Способ регулирования процесса дуговой сварки Советский патент 1985 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к дуговой сварке и может найти применение при автоматизации сварочных процессов при дуговой сварке неплавящимся электродом в различных отраслях народного хозяйства. Известен способ регулирования длины сварочной дуги, заключающийся в том, что длину дуги определяют по падению высокочастотного напряже ния на участке от конца электрода до поверхности свариваемого изделия контактирующей со сварочной ванной Однако этот способ является акти ным, поэтому происходит влияние на плазму дуги, что вносит погрешности в измерения и понижает точность спо соба. Величина высокочастотного напряжения на разрядном промежутке между электродом и поверхностью свариваемого изделия зависит отрас положения деталей на .технологическо установке, так как любое объемное . тело характеризуется электрической емкостью, что особенно сказывается на высоких, частотах и приводит к понижению точности способа. Устройство также характеризуется сложностью, заключающейся в большом количестве операций при осуществлении способа, так как необходимо не толь ко измерить падение напряжения, но и создавать дополнительное ВЧ-напряжение и подавать его на разрядный промежуток в течение процесса сварки. Измерение длины дуги, осуществляется электродом и поверхностью, сварочной ванны, а в процессе сварки это приводит к большим погрешностям контролируемой величины из-за колебания уровня сварочной ванны, вызванного различными причинами например изменением тока и зазора .в стыке. 1 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля длины, варочной дуги, при котором контроль и регулирование длины дуги, осуществляют по интенсивнос ти излучения зоны сварки, а момент сквозного проникания дуги определяю по появлению низкочастотной составляющей излучения с увеличенной амплитудой И. Однако низкочастотная переменная составляющая излучения из зоны свар ки позволяет определять и контролировать лишь момент сквозного проникновения сварочной дуги, что недостаточно для получения высококачественных сварных соединений. Так, например, при сварке неплавящимся электродом сквозного проникновения дуги не происходит и осуществлять контроль длины дуги данным способом не представляется возможным. Недостатком также является сложность реализации способа, так как для определенного те нологического процесса необходимо рассчитывать частоту измеряемых электромагнитных волн, затем настраивать измерительную аппаратуру на эту частоту .и только после этого можно производить контроль длины дуги, при этом увеличивается количество используемой аппаратуры, а расчет частоты измеряемых волн осложняется тем, что для определения ее величины необходимо -знать максимальный удельный тепловой поток дуги, который зависит от параметров плазмы дуги, таких, например,- как температура и концентрация ионов. Цель изобретения - повьшение точности регулирования длины сварочной дуги. Цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса дуговой сварки, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных пределах, в качестве регулирующего параметра используют мощность высокочастотного излучения сварочной дуги, измеряемую на частоте (1,6-2,2)10 Гц. Способ основан на том, что мощность излучения сварочной дуги Р пропорционально зависит от размеров плазмы ЗЗ . где Р - мощность излучения, приходящаяся на единичный объем сварочной дуги, , поперечное сечение сварочной дуги, длина сварочной дуги, м. Дуга,, создаваемая при атмосферном авлении, представляет собой яркий

3

цилиндрический канал, окруженный менее ярким плазменным образованием - факелом, не имеющим четких границ. Поэтому мощность сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения из болев плотной плазмы будет больше чем из менее плотной. Поскольку основно вклад в СВЧ излучение дает канал дуги, то мощность излучения Р линейно зависит от расстояния В между электродом и сварочной ванной.

Высокая чувствительность приемного устройства СВЧ излучения (например, ). позволяет повысить точность контроля длины сварочной дуги до uE 0,01 мм. На фиг.1 изображен график зависимости спектральной мощности СВЧ-излучения Р из зоны сварки от часто-. ты 1 j на фиг.2 - блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способаJ на фиг.З - графики зависимости спектральной мощности СВЧ.излучения Р от длины при различной величине сварочного тока.

Экспериментально установлено, что СВЧ-излучение сварочной дуги наблюдается в пределах частоты (1,6-2,2)«10 Гц, имеет неравновесный характер (фиг.1) и не зависит от скорости подачи защитного газа, а мощность излучения характеризуется линейной зависимостью от длины сварочной дуги и сварочного тока (фиг.З).

Предлагаемьй способ осуществляют следующим образом.

С помощью сварочной горелки 1 (фиг.2) зажигают сварочную дугу 2 и направляют на нее рупорную антенну измеряют мощность СВЧ-излучения дуги - Р

с помощью приемника 4 и

HiM

69064

сравнивают ее с заданной мощностью pj в устройстве для сравнения и ре1;улирования 5, которое при наличии разности измеренной и заданной

мощности СБЧ-излучения вьщает управляющий сигнал исполнительному механизму 6 для поддержания длины дуги 2 в процессе ее перемещения по кромкам соединения в заданных пределах,

0 при этом выполняют условие: Рц;5„ ГРЗ Пример . Сваривали способом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом стыковые соединения листов нержавеющей стали толщиной 1,5 мм

5 на следующем режиме: сварочный ток 50 А, напряжение на дуге 9В, длина дуги 1,5 мм, диаметр вольфрамового электрода 3 мм, скорость сварки 15 м/ч. При сварке измеряли мощность

0 СВЧ-излучения с помощью приемника ПК7 на частоте 1,9«10° Гц, при этом заданная величина мощности составила

tn

14-10 Вт. При изменении этой величины мощности излучения в устройстве

5 для сравнения и регулирования возникал сигнал рассогласования, в результате воздействия которого на исполнительный механизм последний восстанавливал заданную длину дуги.

0 Результаты сварки образцов оказались удовлетворительными, сварные щвы по всей длине имели одинаковые геометрические размеры и не содержали дефектов.

Использование предложенного способа регулирования процесса дуговой сварки позволяет пов 1сить качество сварных соединений путем контроля заданной длины сварочной дуги с

д точностью 0,05 мм, уменьшить количество регулирующей аппаратуры и упростить процесс регулирования сварки. I

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРбЦЕС-г СА ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных -пределах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования длины сварочной дуги, в качестве регул1фующего параметра используют мощность высокочастотного сварочной дуги, измеря-; емую на частоте (,2)«10° Гц.