RU2055712C1 - Synergetic welding throttle - Google Patents
Synergetic welding throttle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055712C1 RU2055712C1 SU5038418A RU2055712C1 RU 2055712 C1 RU2055712 C1 RU 2055712C1 SU 5038418 A SU5038418 A SU 5038418A RU 2055712 C1 RU2055712 C1 RU 2055712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- short
- circuit
- current
- core
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к синергетическому оборудованию для механизированной дуговой сварки на постоянном токе плавящимся электродом. The invention relates to synergistic equipment for mechanized DC arc welding with a consumable electrode.
Известен широко применяемый способ механизированной сварки плавящимся электродом в углекислом газе с периодическими короткими замыканиями (к.з.) дугового промежутка при постоянной скорости подачи электродной проволоки. Known widely used method of mechanized welding with a consumable electrode in carbon dioxide with periodic short circuits (short circuits) of the arc gap at a constant feed rate of the electrode wire.
В оборудование поста для этого способа входит источник питания с жесткими или пологопадающими статическими характеристиками, динамические характеристики которого определяются индуктивностью сварочной цепи, выбираемой в зависимости от диаметра электрода. Индуктивность обеспечивает необходимую форму тока в переходных процессах, вызываемых переносом электродного металла в сварочную ванну и, как правило, определяется дросселем, силовая обмотка которого включена в сварочную цепь постоянного тока последовательно, а сердечник-магнитопровод дросселя выполнен с зазором, в который введена не магнитная прокладка. Силовая обмотка снабжена выводами для выбора оптимальной индуктивности при сварке различными диаметрами электродов и на разных режимах. The equipment of the station for this method includes a power source with rigid or dipping static characteristics, the dynamic characteristics of which are determined by the inductance of the welding circuit, selected depending on the diameter of the electrode. Inductance provides the necessary current shape in transients caused by the transfer of electrode metal into the weld pool and, as a rule, is determined by a choke, the power winding of which is connected to the DC welding circuit in series, and the core-magnetic circuit of the choke is made with a gap into which a non-magnetic spacer is inserted . The power winding is equipped with leads for choosing the optimal inductance when welding with different diameters of the electrodes and in different modes.
Для повышения стабильности процесса, уменьшения разбрызгивания металла и улучшения формирования шва создаются с помощью дросселя оптимальные скорости нарастания тока для ограничения наибольших амплитуд тока к.з. При диаметрах электрода 0,8 2 мм пределы оптимальных скоростей 30 160 кА/с. To increase process stability, reduce metal spatter and improve weld formation, optimal current slew rates are created using a choke to limit the largest short-circuit current amplitudes. With electrode diameters of 0.8 2 mm, the optimal speed limits are 30 160 kA / s.
Технологическими недостатками такого оборудования сварочного поста являются узкий диапазон режимов сварки, ступенчатая регулировка индуктивности дросселя, затрудняющая выбор оптимальных скоростей нарастания тока к.з. и необходимость в повышении стабильности процесса, что связано с невозможностью регулирования скоростей нарастания и спада тока на разных стадиях процесса. The technological disadvantages of such equipment at the welding station are a narrow range of welding modes, stepwise adjustment of the inductance of the inductor, which makes it difficult to select the optimal short-circuit current rise rates and the need to improve the stability of the process, which is associated with the inability to control the rates of rise and fall of the current at different stages of the process.
Известны сварочные источники питания, содержащие дроссели, в которых кроме силовой введена вспомогательная обмотка, регулирующая индуктивность дросселя, а тем самым форму и амплитуду тока в течение к.з. Вспомогательная обмотка питается постоянным током, степень подмагничивания регулируется и может достигать величины, при которой перед началом сварки магнитный сердечник дросселя насыщается. Подмагничивание направлено встречно намагничиванию сердечника сварочным током, проходящим в силовой обмотке. В процессе горения дуги сердечник дросселя также находится в состоянии насыщения. При к.з. дугового промежутка каплей жидкого металла происходит резкое нарастание тока в силовой обмотке дросселя, магнитный сердечник выходит из состояния насыщения и наибольшая амплитуда тока к.з. снижается на величину, определяемую степенью намагничивания. Known welding power sources containing reactors, in which, in addition to the power, an auxiliary winding is introduced that regulates the inductance of the inductor, and thereby the shape and amplitude of the current during short-circuit The auxiliary winding is powered by direct current, the degree of magnetization is adjustable and can reach a value at which the magnetic core of the inductor is saturated before welding. The magnetization is directed counter to the magnetization of the core by welding current passing in the power winding. In the process of burning the arc, the core of the inductor is also in a state of saturation. When short an arc gap with a drop of liquid metal there is a sharp increase in current in the power winding of the inductor, the magnetic core goes out of saturation and the largest current amplitude short-circuit decreases by an amount determined by the degree of magnetization.
