Способ регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B23K9/12 B23K9/10 

Изобретение относится к автоматическому регулированию процесса дуговой сварки и может быть использовано при автоматической и полуавтоматической сварке тонкой электродной проволокой в защитных газах с систематическими короткими замыканиями дугового промежутка.

Цель изобретения - улучшение качества сварки путем повышения стабильности процесса переноса злектродного металла и снижения потерь на-разбрыз- гивание.

Сущность способа регулирования процесса дуговой сварки заключается в следующем.

Для каждого диаметра электродной проволоки существует оптимальная скорость нарастания тока короткого замыкания дугового промежутка,при кото- рой имеет место наименьшее разбрызгивание .и наибольшая стабильность процесса переноса капель электродного металла. При скорости нарастания тока короткого замыкания больше оптимзяь- ной ток короткого замыкания в момент разрушения жидкой перемычки, отделяющей каплю от электрода, может достигнуть больших значений и приводить к сильным взрывам и выбрсюам значитель- ных масс электроднбго металла.

При скорости нарастания меньше оптимальной ток короткого замыкания возрастает медленно, жидкая перемычка между каплей и электродом не успевает разрушиться к моменту ее минимального размера, в результате разбрызгивание также увеличивается, а стабильность процесса переноса снижается.

В процессе сварки, особенно в раз- личйьк пространственных положениях, имеет место изменение различных параметров сварочной цепи; омического со- противления за счет изменения величи-. ны вьтета электродной проволоки, длины дуги, контактного сопротивления в токосъемных наконечниках и т.п. и напряжения источника тока за счет коле-35 бания питающей сети и его регулирования по параметрам переноса, что приводит к изменениям скорости нарастания тока коротких замыканий дуги.Поддержание оптимальнрго значения ско- 40 рости нарастания тока к.з.,окак видно из рассматриваемого выражения, . можно осуществлять изменением индуктивности сварочной цепи.

Отношение длительности отдельных 45 частей цикла образования и отрыва . капли связано с отношением рабочего (среднего) напряжения процесса сварки и„ к дуговому напряжению U завиUP к дуговому напряжению U,, симостью

50

.tJ-

т .

Uj

Поддерживая заданное отношение путем регулирования среднего

напряжения процесса сварки, обеспечивается достижение оптимального дугового напряжения U, отражающего опти0 5

0

5

5

мальную длину дуги. Длина дуги, в свою очередь, определяет размер капель электродного металла, до которого она может вырасти перед замыканием дугового промежутка, а размер капель электродного металла при постоянной подаче электродной проволоки определяет частоту коротких замыканий.

Следовательно, регулирование процесса сварки по отношению длительнос- -ти отдельных частей цикла образования и переноса капель электродного металла оптимизирует средние общие параметры процесса сварки, такие как частота переноса капель, размер капель электродного металла, проплавляющая способность дуги и др., а регулирование по скорости нарастания тока короткого замыкания оптимизирует уело- ВИЯ переноса каждой отдельной капли электродного металла. Одновременное регулирование по этим параметрам создает качественно новые свойства сие- - темы регулирования.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ регулирования процесса дуговой сварки.

Устройство содержит регулируемый источник 1 сварочного тока, подключенный, к сварочной цепи, состоящей из последовательно включенного дросселя 2 регулируемой индуктивности, свариваемого изделия 3 и электродной проволоки 4, которая подается приводом 5 подачи. Блок 6 регулировки отношения длительности короткого замыканйя к длительности цикла

г }

подключен параллельно дуговому промежутку и содержит измеритель 7 отношения

() Т

выход которого подключен

к выходу схемы 8 сравнения действительного и заданного значе-ний

гг -

На вход схемы 8 сравнения

подключен и задатчик 9 величины отношения; () . Выход схемы 8 сравнения подключен к регулятору 10 напряжения источника сварочного тока. Блок 11 регулировки скорости нарастания

Ulk3

тока короткого замыкания

4t.,

содержит датчик 12, выход которого подключен к измерителю 13 скорости на-. растания тока к.з. Выход измерителя 13 подключен на вход схемы 14 сравне514

ния действительной и заданной величин &1к5

(--) . К выходу схемы 14 сравнения

t к

подключен также выход задатчика 15. Выход ciceMbi 14 сравнения подключен к регулятору 16 индуктивности дросселя. Устройство работает следующим образом.

До начала процесса сварки задатчи- ком 9 устанавливается заданное значе

k- rj, ) ,

ние отношения (-;;;--J -, а задатчиком 15 устанавливается заданное значение

() , Включается регулируемьй ис.- u.t K-J

точник 1 сварочного тока, привод 5 подачи электродной проволоки и между

10 датчика 12 с входным сопротивлением схемы 14 сравнения, Сварочньй дроссель 2 регулируемой индуктивности может -быть таким, у которого величина индуктивности регулируется подмагни15 чиванием сердечника в функции выходного сигнала регулятора 16.

