RU2047436C1

RU2047436C1 - Device for welding by non-melting electrode in protective gas medium

Info

Publication number: RU2047436C1
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Стамеров
Original assignee: Николай Иванович Стамеров
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has power unit 1, connected in series with electron switch 6, lower frequency filter 7, current transducer 9, burner 11, feedback and control units 18, which are connected with the units mentioned above, and oscillator 19. Lower frequency filter has additional winding 8, which is connected to current relay 17. Output of the relay is connected with input of control unit 18. Electron switch is made on the base of composed transistor (common base circuit). Common base is connected with output of feedback circuit 12, which is connected to current transducer 9. Two-sectional controlled discharger-storage 24 is brought into high-voltage circuit of oscillator 19. Output of the second section of the storage is connected to the burner. EFFECT: improved quality of weld; improved number of good articles. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению в области сварочного оборудования, в частности к устройствам аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. The invention relates to mechanical engineering in the field of welding equipment, in particular to devices for argon-arc welding with non-consumable electrode.

Целью изобретения является повышение качества сварного шва и выхода годных изделий за счет повышения стабилизационных характеристик дугового и поджигающегося разрядов при сохранении малых веса и габаритов. The aim of the invention is to improve the quality of the weld and the yield of products by improving the stabilization characteristics of the arc and ignition discharges while maintaining low weight and dimensions.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства. The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит блок 1 питания, в который включены источники питания рабочей дуги и 2, дежурной дуги 3, осциллятора 4 и блок 5 включения и защиты сети. Последовательно с блоком питания соединены электронный ключ 6, фильтр низкой частоты 7, который содержит дополнительную обмотку 8, датчик тока 9, фильтр высокой частоты 10 и горелку 11. В цепь между датчиком тока 9 и электронным ключом 6 включен блок обратной связи 12, содержащий схему стабилизации тока рабочей дуги 13, схему модуляции 14, схемы регулировки нарастания и спада тока дуги 15 и таймер 16. Дополнительная обмотка 8 соединена с входом реле тока 17, подключенное на блок управления и контроля 18. Его выходы подключены к входам источника питания дежурной дуги 3, к осциллятору 19, который состоит из коммутатора 20, релаксатора 21, трансформатора 22, вторичная обмотка 23 которого подключена к разряднику 24 с разрядными промежутками 25 и 26, образованных двумя активными и одним общим пассивным электродом, в цепь которого включен накопительный конденсатор 27. Кроме того, один из выходов блока 18 подключен к входу блока подачи аргона 28, который включен между горелкой 11 и источником аргона 29. The device comprises a power unit 1, which includes power sources for the working arc and 2, the standby arc 3, the oscillator 4 and the block 5 of the inclusion and protection of the network. In series with the power supply are connected an electronic key 6, a low-pass filter 7, which contains an additional winding 8, a current sensor 9, a high-pass filter 10 and a burner 11. A feedback block 12 is included in the circuit between the current sensor 9 and the electronic key 6, containing a circuit stabilization of the current of the working arc 13, the modulation circuit 14, the regulation circuit of the rise and fall of the arc current 15 and the timer 16. An additional winding 8 is connected to the input of the current relay 17, connected to the control and monitoring unit 18. Its outputs are connected to the inputs of the power supply de of the arc 3, to the oscillator 19, which consists of a switch 20, a relaxer 21, a transformer 22, the secondary winding of which is connected to a spark gap 24 with discharge gaps 25 and 26, formed by two active and one common passive electrode, in the circuit of which a storage capacitor is connected 27. In addition, one of the outputs of block 18 is connected to the input of the argon supply unit 28, which is connected between the burner 11 and the source of argon 29.

Работает устройство для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа следующим образом. A device for welding a non-consumable electrode in a protective gas medium operates as follows.