Такое устройство позволяет регулировать в широких пределах наибольшую амплитуду тока к.з. Однако устройство не обеспечивает управления формой тока на разных стадиях процесса. Such a device allows you to widely control the largest amplitude of the short-circuit current. However, the device does not provide control of the current shape at different stages of the process.
Наиболее близким к изобретению является устройство для стабилизации сварочного тока, содержащее дроссель с силовой и вспомогательной обмотками. Начало вспомогательной обмотки подключается к аноду тиристора, катод которого и конец силовой обмотки подключены к сварочному электроду, а конец вспомогательной обмотки к положительному полюсу дополнительного источника питания, отрицательный полюс которого подключен к изделию и отрицательной клемме сварочного выпрямителя, положительная клемма которого соединена с началом силовой обмотки дросселя. Управляющий электрод и катод тиристора соединены с блоком управления. Closest to the invention is a device for stabilizing the welding current, comprising a choke with power and auxiliary windings. The start of the auxiliary winding is connected to the thyristor anode, the cathode of which and the end of the power winding are connected to the welding electrode, and the end of the auxiliary winding to the positive pole of the additional power source, the negative pole of which is connected to the product and the negative terminal of the welding rectifier, the positive terminal of which is connected to the beginning of the power winding throttle. The control electrode and the cathode of the thyristor are connected to the control unit.
При к.з. дугоового промежутка, вызванном переносом металла, тиристор закрыт и нарастание тока в силовой обмотке дросселя определяется параметрами первичного контура. Медленное нарастание тока способствует слиянию капли с ванной. Затем блок управления, который не связан с процессом сварки, выдает импульс на открывание тиристора. Тиристор открывается и сокрость нарастания тока к.з. резко увеличивается, так как магнитный поток вспомогательной обмотки направлен встречно потоку силовой, что способствует переходу капли расплавленного металла в ванну, а во вспомогательной обмотке дросселя протекает ток, определяемый напряжением дополнительного источника и электродвижущей силой взаимоиндукции обмоток. После разрыва жидкой перемычки и зажигания дуги токи силовой и вспомогательной обмоток резко уменьшаются. Спад тока вспомогательной обмотки продолжается до нуля и тиристор закрывается. When short the arc gap caused by the transfer of metal, the thyristor is closed and the increase in current in the power winding of the inductor is determined by the parameters of the primary circuit. A slow increase in current contributes to the merging of the droplet with the bath. Then the control unit, which is not connected with the welding process, gives a pulse to open the thyristor. The thyristor opens and the short-circuit current rise short circuit increases sharply, since the magnetic flux of the auxiliary winding is directed counter to the power flow, which contributes to the transition of a drop of molten metal into the bath, and a current flows in the auxiliary winding of the inductor, determined by the voltage of the additional source and the electromotive force of the mutual induction of the windings. After rupture of the liquid jumper and ignition of the arc, the currents of the power and auxiliary windings sharply decrease. The auxiliary current decreases to zero and the thyristor closes.
Таким образом, устройство по заранее заданной блоком управления программе, не имеющей связи с процессом сварки, жестко программирует форму сварочного тока: медленное нарастание в начале к.з. резкое возрастание в течение к. з. и резкий спад при зажигании дуги. Такое управление процессом уменьшает разбрызгивание металла, облегчает наложение вертикальных и потолочных швов, однако управление формой сварочного тока по жесткой программе не позволяет дифференцированно воздействовать на постоянно изменяющиеся под действием возмущений основные параметры процесса сварки: длительность, амплитуду, скорость нарастания и спада тока. Поэтому данное устройство не может создать условия для самонастройки динамической системы сварочного поста на оптимальную форму кривой тока в процессе с к.з. при отработке действующих в процессе сварки возмущений. Thus, according to a program predetermined by the control unit that is not connected with the welding process, the device rigidly programs the shape of the welding current: a slow rise at the beginning of the short circuit sharp increase during short term and a sharp decline in the ignition of the arc. Such a process control reduces metal spatter, facilitates the imposition of vertical and ceiling seams, however, the control of the shape of the welding current according to a rigid program does not allow differentially affecting the main parameters of the welding process that are constantly changing under the influence of perturbations: duration, amplitude, rate of rise and fall of current. Therefore, this device cannot create conditions for self-adjustment of the dynamic system of the welding station to the optimal shape of the current curve in the short-circuit process. when working out perturbations existing during the welding process.
