for mounting an arc welding torch, on the nozzle of which an external thread is made, i.e. the cover is screwed onto the nozzle. The second hole 3 is made threaded, into which a collet fitting or a threaded connector is installed, to which a flexible heat-resistant hose is connected, connected to the ejector. With the help of an ejector, air, protective gas, plasma, metal vapors and combustion products are pumped out through the second hole 3. As a result, a reduced pressure is created, which allows the metal to be displaced from the back wall of the weld pool towards the ejector nozzle and not overlap the vapor-gas channel, which facilitates the penetration of the laser beam into the metal. By creating an area of reduced pressure, it is possible to keep the molten metal in the weld pool, preventing the formation of excess penetration (droplets).

Неподвижное закрепление кожуха может быть обеспечено с помощью хомутов, скоб и других подходящих приспособлений.The casing can be fixedly secured with clamps, brackets, and other suitable fixtures.

Устройство используют следующим образом.The device is used as follows.

Заявляемое устройство размещают над зоной сварочной ванны. К первому отверстию 1 подключают сварочную горелку, пропуская через первое отверстие 1 проволоку проволокопровода газовой горелки. Лазерный луч, излучаемый лазерной головкой, направляют через наклонный патрубок 2. Ко второму отверстию 3, служащему для направления через него сжатого воздуха в пространство над сварочной ванной, ограниченное кожухом, подключают эжектор. The inventive device is placed above the weld pool area. A welding torch is connected to the first hole 1, passing through the first hole 1 the wire of the gas torch wire. The laser beam emitted by the laser head is directed through an inclined nozzle 2. An ejector is connected to the second hole 3, which serves to direct compressed air through it into the space above the welding bath, bounded by the casing.

В получаемой конструкции за лазерным лучом по направлению сварки установлен эжектор. In the resulting structure, an ejector is installed behind the laser beam in the direction of welding.

Таким образом перед сваркой кожух крепится к конструктиву сварочной головки, дуговая горелка и лазерный луч сквозь отверстия направляются в одну зону сварки, к торцу подводится эжектор. Thus, before welding, the casing is attached to the structure of the welding head, the arc torch and the laser beam are directed through the holes into one welding zone, and the ejector is brought to the end.

При этом устройство для удаления газообразных продуктов гибридной лазерно-дуговой сварки установлено неподвижно и покрывает зону сварки. Движение осуществляет только трубная заготовка по ходу сварки. Благодаря тому, что отверстие для эжектора расположено позади лазерного луча, защитный газ, выходящий из сварочной горелки, защищает сварочную ванну, а затем откачивается вместе с остальными продуктами горения. The device for removing gaseous products of hybrid laser-arc welding is stationary and covers the welding zone. The movement is carried out only by the pipe billet during welding. Due to the fact that the ejector hole is located behind the laser beam, the shielding gas escaping from the welding torch protects the weld pool and is then evacuated along with the remaining combustion products.

В качестве средства для откачки используют эжектор, который в процессе сварки создает поток воздуха для откачки газообразных продуктов сварки отрицательно влияющих на качество сварного соединения. An ejector is used as a means for pumping out, which, during the welding process, creates an air flow to pump out gaseous welding products that negatively affect the quality of the welded joint.

Гибридную лазерно-дуговую сварку осуществляют следующим образом.Hybrid laser-arc welding is carried out as follows.

На свариваемые кромки трубной заготовки, собранные встык, без зазора или нормируемым зазором, исключающим проваливание лазерного луча и образование непровара, наносят технологический шов с целью фиксации кромок друг относительно друга для предотвращения их коробления при последующей сварке. Этап технологического шва не является обязательным для получения указанного технического результата и может быть исключен. A technological seam is applied to the welded edges of the pipe billet, assembled end-to-end, without a gap or with a normalized gap, excluding the penetration of the laser beam and the formation of lack of fusion, in order to fix the edges relative to each other to prevent them from warping during subsequent welding. The stage of the technological seam is not necessary to obtain the specified technical result and can be excluded.

На стык свариваемой трубной заготовки направлена дуговая сварочная горелка, которая переплавляет технологический шов и расплавляет поверхностный металл, облегчая в последующем прохождение лазерного луча, выполняет функцию предварительного подогрева и вносит легирующие элементы. За дугой следует лазерный луч, действующий со сквозным проплавлением, перемешивающий основной металл и присадочный металл электрода сварочной горелки.An arc welding torch is directed to the joint of the pipe billet being welded, which remelts the technological seam and melts the surface metal, facilitating the subsequent passage of the laser beam, performs the function of preheating and introduces alloying elements. The arc is followed by a penetration laser beam that mixes the base metal and the filler metal of the welding torch electrode.

При этом для обеспечения защиты сварочной ванны во время отсоса продуктов горения расход защитного газа в сварочной горелке увеличивается в 2-4 раза относительно стандартной сварки в защитном газе.At the same time, to ensure the protection of the weld pool during the suction of combustion products, the consumption of shielding gas in the welding torch increases by 2-4 times relative to standard welding in shielded gas.

Claims (2)

1. Устройство для удаления газообразных продуктов горения при проведении гибридной лазерно-дуговой сварки, характеризующееся тем, что оно выполнено с возможностью неподвижного размещения над зоной сварочной ванны и содержит эжектор и кожух, выполненный с первым отверстием для установки сварочной дуговой горелки и вторым отверстием для соединения с эжектором и снабжен наклонным патрубком для прохождения лазерного луча, при этом наклонный патрубок установлен с наклоном в сторону, противоположную расположению первого отверстия.1. A device for removing gaseous combustion products during hybrid laser-arc welding, characterized in that it is made with the possibility of stationary placement above the weld pool area and contains an ejector and a casing made with a first hole for installing a welding arc torch and a second hole for connection with an ejector and is equipped with an inclined nozzle for the passage of the laser beam, while the inclined nozzle is installed with an inclination to the side opposite to the location of the first hole. 2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что кожух выполнен в форме полуцилиндра, закрытого с торцевых сторон, при этом второе отверстие выполнено в торцевой части с противоположной стороны расположения первого отверстия. 2. The device according to claim. 1, characterized in that the casing is made in the form of a half-cylinder, closed from the end sides, while the second hole is made in the end part from the opposite side of the location of the first hole.

Images