После подключения к сети блока питания 1 и включения блока управления и контроля 18, включаются последовательно блок 28 подачи аргона, который от его источника 29 подается к горелке 11 и в течение нескольких секунд идет "продувка" газом горелки. Затем включается источник 4 осциллятора 19, высокочастотные колебания высокого напряжения которого подаются к горелке, в которой создается искровой разряд энергией, достаточной для создания объемного заряда переходящего в дугу. В этот же момент подключаются и источники питания 3 и 2, один из которых обеспечивает возникновение и поддержание дугового разряда (дежурного) в горелке, а другой развитие и сохранение низковольтной, но сильноточной рабочей дуги. После этого источник 3 отключается блоком 18. Ток рабочей дуги, проходя по индуктивности фильтра низкой частоты 7, вызывает в дополнительной обмотке 8 напряжение, поступающее на вход реле 17, переводя его в ждущий режим. Если ток рабочей дуги прекращается, реле 17 срабатывает и подает сигнал о нарушении режима сварки в блок управления и контроля 18. Последний в соответствии с программой вновь включает осциллятор 19 и источник 3 дежурной дуги и таким образом будет восстановлен технологический процесс сварки. After connecting the power supply 1 to the network and turning on the control and monitoring unit 18, the argon supply unit 28 is switched on in series, which is supplied from the source 29 to the burner 11 and the gas is blown through the burner for several seconds. Then, the source 4 of the oscillator 19 is turned on, the high-frequency oscillations of the high voltage of which are supplied to the burner, in which a spark discharge is generated with energy sufficient to create a space charge passing into the arc. At the same time, power supplies 3 and 2 are connected, one of which ensures the emergence and maintenance of an arc discharge (standby) in the burner, and the other develops and maintains a low-voltage, but high-current working arc. After that, the source 3 is turned off by block 18. The current of the working arc, passing through the inductance of the low-pass filter 7, causes in the additional winding 8 the voltage supplied to the input of the relay 17, putting it into standby mode. If the current of the working arc stops, the relay 17 is activated and sends a signal about the violation of the welding mode to the control and monitoring unit 18. The latter, in accordance with the program, again turns on the oscillator 19 and the source 3 of the standby arc and thus the welding process will be restored.

Отступление от традиционной схемы использования датчика тока 9, работающего как на цепь обратной связи, так и в качестве датчика управления блоком 18, приводит к тому, что при этом полностью исключено влияние цепей управления осциллятором на цепи управления током рабочей дуги. Практика показывает, что на начальном этапе включения сварочного аппарата, т.е. при включении осциллятора проявляется неблагоприятное влияние его колебаний на процессы развития рабочей дуги через датчик тока 9, если бы управляющие цепи блока управления и контроля 18 были подключены к нему. Кроме того, требования к датчику тока 9 и в схеме запуска реле тока 17 очень разные, так как первый должен работать на схему в аналоговом режиме, когда как вторая в релейном режиме. Deviation from the traditional scheme of using a current sensor 9 working both on the feedback circuit and as a control sensor of unit 18, leads to the fact that the influence of the oscillator control circuits on the working arc current control circuit is completely excluded. Practice shows that at the initial stage of turning on the welding machine, i.e. when the oscillator is turned on, an adverse effect of its oscillations on the processes of development of the working arc through the current sensor 9 is manifested if the control circuits of the control and control unit 18 were connected to it. In addition, the requirements for the current sensor 9 and in the starting circuit of the current relay 17 are very different, since the first should work on the circuit in analog mode, when as the second in relay mode.

Поскольку схема высоковольтного контура осциллятора построена по принципиально новой схеме, рассмотрим работу осциллятора подробнее в части создания выходных напряжений, подающихся на горелку, чтобы вызвать искровой пробой с параметрами, обеспечивающими надежное развитие дугового разряда дежурной и рабочей дуги. При подаче напряжения на осциллятор 19 от его источника 4 коммутатор 20 и релаксатор 21, построенные по известным схемам на динисторе и тиристоре, создают на первичной обмотке трансформатора 22 напряжение, которое индуцирует в высоковольтной обмотке 23 напряжение. Это напряжение в контуре индуктивность 23, конденсатор 27 и разрядный промежуток 25 вызывает серию затухающих высоковольтных колебаний. Разрядный промежуток 26 настроен так, что он пробивается лишь при первых нескольких колебаниях, имеющих примерно одинаковую амплитуду и длительность. Таким образом на поджиг в горелку подаются равнозначные импульсы высокого напряжения, обеспечивая надежность возникновения искрового разряда достаточной энергии для надежного зажигания дежурного и рабочего разряда, т.е. обеспечивая высокое качество шва в самом его начале, что является актуальным вопросом до настоящего времени. Since the circuit of the high-voltage circuit of the oscillator is constructed in accordance with a fundamentally new circuit, let us consider the operation of the oscillator in more detail in terms of creating output voltages supplied to the burner to cause a spark breakdown with parameters that ensure reliable development of the arc discharge of the standby and working arcs. When applying voltage to the oscillator 19 from its source 4, the switch 20 and relaxer 21, constructed according to known schemes on a dynistor and a thyristor, create a voltage on the primary winding of the transformer 22, which induces a voltage in the high-voltage winding 23. This voltage in the circuit inductance 23, capacitor 27 and discharge gap 25 causes a series of damped high-voltage oscillations. The discharge gap 26 is configured so that it breaks through only the first few oscillations having approximately the same amplitude and duration. Thus, equivalent high-voltage pulses are supplied to the burner for ignition, ensuring the reliability of the occurrence of a spark discharge of sufficient energy for reliable ignition of the standby and working discharge, i.e. providing high quality seam at the very beginning, which is an urgent issue to date.