Кроме того, наличие в устройстве дополнительного источника питания, требующего регулировки напряжения при настройке на режим, вспомогательной обмотки дросселя и возникающих перенапряжений в ней, тиристора и блока управления для регулировки момента его включения затрудняют программирование, усложняют конструкцию, снижают эксплуатационную надежность. In addition, the presence in the device of an additional power source that requires voltage adjustment when setting to mode, an auxiliary inductor winding and the occurring overvoltages in it, a thyristor and a control unit to adjust the moment of its switching on complicates programming, complicates the design, and reduces operational reliability.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение качества сварки, производительности и расширение области применения процесса сварки с к.з. путем самонастройки дросселя в процессе сварки на оптимальную форму кривой тока. The aim of the invention is to eliminate these disadvantages and improve the quality of welding, productivity and expanding the scope of the welding process with KZ by self-tuning the inductor during the welding process to the optimal shape of the current curve.
Это достигается тем, что в синергетическом сварочном дросселе для сварки на постоянном токе плавящимся электродом с периодическими к.з. дугового промежутка, содержащем стержневой сердечник-магнитопровод с зазором и силовую обмотку на стержне, включенную последовательно в сварочную цепь, сердечник дросселя выполнен разъемным, при этом образовано два одинаковых зазора, в которые введены прокладки, и в каждом зазоре прокладка разделена на две части, общей площадью не превышающей сечения сердечника и по толщине равной высоте зазора, одна часть прокладки выполнена из немагнитного материала большой толщины, другая состоит из двух одинаковых магнитных прокладок, между которыми помещена прокладка из немагнитного материала малой толщины, причем средние линии большой и малой немагнитных прокладок совпадают. Для упрощения программирования дросселя силовая обмотка секционирована. This is achieved by the fact that in a synergetic welding inductor for direct current welding with a consumable electrode with periodic short circuit an arc gap containing a rod core-magnetic core with a gap and a power winding on the rod connected in series in the welding circuit, the throttle core is made detachable, two identical gaps are formed into which the gaskets are inserted, and in each gap the gasket is divided into two parts, the common with an area not exceeding the core cross section and equal in thickness to the gap height, one part of the gasket is made of non-magnetic material of large thickness, the other consists of two identical magnetic gaskets, between which we placed a gasket of non-magnetic material of small thickness, and the middle lines of the large and small non-magnetic gaskets coincide. To simplify the programming of the inductor, the power winding is partitioned.
В результате проведенного анализа не обнаружено аналогов, содержащих технические решения, сходные с решениями, отличающими предлагаемое от прототипа. На этом основании сделан вывод, что изобретение обладает существенными отличиями. Наиболее близким техническим решением к изобретению является синергетический дроссель, выполненный на магнитопроводе другого типа броневом. As a result of the analysis, no analogues were found containing technical solutions similar to solutions distinguishing the proposed from the prototype. On this basis, it was concluded that the invention has significant differences. The closest technical solution to the invention is a synergistic inductor made on a magnetic circuit of another type armored.
На фиг.1 изображен синергетический сварочный дроссель, разрез; на фиг.2 осциллограмма процесса сварки с синергетическим управлением. Figure 1 shows a synergistic welding choke, section; figure 2 oscillogram of the welding process with synergistic control.
Дроссель (фиг.1) содержит стержневой сердечник-магнитопровод 1 и силовую обмотку 2. Сердечник выполнен разъемным. Между его частями образовано два одинаковых зазора, в которые введены прокладки. В каждом зазоре прокладка разделена на две части с общей площадью, не превышающей сечения сердечника. Соотношение частей определяется программированием дросселя. Одна часть прокладки 3 выполнена из немагнитного материала большой толщины, равной зазору между частями магнитопровода. Другая часть прокладки такой же толщины составная и выполнена из различных материалов. Она содержит прокладку 4 из немагнитного материала малой толщины по сравнению с прокладкой 3, и две одинаковые прокладки 5 из магнитного материала, симметрично расположенные относительно прокладки 4. The inductor (figure 1) contains a core core-magnetic circuit 1 and a
Аналогично заполнен прокладками и другой зазор стержневого сердечника дросселя, при этом средние линии больших и малых немагнитных прокладок совпадают. Части сердечника стержневого типа сжаты с помощью ленты 6, планки 7 и стягивающих винтов 8 с гайками 9. Another gap of the core core of the throttle is similarly filled with gaskets, while the middle lines of large and small non-magnetic gaskets coincide. Parts of the core of the rod type are compressed using
Синергетический сварочный дроссель работает следующим образом. Synergetic welding choke works as follows.
