CZ20033171A3 - Způsob obloukového svařování s plynovou ochranou - Google Patents

Description

Způsob obloukového svařování s plynovou ochranou θβ Iů^s £ _ t θθΐΐΰ ΐ

Vynález se týká způsobu obloukového svařování s plynovou ochranou při opětném zapálení ve svařovacím procesu, jak je to uvedeno v předvýznakové části patentového nároku 1.

Dosavadní_stav_techniky

Obloukové svařování s plynovou ochranou se již dlouho používá pro nanášecí svařování, svařování nebo zaletování jednoho nebo více spojovaných partnerů z kovových materiálů. Přitom je v atmosféře plynové ochrany odtavován přídavný materiál, v podobě drátu nebo pásu obloukem vytvářeným elektrickým svařovacím proudovým zdrojem. Oblouk se přitom vytváří mezi základním materiálem a mezi odtavovaným přídavným materiálem, tedy elektrodou. Vždy podle použitého ochranného plynu se uvádí kovové obloukové svařování s aktivním plynem nebo kovové obloukové svařování s inertním plynem. Další rozdílné znaky vyplývají z volby rozdílných parametrů způsobu. Tak se odlišuje svařování s krátkým obloukem, dlouhým obloukem, nastřikovacím obloukem, rotačním obloukem a impulzním obloukem.

Svařování s krátkým obloukem je charakterizováno fází svařovacího oblouku, tedy jeho hoření, a zkratovou fází.

Ve fázi obloukového hoření se vytváří na konci elektrody roztavená kapka. Na podkladě plynulého přívodu drátu a narůstajícího objemu kanky se dotkne tato kapka po určité době tavné lázně. V uvedené zkratové fázi je kapka prostřednictvím nastaveného vysokého zkratového proudu oddělena

9 9 9

99999

9 9

9

9999*9 ·

9 · 9

999 9 99

9 a oblouk se znovu zažehne. Svařovací proces se tedy mění sem a tam ve více méně pravidelných odstupech mezi dvěma procesními stavy, přičemž přechod materiálu se uskutečňuje výlučně ve zkratové fázi.

V tomto cyklicky probíhajícím svařovacím procesu se vytvářejí stochastické výkyvy procesních parametrů, které jso>· způsobovány vnějšími rušivými vlivy a charakteristikou procesní regulace ve stroji. Přitom nelze dobu trvání zkratu a obvykle také velikost proudu při překonání zkratu a opětovném zapálení oblouku definovat.

Až dosud narůstá u svařování s krátkým obloukem proud ve zkratové fázi v soulad»’ s charakteristiko·’ stroje s dobo·’ (dt) trvale. V novějších strojích je nárůst zkratového předu v dané době umožněn ve více fázích s různými dl/dt. Obdobné je také zacházení se Zkratem při impulzním obloukovém svařování. Při přerušení zkratu a při návazném zažehnutí oblouku je proto k dispozici podstatně vyšší proud.

Hlavní nevýhoda vysokého proudu opětovného zažehnutí spočívá ve značném ohřevu kapalného můstku mezi drátem elektrody a mezi tavnou lázní, což může vést k rázovému roztržení .

V důsledku vznikajících chyb ve výsledku svařování vznikají chyby spočívající ve vystřikování svaru, ve vyfukování taveniny s vytvořením otvor··, zejména u tenkých plechů, a ztráty odpařením zejména u slitinových elementů s vysokým parním tlakem, například u zinku a hořčíku.

Ve spise DE 41 29 247 Al je popsán způsob, který rozpoznává vznikající zkratové roztržení prostřednictvím měře·· 0

0 · · ·· · « · ·· 9 9 9

9 9 ·· · 9 9 9 9 • ···· · · · · · 0 0 0000 • · · · · *·· 000 0 99 9 99 99 · ní gradientů napětí dU/dt. Při překročení mezní hodnoty se proud několik mikrosekund před roztržením sníží na 50 A.

Nevýhody tohoto způsobu spočívají ve velmi nákladné přípravě signálů měření napětí, které je velmi narušováno prostřednictvím elektromagnetických polí ve svařovacím procesu a tak omezuje citlivost signálu. Mimoto omezuje indukč nost zdroje svařovací energie rychlost návratu a redukce proudu, takže vycházeje z vysoké úrovně při roztržení se uskuteční ještě značně vysoký přínos energie.

Podstata_vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob obloukového svařování s plynovou ochranou, který by umožňoval u obloukového svařování dosáhnout pokud možno nepatrného vstupu energie ve fázi zkratu.

Podle vynálezu se řeší tento úkol prostřednictvím význakových znaků patentového nároku 1. Výhodná, další řešení jsou uvedena v závislých patentových nárocích. Tyto v nárocích obsažené skutečnosti jsou popsány v dalším.

