Способ формирования ширины шва и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК B23K9/10 

1

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, более точно к автоматическому направлению электрода по стыку с использованием дуги в качестве датчика положения горелки относительно стыка при электродуговой сварке угловых и разделанных швов с колебаниями электрода поперек стыка, и может найти применение в машиностроительной, судостроительной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества сварного соеди- нения путем равномерного заполнения стьжа при сварке швов с переменной , разделкой.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве параметра, обеспечивающего регулирование амплитуды колебания электрода, используется гармоническая составляющая сварочного тока на двойной частоте поперечных колебаний дуги. При этом ведение горелки по стыку производится сигналом гармонической составляющей сварочного тока на частоте поперечных колебаний дуги.

На фиг. 1 даны графики гармонической составляющей тока на двойной частоте сканирования дуги при различных углах разделки свариваемых кромок: а) когда угол разделки равен 90°; б) когда угол разделки больше 90°, в) когда угол разделки меньше 90°, где А - амплитуда сканирования дуги; AI - скорректированная амплитуда сканирования дуги; .1 - текущее и 1 - амплитудное значение второй гармоники; на фиг. 2 - структурная схема формирования ширины шва в зависимости от разделки кромок.

Предлагаемый способ состоит в том, что при сварке с поперечным сканированием электрода из сварочного тока вьщеляют гармоническую составляющую на двойной частоте сканирования электрода, определяют ее амплитудное или действующее) значение , сравнивают его с заданным и по разности формируют сигнал управления амплитудой сканирования электрода. Одновременно изменяют скорость сварки таким образом, чтобы скорость перемещения конца электрода относительно поверхности сва879402

риваемых деталей оставалась постоянной.

Устройство, реализующее данный способ (фиг. 2) , содержит предвари5 тельньп усилитель 1 , вход которого подключен к шунту 2 в цепи сварочного тока, а выход через полосовой фильтр 3 - к сигнальному входу синхронного детектора 4, управляющий вход которого подсоединен к выходу датчика 5 положения дуги. Выход синхронного детектора 4 через сглаживающий фильтр 6 и усилитель 7 коррекции соединен с приводом 8

15 коррекции сварочной горелки поперек стыка. Указанные элементы составляют канал управления положением электро.сварочной горелки относительно середины стыка.

20 Канал управления амплитудой сканирования дуги и скоростью сварки содержит полосовой фильтр 9, настроенньш на двойную частоту сканирования дуги, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя , а выход - к выпрямителю 10. Выход выпрямителя 10 подсоединен к одному из входов схемы 11 сравнения, на второй вход которой подан опорQ ный сигнал UQ, выход схемы 11 сравнения через усилитель 12 амплитудь подключен к регулятору 13 амплитуды колебания электрода и к входу сумматора 14, выход которого соединен с приводом 15 подачи сварочной горелки вдоль стыка. Второй вход сумматора 14 соединен с задатчиком начальной скорости привода подачи сварочной горелки Up.

0 Устройство работает следующим образом.

В случае, когда среднее положение колеблющейся дуги (электрода смещено от середины стыка на величи5 .ну амплитуды колебания, при движении электрода к кромке шва ток увеличивается, а при удалении от нее уменьшается, но так как электрод не пересекает середину стыка, повтор0 ное увеличение тока отсутствует, и частота гармонической составляющей тока дуги оказывается равной частоте вынутеденных колебаний дуги. Если среднее положение дуги совпада5 ет с серединой стыка, то за каждый полупериод качания ток дуги увели- чивается при подходе к кромке и уменьшается при удалении от нее до

3

середины стыка, после чего электрод начинает приближаться к другой кромке, и ток снова начинает увеличиваться - в нем возникает гармоническая составляющая с двойной частотой вынужденных колебаний дуги, а гармоническая составляющая на частоте вьшузкденных колебаний дуги отсутств1ет. Во Ъсех промежуточных случаях присутствуют обе гармонические составляпощие с различным соотношением их амплитуд.

Таким образом, при смещении оси относительно стыка в сварочном токе появляется гармоническая составляющая на частоте сканирования дуги, которая вьщеляется полосовым фильтром 3, детектируется синхронным детектором 4, затем сглаживается фильтром 6, усиливается усилителем 7 коррекции и поступает на привод 8 перемещения электросварочной горелки поперек стыка, который совмещает электросварочную горелку с серединой стьжа.

При движении электросварочной горелки вдоль стыка ток дуги содержит гармоническую составляющую на двойной частоте сканирования, которая вьщеляется полосовым фильтром 9. Если ширина разделки меняется по длине стыка, то соответственно меняется амплитуда этой гармоники. Сигнал с выхода полосового фильтра 9 через вьтрямитель 10 по879404

ступает на первый вход схемы 11 сравнения, на второй вход которой подается опорный сигнал, соответствующий заданному значению тока 5 второй гармоники. По разности заданного и текущего значений амплитуды второй гармоники на выходе схемы II сравнения формируется сигнал управления амплитудой колебаний,

0 который через усилитель 12 подается на привод I5 управления амплитудой сканирования. Одновременно сигнал с в{,1хода усилителя 12 подается через сумматор I4 на управление приводом 15 подачи горелки вдоль стыка. Начальная скорость подачи электросварочной горелки вдоль стыка задается опорным напряжением Uj,j, приложенным к второму входу сумматора 14.

Использование гармонической составляющей сварочного тока на двойной частоте поперечных колебаний дуги, сравнение ее амплитуды с эа5 данной величиной и использование полученного сигнала для управления амплитудой колебаний электрода позволяет по сравнению с прототипом повысить качество сварного соединения путем повьщгения достоверности информации о ширине разделки свариваемых кромок, а также получать более равномерное заполнение стыка металлом электрода при сварке швов с переменной разделкой.

утч / Х

:7 im ХУ

1. Способ формирования ширины шва, при котором дуге сообщают колебательные перемещения поперек стыка, в процессе колебания измеряют сварочный ток, из которого выделяют параметр, характеризуюпщй амплитуду колебаний, сравнивают его . с эталонным, результат сравнения исяользуют для управления амплитудой поперечных колебаний дуги, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества сварных соединений путем равномерного заполнения стыка при сварке швов с переменной разделкой, в качестве параметра,характеризующего амплитуду колебаний, исполь зуют гармоническую составляющую тока на двойной частоте поперечных колебаний дуги. 2. Устройство формирования ширины шва, содержащее датчик величины сварочного тока, подключенный через усилитель к входу частотного фильтра, датчик положения дуги, привод подачи сварочной горелки вдоль стыка, привод коррекции сварочной горелки поперек стыка, регулятор амплитуды колебания электрода, отличающееся тем, что, с целью повьшения качества сварных соединений путем равномерного заполнения стыка при сварке швов с переменной разделкой, оно дополнительно содержит второй частотный фильтр, выпрямитель, схему сравнения, сумматор, синхронный детектор и сглаживающий фильтр, причем первый частотный фильтр настроен на частоту С колебания дуги, второй частотный | фильтр - на двойную частоту колебания дуги, выход первого частотного фильтра через синхронный детектор и сглаживающий фильтр связан с приводом коррекции сварочной горелки поперек стьжа, выход датчика величины сварочного тока через второй частотньй фильтр, вьтрямитель, схему сравнения связан с регулятором амплитуды колебания электрода и через сумматор по первому входу - с приводом подачи сварочной горелки вдоль стыка, причем второй вход сумматора свя зан с задатчиком начальной скорости привода подачи сварочной горелки вдоль стыка, а выход датчика положения дуги - с управляющим вхо дом синхронного детектора.

/

4-

фиг. 2