При сварке плавящимся электродом с периодическими к.з. дугового промежутка на процесс действуют возмущения по параметрам режима, состоянию сварочных материалов, геометрии сварного соединения, расположению сварочной горелки относительно соединения, поэтому при сохранении периодичности процесса с циклом "короткое замыкание горение дуги" его параметры постоянно изменяются, поэтому изменяются энергия плавления конца электрода и размеры капель жидкого металла, переносимых с конца электрода в сварочную ванну, действие электродинамических сил во время к.з. и газодинамический удар от электрического взрыва при разрыве перемычки между электродом и сварочной ванной, оказывающий основное воздействие на сварочную ванну, околошовные выплески металла сварочной ванны, формирование шва и разбрызгивание металла. When welding with a consumable electrode with periodic short circuit perturbation of the arc gap the process is affected by the parameters of the mode, state of the welding consumables, the geometry of the welded joint, the location of the welding torch relative to the joint, therefore, while maintaining the periodicity of the process with the "short circuit arc burning" its parameters are constantly changing, therefore, the melting energy of the electrode end and dimensions change drops of liquid metal transferred from the end of the electrode to the weld pool, the action of electrodynamic forces during short-circuit and a gas-dynamic shock from an electric explosion when the jumper between the electrode and the weld pool ruptures, having a major effect on the weld pool, weld metal near-weld spatter, weld formation and metal spraying.
Поэтому для оптимизации сварки необходима такая динамическая система сварочного поста, которая реагировала на текущие параметры процесса, воздействовала на процесс и приводила его к вынужденной организации по определенной вероятностной моделе. Функции организации процесса по вероятностной моделе выполняет синергетический сварочный дроссель, делая оборудование сварочного поста и сварку синергетическими. Для этого осуществляют программирование дросселя. Therefore, to optimize welding, a dynamic welding post system is needed that responds to the current process parameters, influences the process and leads it to forced organization according to a certain probabilistic model. The synergetic welding choke performs the functions of organizing the process according to a probabilistic model, making the equipment of the welding station and welding synergistic. For this, throttle programming is performed.
Ограничивают по максимуму диапазон длительностей кратковременных к.з. для осуществления переноса капель малых размеров при оптимальной форме кривой сварочного тока. С этой целью устанавливают зазор в сеpдечнике дросселя, равный толщине прокладки 3, и вводят прокладки 4 из немагнитного материала малой толщины, заполняя оставшуюся высоту зазора прокладками 5 из магнитного материала, симметрично расположенными относительно прокладок 4, и программируют параметры процесса в диапазоне кратковременных к.з. The maximum range of short-term short durations is limited to the maximum. for transferring droplets of small sizes with the optimal shape of the welding current curve. To this end, a gap in the throttle core is set equal to the thickness of the
низкие скорости нарастания тока к.з. low short-circuit current rise rates
наибольшую амплитуду тока кратковременных к.з. the largest current amplitude of short-circuit short-circuit
низкие скорости спада тока горения дуги после к.з. low decay rates of the arc burning current after short-circuit
Толщины прокладки 4 и ее соотношение по площади с прокладкой 3 выбирают такими, чтобы обеспечить насыщение частей магнитопровода, прилежащих к прокладке 4 малой толщины, при наибольшей амплитуде тока к.з. начиная с момента превышения верхнего предела максимальной длительности кратковременных к.з. В этом случае полная индуктивность дросселя в диапазоне кратковременных к.з. будет наибольшей. The thickness of the gasket 4 and its ratio over the area with the
Ограничивают по максимуму диапазон длительностей длительных к.з. для осуществления переноса капель больших размеров при оптимальной форме кривой сварочного тока. Для этого в зазоры стержневого сердечника дросселя вводят части прокладок 3 из немагнитного материала большой толщины. В этом случае определяющую роль в программировании дросселя играет высота зазора в сердечнике, равная толщине части прокладок 3 из немагнитных материалов. Программируют параметры процесса:
низкие скорости нарастания тока к.з.The maximum range of durations of long short circuits is limited to the maximum. for transferring droplets of large sizes with the optimal shape of the welding current curve. To do this, in the gaps of the core core of the inductor, parts of the
low short-circuit current rise rates
повышенные скорости нарастания тока к.з. increased slew rates of short-circuit current
наибольшую амплитуду тока длительных к.з. the largest current amplitude of long short-circuit
повышенные скорости спада тока горения дуги после к.з. increased decay rates of the arc burning current after short-circuit
низкие скорости спада тока горения дуги после повышенных. low decay rates of the arc burning current after elevated.