Tak se dosáhne prostřednictvím definování prahových hodnot ve zkratové fázi charakteristiky zdroje svařovací energie, že při roztržení zkratového můstku a opětovném zažehnutí svařovacího oblouku dojde ke vstupu energie s pokud možno malou hodnotou a dále vstup energie co nejrychleji odpadne. Mimoto je vytvořené roztržení můstku před daným vstupem rozpoznatelné.

Způsob podle vynálezu se nyní vyznačuje tím, že při začátku zkratu se aktivuje regulace a je aktivní po dobu zkra- 4

4

4 44 4 4 4

4 4 4 4 4 4 · 4 44 44444 • 4 4 4 4 4 • 4 444 44 4 tn, která při nedosažení charakteristické prahové hodnoty Sl zvýší zanášení energie (fáze A) a při dosažení prahové hodnoty S2 zanášení energie končí a v návaznosti vnášení energie sníží (fáze B).

Prahová hodnota Sl je například napětí a prahová hodnota S2 je například napětí, proud, odpor, výkon nebo jiná vhodná prahová hodnota.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se obě fáze A a B opaku jí tak dlouho, až je zkrat odpojen, přičemž kmitočet snímání prahové hodnoty a tím také trvání fáze A a fáze B jso měnitelné.

Roztržení zkratovacího můstk a následné zažehnutí oblouk se Skutečnuie vždy ve fázi B. Nárůst energie ve fázi A a pokles energie ve fázi B iso přitom libovolné.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynález ie nárůst energie ve fázi A a pokles energie ve fázi B popsán polynomicko, exponenciální, trigonometricko, cyklometrickou nebo hyperbolicko funkcí.

Přitom je podle dalšího výhodného vytvoření nárůst energie ve fázi A a pokles energie ve fázi B popsán kombinací nebo vzájemným seřazením funkcí.

Časový průběh zanášení energie před a po zkratu se uskutečňuje libovolně.

Podle dalšího provedení vynálezu je časový průběh zanášení energie před a po zkratu znázorněn nolynomickou, exponenciální, trigonometrickou, cyklometrickou nebo hyperbolickou

0

0 0

0 0 0

00000

0 0

0 • 0 0 · 0 ·

0 0 0 0 • 000000 ·

0 0 0 •00 0 00 0 funkcí, přičemž podle dalšího vytvoření můžp být časový průběh zanášení energie před zkratem a po zkratu popsán kombinací a/nebo vzájemným seřazením funkcí

Podle vynálezu je přechod z jedné na jinou fnnkci vybavován časovým kritériem a/nebo vyhodnocením jednoho nebo více signálů svařovacího procesu, přičemž tyto procesní signály mohou být vyhodnocovány neuronovou sítí.

Přechod z jedné funkce na jinou funkci se podle vynálezu vybavuje logickým spojením kritérií.

Takový signál svařovacího procesu je svařovací napětí, svařovací pro”d nebo každá jiná procesní, velikost, která je změřitelná čidlem, přičemž tato procesní velikost je záření, zvuk, elektrické pole nebo magnetické pole.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je zdroj svařovací energie s výhodou regulován proudem, avšak může být také regulován napětím, výkonem nebo odporem.

Zdroj svařovací energie pracuje v různých procesních fázích s různou regulací.

Zanášení energie se přizpůsobuje v časovém průběhu na látkový přechod se samočinnou regulací a zmenšuje se při oddělení zkratu na minimum. Svařovací proces je tak rovnoměrnější a klidnější. Také již nevzniká vytváření výstřiku. Opětovné zažehování svařovacího oblouku se již neuskutečnil je v podobě exploze a zejména u svařování tenkých plechů není již tavenina vystřikována. Odpařování materiálu elektrod se podstatně zmenší. Dále je také možné bezchybně spojovat velmi tenké plechy. 1J povrchově povrstvených plechů se sni0 0

0

0 0 • 0·0

00000

0 0

0

• 0

00 žuje nebezpečí nedostatečného odplynění a popálení povrchové vrstvy je velmi nepatrné.

Přohled_obrázků_na_výkyesech

Příklady provedení vynálezu jsou znázorněny na výkresech a budo” v dalším podrobněji popsány.

Na obr. 1 je znázorněn schematicky průběh proudu a napětí svařovacího procesu s krátkým obloukem.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn průběh proudu a napětí zkratu při svařování impulzníra prouděním.

Na obr. 3 je znázorněn průběh proudu a napětí podle vynález.” ve zkratu.