Величины устанавливаемых задатчи- ками 9 и 15 оптимальных значений

„ .,, (---) и (-.-----) определяются исхоэлектроднои проволокой 4 и изделием J 20 U. t -j

В качестве датчика 12 может быть использован известный воздушный тороидальный трансформатор или пояс Ро- говского. Измеритель 13 представляет собой известную интегрирующую резис тинно-емкостную цепь с детектором и повторитель напряжения для согласования высокого выходного сопротивления

датчика 12 с входным сопротивлением схемы 14 сравнения, Сварочньй дроссель 2 регулируемой индуктивности может -быть таким, у которого величина индуктивности регулируется подмагничиванием сердечника в функции выходного сигнала регулятора 16.

Величины устанавливаемых задатчи- ками 9 и 15 оптимальных значений

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в автоматах и полуавтоматах, а также в технологии для сварки в защитных газах плавящимся электродом. Цель - улучшение качества сварных соединений путем повышения стабильности процесса переноса электродного металла и снижения потерь на разбрызгивание. В способе регулирования измеряют и поддерживают неизменным заданное отношение длительности отдельных частей цикла образования и переноса капли электродного металла путем регулирования напряжения источника сварочного тока. Одновременно измеряют и поддерживают неизменным заданное значение скорости нарастания тока короткого замыкания путем регулирования величины индуктивности сварочной цепи. Устройство содержит сварочную цепь с дросселем регулируемой индуктивности и регулятором скорости нарастания тока короткого замыкания, подключенным к регулятору индуктивности дросселя. Блок регулирования величины отношения длительности короткого замыкания и длительности цикла переноса капли электродного металла подключен входом параллельно дуговому промежутку, а выходом - к регулятору напряжения источника сварочного тока. Режим сварки задается в виде скорости подачи электродной проволоки, определяющей величину сварочного тока, объем наплавленного металла и т.д. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

возбуждается дуга, Измеритель 7 отношение . () измеряет среднюю действитёльную величину этого отношения, ; ;в схеме 8 сравнения осуществляется сравнение действительной и заданной

величин (-;)

При неравенстве значений этих велиСпособ и устройство для регулиро- 25 вания процесса сварки предполагает возможность задавать режим сварки не в традиционной форме (,, Un), а в виде скорости подачи электродной проволоки, которая определяет величину чин сигнал рассогласования усиливает- ЗО сварочного тока и объем наплавляемого ся и направляется в регулятор 10 напряжения, который изменяет напряжение на дуге до той величины, при которой . зависящих в основном от диаметра действительное значение отношения электродной проволоки и ее марки.

Преимуществом такого способа задания является повышение- стабильности про/tk v /.ДХкЧч

металла, и величин (---) и (-;),

Т Л tx

(-) станет равным заданному. Одновременно в датчике 12 и измерителе 13 скорости нарастания тока короткого замыкания образуется сигнал, пропорциональный величине (

.Л1кз. &t

k3

) , кроме

40

того, с измерителя 13 после интегриро- дуговой сварки плавящимся электродом вания и детектирования сигнал посту- с систематическими короткими замыка- пает в схему 14 сравнения. В схеме 14 ниями дугового промежутка, при кото- сравнения действительное значение ве- 45 Р° и поддерживают неизмен- Мкз

личины (-), поступающее из измеAtio

рителя 13, сравнивается с заданным значением, поступающим из задатчика 15.

Сигнал рассогласования усиливается и поступает из схемы 14 сравнения в регулятор 16 индуктивности дросселя, изменяющий индуктивность дросселя 2 до величины, при которой действительная величина скорости нарастания тока

50

55

короткого замыкания равной заданной.

(

it

-) станет

k-i

ньгм заданное отношение длительностей короткого замыкания к длительности цикла образования и переноса капли электродного металла путем регулирования напряжения источника сварочного тока, отличающийся тем,- что, с целью улучшения качества сварного соединения путем повышения .ста- бильности процесса переноса электродного металла и снижения потерь на разбрызгивание, дополнительно одновременно измеряют и поддерживают не- изменным заданное значение скорости нарастания тока короткого замыкания

дя из требований технологии и используемого оборудования.

Способ и устройство для регулиро- вания процесса сварки предполагает возможность задавать режим сварки не в традиционной форме (,, Un), а в виде скорости подачи электродной проволоки, которая определяет величину сварочного тока и объем наплавляемого зависящих в основном от диаметра электродной проволоки и ее марки.

/.ДХкЧч

металла, и величин (---) и (-;),

Т Л tx

цесса и качества сварных соединений. Формула изобретения

дуговой сварки плавящимся электродом с систематическими короткими замыка- ниями дугового промежутка, при кото- 5 Р° и поддерживают неизмен-

0

5

ньгм заданное отношение длительностей короткого замыкания к длительности цикла образования и переноса капли электродного металла путем регулирования напряжения источника сварочного тока, отличающийся тем,- что, с целью улучшения качества сварного соединения путем повышения .ста- бильности процесса переноса электродного металла и снижения потерь на разбрызгивание, дополнительно одновременно измеряют и поддерживают не- . изменным заданное значение скорости нарастания тока короткого замыкания