Устройство для дуговой сварки Советский патент 1985 года по МПК B23K9/00 

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к. сйарке (наплавке) плавящимся электродом с обеспечением управлен подогрева его выпета, и может быть использовано в различных областях машиностроения. Целью изобретения является повы шение качества сварного соединения за счет стабильного формирования наплавленного валика и автоматичес кого регулирования температуры нагр ва электрода, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства-, на фиг. 2 - упрощенная электрическая схема устройства. Для возможности раздельного независимого управления током дуги и током подогрева вьшета в устройство введен дополнительный источник питания. Бапластньш резистор и филь ры установлены для вьщеления полез ного сигнала. Для поддержания температуры вылета на требуемом уровне в устройство введены блок сравнения, регулирующий блок и блок уп равления . Устройство для дуговой сварки состоит из источника 1 питания дуги токоподводов 2, дополнительного источника 3 питания, подогрева вылета электрода с балластным резистором 4 регулирующего блока 5, двух фильтров 6 и 7, настроенных на рабочую частоту дополнительного источника 3 питания, блока 8 сравнения и блока управления. источник питания дуги подключен одним выводом к верхнему токоподводу 2, а вторым к изделию 10. Первый вьшод источника 3 подключен к верхнему токопод воду 2 и к входу фильтра 6, второй вьшод через балластный резистор 4 к нижнему токоподводу 2, установлен ному на вылете электрода 11 на расстоянии Н от верхнего токоподвода, и к входу фильтра 7. Выходы фильтров 6 и 7 соединены с информационными входами блока В сравнения, об,щий провод которого подключен к нижнему токоподводу 2. Выход блока 8 сравнения через блок 9 управления подключен к регулирующему бло ку 5, выход которого подключен к дополнительному источнику 3 питания В качестве дополнительного источ ника 3 питания может быть использо18ван любой достаточно мощный источник, например сварочный трансформатор, выпрямитель, инвертор. Фильтры 6 и 7 могут быть изготовлены на основе RC- или LC-цепей, или дискретных (цифровых) устройств. Блок сравнения и блок управления могут быть изготовлены на основе полупроводниковых элементов (транзисторов) , микросхем (например, операционных усилителей) и т.п. Регулирующий блок может быть выполнен с использованием мощных силовых контакторов, тиристоров, транзисторов, магнитньк усилителей и других аналогичных элементов. Устройство работает следующим образом. При прохождении тока от источника 3 на балластном резисторе 4 и вьшете электрода Н, включенньос последовательно, напряжение- распределится пропорционально величине сопротивления этих элементов. Если сопротивление резистора 4 будет намного меньше сопротивления выпета электрода, то и мощность, рассеиваемая на этом резисторе, будет мала и не будет заметно снижаться КПД системы подогрева вьшета электрода. В прГоцессе нагрева вьшета электрода падение напряжения на нем будет также расти из-за увеличения его сопротивления.. Если теперь измерять падение напряжения на резисторе 4 и вьшете электрода J приняв за общую точку нижний токоподвод, то эти напряжения будут иметь противоположную полярность, а соотношение их будет определяться только соотношением величин сопротивлений резистора 4 и вьшета электрода Н и не будет зависеть от тока подогрева, протекающего через вьшет электрода, и напряжения дополнительного источника 3 питания. Сравнивая эти напряжения, можно судить об изменении сопротивления выпета электрода при изменении его температуры. С этой целью указанные напряжения поданы на информационные входы блока 8 сравнения, отрегулированного таким образом, что при оптимальной температуре вьшета электрода 11 выходной сигнал на его выходе отсутствует. При изменении температуры в ту или иную сторону от 6п- тимальной изменяется также соотношение указанных напряжений на входе

.3

блока 8 сравнения и последний формирует выходной сигнал, полярность которого соответствует знаку рассогла сования температуры вылета электрода от требуемой, а величина зависит от величины этого рассогласования. Этот сигнал, поступая в блок 9 управления управляет работой регулирующего блока 5, который изменяет выходную мощ кость источника 3 таким образом, чтобы устранить отклонение температуры вьтетаот оптимального значения.