Příklady provedení.vynálezu

IJ krátkého obloukového svařování podle obr. 1 dochází známým způsobem k trvalému střídání mezi zažehovací fází oblouku a zkratovou fází. Ve zkratové fázi zhasne oblouk a vznikne rozložené kapalné spojení mezi odtavovanou elektrodou a mezi taviči lázní na straně obrobku. Jak je to patrno z průběhu proudu na obr. 1, tak proud od časového okamžiku a s dobou stá-e narůstá, takže při odtržení zkratovacího můstku a zažehnutí oblouku mezi c a d se uskuteční vysoké vnášení energie.

Tato skutečnost také vzniká pří jinak zkratu prostém impulzním obloukovém svařování podle obr. 2.

Na obr. 3 je znázorněn příklad provedení principiální• · ···· ·· *· · • · · • · · · • · · ···♦ • · · • 99 9 ho průběhu prondu a napětí. Prahová hodnota Sl je hodnota napětí a prahová hodnota S2 hodnota prondn.

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob obloukového svařování s plynovou ochranou při opětném zažehnutí ve svařovacím procesu, vyznačující se tím, že při začátku zkratu se aktivuje regulace a je aktivní po dobu zkratu, která při nedosažení charakteristické prahové hodnoty S1 zvýší zanášení energie (fáze A) a při dosažení prahové hodnoty S2 zanášení energie ukončí a v návaznosti vnášení energie sníží (fáze B).
2. 2. Způsob podle nárok” 1, vyznačující se tím, že prahová hodnota Sl je napětí a prahová hodnota 32 je napětí, proud, odpor, výkon nebo jiná vhodná prahová hodnota.

   3. Způsob podle nároku ] nebo 2, v y z n a Č u j í c í se tím, že obě fáze A a B se opaku jí tak dlouho, až je zkrat odpojen. 4. Způsob podle nároku 3 , v y z n a č i ící s e

   tím, že kmitočet snímání prahové hodnoty a tím také trvání fáze A a fáze B jsou měnitelné.
3. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že roztržení zkratovacího můstku zážeh v

   nutí oblouku se uskutečňuje vždy ve fázi B.
4. 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že nárůst energie ve fázi A a pokles energie ve fázi B jsou libovolné.
5. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, v y z n a č u j í cí se tím, že nárůst energie ve fázi A a pokles • 9

   9 9

   9 ·

   9 9

   99 9 9

   9· 9 9 9 99

   9 9 9 9 9 9

   9 999999 9 9

   9 9 9 9 9

   999 9 99 999

   9 9 energie ve fázi B moho” být popsány polynomickou, exponenciální, trigonometrickou, cyklometrickou nebo hyperbolickou fnnkcí.
6. 8. Způsob podle nárok” 7, vyznačující se tím, že nárůst energie ve fázi A a pokles energie ve fázi B iso” popsány kombinací nebo vzájemným seřazením funkcí.
7. 9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že časový průběh zanášení energie před a po zkratu se uskutečňuje libovolně.
8. 10. Způsob podle nárok” 9, vyznačující se tím, že časový průběh zanášení energie před zkratem a po zkratu se popisuje polynomicko”, exponenciální, trigonometrickou, cyklometricko” nebo hyperbolicko” funkcí.
9. 11. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, žp časový průběh zanášení energie před zkratem a po zkrat” se popisuje kombinací a/nebo vzájemným seřazením funkcí.
10. 12. Způsob podle nárok” 11, vyznačující se tím, že přechod z jedné na jinou funkci se vybavuje časovým kritériem a/nebo vyhodnocením jednoho nebo více signálů svařovacího procesu.
11. 13. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že procesní signály se vyhodnocují neuronovou sítí.
12. 14. Způsob podle nároku 13, v y z n a č u jící • ·· · « · ·· · · · • · · · · · · • · · · · ····· • · · · · · ·· ··· ·· ·

    - 10 tím, že přechod z jedné funkce na jinou funkci se vybavuje logickým spojením kritérií.
13. 15. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že jako signál takového svařovacího procesu se zvolí svařovací napětí, svařovací proud nebo každá jiná procesní velikost, která je změřitelná čidlem.

    1,6. Způsob podle nároku 15, v y z n a č u jící se tím, že procesní velikost je záření, zvuk, elektrické pole nebo magnetické pole.
14. 17. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 16, vyznač uj ící se tím, že zdroj svařovací energie se s výhodou reguluje proudem.
15. 18. Způsob podle nároku 17, vyznač '3 jící se tím, že zdroj svařovací energie se reguluje napětím, výkonem nebo odporem.
16. 19. Způsob podle jednoho z nároků 1 a 18, v y z n a ču jící se tím, že zdroj svařovací energie se v různých procesních fázích reguluje různě.

    A Wj - 2*7

    1/2

    Časový průběh intenzity proudπ a napětí • · · • ····

    Obr. 1: Schematický průběh proudu a napětí krátkého obloukového svařovacího procesu

    Intenzit;