Способ слежения за стыком при дуговой сварке Советский патент 1989 года по МПК B23K9/10 

S

(Л

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов , в частности, к способам слежения за стыком связываемого соединения, и может быть использовано при сварке сжатой дугой стыковых соединений без разделки кромок. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем сварки стыковых соединений без разделки кромок. Отклонение дуги в направлении, перпендикулярном стыку, осуществляют в пределах кратера сварочной ванны. Одновременно с этим отклонением производят отклонение дуги назад по ходу сварки до сечения, соответствующего максимальной ширине кратера сварочной ванны. Сигнал разности значений электрических параметров дуги в противоположных фазах отклонения используют для поперечной коррекции сварочной горелки.

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к способам слежения за стыком свариваемого соединения, и может быть использовано при автоматизации и роботизации сварочных процессов в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем сварки стыковых соединений без разделки кромок.

Согласно предлагаемому способу слежения за стыком при дуговой сварке, включающему поперечные отклонения дуги магнитным полем вправо и влево по ходу сварки, измерение электрических параметров дуги во время каждого отклонения и поддержание одинакового значения электрических параметров дуги при ее отклонениях в разные стороны путем проведения поперечной коррекции положения дуги относительно стыка сварного соединения, отклонения дуги осуществляют в пределах кратера сварочной ванны. Одновременно

с ними дополнительно созданным магнитным полем отклоняют дугу назад по ходу сварки до сечения, соответствующего максимальной ширине кратера сварочной ванны.

Исследования поперечных шлифов сварных соединений показали, что форма про- плавления сварного шва зависит от смещений дуги со стыка, особенно для сварки сжатой дугой. Это связано с нелинейным перераспределением тепловых потоков дуги на свариваемые кромки. Получающаяся форма проплавления не симметрична не только относительно стыка, но и относительно дуги, что позволяет использовать этот эффект для слежения за стыком.

Сварка сжатой дугой характеризуется образованием в передней части ванны углублен ного кратера с тонкими прослойками жидкого металла по стенкам. При этом поперечное сечение кратера сварочной ванны приближается к форме проплавления. Поэтому несимметричность формы проплавления при смешении дуги со стыка просд

о сд

о

00

является в форме поверхности кратера. Известно также, что при сварке сжатой дугой дуга горит на переднюю стенку кратера сварочной ванны, форма поверхности которой при определенном режиме сварки зависит прежде всего от параметров сжатой дуги (ее мощности и газодинамических параметров плазменного потока). В то же время форма поверхности боковых стенок кратера, воздействие дуги на которые значительно меньше, определяется в первую очередь тепловым состоянием окружающего сварочную ванну металла, т. е. вложенной в кромки тепловой мощностью. Поэтому при смещении дуги со стыка кратер сварочной ванны смещается относительно дуги неравномерно. Наименее подвижна относительно дуги головная часть кратера и его передняя стенка, а наиболее подвижна задняя часть кратера. Задняя часть кратера сварочной ванны представляет собой поверхность жидкого металла, которая в процессе сварки находится в непрерывном движении, вызванном турбулентным характером движения и перемешивания металла в хвостовой части сварочной ванны. Поскольку измерения электрических параметров дуги справа и слева от стыка выполняются поочередно и не могут быть синхронизированны с колебаниями поверхности жидкого металла, измерение несимметричности в задней части кратера становится невозможным, так как полезный сигнал заглушается щумом, связанным с движением жидкого металла.

Наиболее целесообразно с точки зрения слежения за стыком осуществлять измерение несимметричности кратера по сечению, в котором кратер сварочной ванны имеет максимальную ширину, так как здесь сильнее выражается несимметричность формы про- плавления при смешении дуги со стыка, а также поверхность жидкого металла еще далека и не создает сушественных помех при измерениях.

При фиксированном смешении дуги со стыка полезный сигнал, определяемый как разность электрических параметров дуги при ее отклонениях вправо и влево от стыка, с увеличением амплитуды одновременного отклонения дуги назад по ходу сварки повышается вплоть до сечения, соответсвую- щего максимальной ширине кратера, а затем становится неразличим на фоне возрастающих шумов. Причем полезный сигнал, полученный с имеюшего максимальную ширину сечения кратера, превышает уровень сигнала, полученного без отклонения дуги назад по ходу сварки, в несколько раз.

Для осуществлени отклонения дуги назад по ходу сварки необходимо создать дополнительное поперечное магнитное поле в зоне дуги, направленное перпендикулярно к поперечному магнитному полю, отклоняющему дугу вправо и влево от стыка.

Пример. Проводят сварку стыкового соединения без разделки кромок пластин из сплава АМгб толщиной 4 мм. При этом используют установку плазменной сварки с плазмотроном. Сварочный ток обратной полярности составляет 160 А, скорость сварки 0,01 м/с, диаметр плазмообразующего сопла 3 мм, расход плазмообразующего газа 2,7-10 . В зоне дуги с помощью системы электромагнитов создают поперечное магнитное поле, отклоняющее сварочную дугу поочередно вправо и влево от стыка на 0,001 с с частотой 300 Гц. Отклонения дуги осуществляют в пределах кратера сварочной ванны, что обеспечивается амплитудным значением индукции магнитного поля 2,5 мТ, отклоняющим дугу

длиной 9 мм на 2 мм от ее среднего положения в кратере шириной 8 мм. Одновременно с поперечным отклонением дуги создается дополнительное магнитное поле такой же величины, но направленное

перпендикулярно к основному, отклоняющее дугу назад по ходу сварки на 2 мм, т. е. до сечения, соответствующего максимальной ширине кратера сварочной ванны при данном режиме сварки. При этом изменяют напряжение на дуге во время каждого отклонения и сравнивают среднее значение напряжений при отклонениях дуги вправо и влево от стыка.

Корректировку положения сварочного плазмотрона осуществляют с помощью меха- нического привода.

Формула изобретения

Способ слежения за стыком при дуговой сварке, при котором дугу периодически отклоняют магнитным полем вправо и влево от стыка, во время отклонения измеряют электрические параметры дуги, путем проведения поперечной коррекции положения дуги относительно стыка сварного соединения поддерживают одинаковыми значения электрических параметров дуги при ее отклонениях в противоположные от стыка стороны, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,

отклонения дуги вправо и влево от стыка осушествляют в пределах кратера сварочной ванны и одновременно с этими отклонениями дополнительно созданным магнитным полем отклоняют дугу назад по ходу сварки до сечения, соответствующего максимальной ширине кратера сварочной ванны.