По вьшету Н.электрода 11 кроме тока подогрева от источника 3 может протекать сварочный ток от источника 1. Протекание по вылету электрода сварочного тока приводит к дополнительному падению напряжения на нем, что не позволяет вьщелить полезный сигнал - падение напряжения только от протекания тока подогрева. Для вьщеления полезного сигнала в предложенном устройстве-выходные напряжения источника питания дуги и источника подогрева выпета электрода отличаются частотой.

Выделение полезного сигнала осу.ществляется путем включения режекторных фильтров, пропускающих на входы блока 7 сравнения сигналы с частотой, на которой работает источник подогрева вьшета электрода, и отфильтровывают сигналы с частотой источника питания напряжения дуги.

Наиболее оптимальным является применение источника питания дуги постоянного тока и источника подогрева переменного тока промышленной частоты.

Тогда постоянную составляющую сварочного тока можно отфильтровать с помощью простого RC-фильтра (фиг. 2).

На упрощенной электрической схеме предложенного устройства (фиг. 2) источником питания дуги является вьшрямитель 1, а дополнительным источником 3 - трансформатор Т, вторичная обмотка которого через балластный резистор подключена к токоподводам 2, а первичная через симистор (регулирующий блок 5) - к сети. Работой симистора управляет блок управления. В качестве фильтров использованы RC-цепи ( и kjC2), подключенные к инвертирующему входу операционного усилителя А (блок 8 сравнеш я) , выход которого подклю.

92918

чен к блоку 9 управления,а общий провод - к левому (фиг. 2) вьшоду балластного резистора 4.

В процессе наплавки (сварки) вторичное напряжение трансформато5ра Т распределено пропорционально величинам сопротивлений резистора 4 и выпета электрода. Причем сопротивление выпета электрода пропорш юJQ нально его температуре.

Поскольку общий провод операционного усилителя А подключен к точке D, то сигналыв .точках В и С относительно D находятся в

|г противофазе, а амплитуды их пропорциональны сопротивлениям участков CD и DB (т.е. сопротивлениям вьтета электрода и балластного .резистора R).

Чувствительность (коэффициент

20

усиления) усилителя по входу С

Rj

,а по входу В равна соотношению

R,

R3 1 .

--. Таким образом, регулируя вели2

5 чину резистора R или R, ,можно добиться при номинальной температуре вылета нулевого потенциала на выходе усилителя А. Причем внешние возмущения никак не повлияют на характер этого сигнала. Его величина и знак будут однозначно зависеть только от температуры вылета электрода. Подав этот выходной сигнал в блок В управления, можно регулировать угол

5 открытия симистора, поддерживая тем самым постоянной температуру выпета электрода, а следовательно, и качество процесса наплавки (сварки).

- Снижение температуры подогрева на вылете от оптимал-ьного значения. при наплавке вызывает увеличение глубины проштавлення, появление несплошности в наплавленном слое.

При увеличении значений температуры подогрева от оптимальной имеет место ухудшение качества формирования, появляются грубая чешуйчатость, неравномерность наплавленного валика по ширине и высоте вследствие нарушения стабильности плавления электрода.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит повысить качество наплавленного металла .за счет возможности регулиро.вания подогревом вылета электрода.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ содержащее источник питания дуги, балластный резистор и токоподводы, один из которых соединен с источником питания дуги, а другой - с первым вьшодом балластного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет стабильного формирования наплавленного валика и автоматического регулирования температуры нагрева электрода, в устройство введены два фильтра и последовательно соединенные блок сравнения, блок управления, регулирующий блок и дополнительный источник питания, первый выход которого соединен с одним токоподводом и входом первого фильтра, а второй выход - с вторым выво.дом балластного резистора и входом второго фильтра, выход которого сое(Л динен с первьм входом блока сравнения, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом С первого фильтра и первым выводом балластного резистора. со tsD QD ОО