После того, как процессы в рабочей дуги установились, возникает задача поддержания параметров дуги постоянным. В этом случае вступает в работу блок обратной связи схема стабилизации тока рабочей дуги 13, схема его модуляции 14 и схема регулировки нарастания и спада тока 15, создающего такие фронты импульса тока, которые при этом обеспечивают наличие такого количества энергии, чтобы качество начала и конца шва было бы одинаковым с качеством всего шва. Особенно это важно в конце шва, когда необходимо еще и заварить кратер плавки. В случае работы устройства не в автоматическом режиме отключают таймер 16, переводя всю схему на ручное управление временем сварки. After the processes in the working arc are established, the problem arises of maintaining the arc parameters constant. In this case, the feedback block comes into operation, the current stabilization circuit of the working arc 13, its modulation circuit 14, and the current rise and fall 15 adjustment circuit create current pulse fronts that provide such an amount of energy that the quality of the beginning and end of the seam would be the same with the quality of the entire seam. This is especially important at the end of the seam, when it is also necessary to brew a melting crater. In the case of operation of the device, the timer 16 is not automatically turned off, transferring the entire circuit to manual control of the welding time.

В установившемся режиме, как и при запуске, если рабочая дуга погаснет (ее ток прекратится), срабатывает реле 17 включает блок 18, который включает источники 4 и 3 запускаются осциллятор 19 и загорается дежурная дуга, восстанавливая рабочую дугу, после чего реле 17 вновь переходит в ждущий режим. In the steady state, as at startup, if the working arc goes out (its current stops), relay 17 is activated, turns on unit 18, which turns on sources 4 and 3, oscillator 19 starts and the on-duty arc lights up, restoring the working arc, after which relay 17 switches over again to standby mode.

Развязка цепей датчиков изменения тока рабочей дуги для блока обратной связи и для блока управления и контроля по зажиганию дуги приводит к большей стабильности горения дуги, что особенно важно на начальном этапе зажигания дуги, а затем и на стадии поддержания ее параметров стабильными. The decoupling of the circuits of the sensors for changing the current of the working arc for the feedback unit and for the control and monitoring unit for arc ignition leads to greater stability of the arc burning, which is especially important at the initial stage of arc ignition, and then at the stage of maintaining its parameters stable.

Кроме того, применение принципиально нового осциллятора, построенного на базе двухсекционного регулируемого разрядника-накопителя, позволяет повысить эффективность и надежность поджига и возникновения дуги. Все это в конечном счете обеспечивает повышение качества сварного шва и выхода годной продукции. Наряду с этим применение дополнительной обмотки в фильтре низкой частоты позволяет сохранить также и габариты и вес. In addition, the use of a fundamentally new oscillator, built on the basis of a two-section adjustable discharger-drive, can improve the efficiency and reliability of ignition and the appearance of an arc. All this ultimately provides improved quality of the weld and yield. In addition, the use of an additional winding in a low-pass filter allows you to save dimensions and weight as well.

Claims

DEVICE FOR WELDING NON-MELABLE ELECTRODE IN THE PROTECTIVE GAS ENVIRONMENT, which contains serially connected power supply unit, electronic key, low-pass filter, current sensor and torch, as well as a feedback unit, control and monitoring unit, connected by outputs to the oscillator and power supply, respectively, characterized in that a current relay is introduced into it, and a low-pass filter is made with an additional winding, the electronic key is made on a composite transistor according to the scheme with a common base connected through an feedback block to the output a current sensor, a two-section adjustable discharger drive is included in the high-voltage circuit of the oscillator, the output of the second section of which is connected to the burner, while the additional winding of the low-pass filter is connected through the current relay to the input of the control and monitoring unit.