Толщину прокладок 3 при заданном соотношении площадей прокладок 3 и 4 выбирают такой, чтобы индуктивность дросселя определяла наибольшую амплитуду тока длительных к.з. и при этом магнитопровод дросселя не насыщался. В этом случае индуктивность дросселя определяется наибольшей амплитудой тока длительных к. з. и будет зависеть от параметров процесса сварки и изменяться от наибольшей на начальной стадии к.з. до наименьшей на второй стадии к.з. и на начальной стадии при спаде тока после зажигания дуги с последующим переходом к наибольшей индуктивности дросселя в процессе горения дуги. The thickness of the
Диапазоны длительностей к.з. и соответствующие параметры процесса по п.1 и 2 зависят от толщин прокладок 3 и 4, соотношения занимаемых ими площадей в зазоре сердечника дросселя, сечения магнитопровода и числа витков силовой обмотки дросселя. Желательно обмотку секционировать, что упрощает программирование на оптимальный режим сварки. Ranges of durations and the corresponding process parameters according to
Грубое программирование целесообразно проводить изменением сечения сердечника дросселя и числа витков обмотки с последующим точным программированием параметров процесса сварки толщинами прокладок 3 и 4 и соотношением занимаемых ими площадей в зазоре сердечника дросселя. При выборе прокладок 4 разных толщин возможно ступенчатое изменение низких скоростей нарастания и спада тока. It is advisable to carry out rough programming by changing the cross section of the core of the inductor and the number of turns of the winding, followed by precise programming of the parameters of the welding process with the thickness of the
Вероятностная модель вынужденной организации процесса сварки с периодическими к.з. дугового промежутка следующая. A probabilistic model of the forced organization of the welding process with periodic short circuits arc gap next.
Когда горит дуга, образуется капля жидкого металла на конце электрода и электрод с каплей приближается к сварочной ванне, при этом перед касанием капли с ванной в сварочной цепи, как правило, самые минимальные токи горения дуги, которые могут быть в цикле, и при таких токах синергетический дроссель запрограммирован на большую индуктивность и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. при касании электрода с ванной, т.е. создаются благоприятные условия, чтобы капля не отбрасывалась от ванны. When the arc burns, a drop of liquid metal is formed at the end of the electrode and the electrode with the drop approaches the weld pool, while before touching the drop with the bath in the welding circuit, as a rule, the smallest arc burning currents that can be in the cycle, and at such currents The synergetic inductor is programmed for high inductance and provides low short-circuit current rise rates. when touching the electrode with a bath, i.e. favorable conditions are created so that the drop is not discarded from the bath.
Дальнейший ход процесса зависит от режима сварки и внешних возмущений, но синергетический дроссель "направляет" его по пути формирования оптимальной формы кривой тока при любом дальнейшем ходе его развития. Путей или программ оптимизации, которую запрограммированный дроссель подбирает для заданного режима сварки и действующих возмущений, может быть две. The further course of the process depends on the welding mode and external disturbances, but the synergetic inductor "directs" it along the path of forming the optimal shape of the current curve for any further course of its development. There can be two ways or optimization programs that a programmed inductor selects for a given welding mode and operating disturbances.
1-й путь. При горении дуги образовалась маленькая капля и наступит соответствующее ей кратковременное к.з. Синергетический дроссель запрограммирован (п.1 программирования) для всех кратковременных к.з. индуктивность дросселя наибольшая по величине, что обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. и низкие скорости спада после зажигания дуги. 1st way. When the arc burned, a small drop formed and the corresponding short-term short-circuit occurs. A synergistic inductor is programmed (item 1 of the programming) for all short-circuit short-circuit the inductance of the inductor is the largest in magnitude, which ensures low short-circuit current rise rates and low decay rates after arc ignition.
Тогда для переноса любой маленькой капли с электрода в ванну дроссель сформирует низкие скорости нарастания и малые наибольшие амплитуды тока к.з. а после разрыва перемычки обеспечит горение дуги на низких скоростях спада тока. Then, to transfer any small droplet from the electrode to the bath, the inductor will form low slew rates and small largest short-circuit current amplitudes. and after the jumper breaks, it will provide arc burning at low current decay rates.
Так как наибольшие амплитуды тока к.з. невелики и незначительны, в этом случае отличаются от минимальных токов горения дуги, то энергетические характеристики электрического взрыва перемычки также малы и процесс проходит спокойно и стабильно. Since the largest current amplitudes are short-circuit are small and insignificant, in this case they differ from the minimum arc currents, then the energy characteristics of the electric explosion of the jumper are also small and the process runs calmly and stably.
2-й путь. При горении дуги образовалась большая капля. Тогда амплитуду тока к.з. на начальной стадии дроссель наращивает до максимума по программе, рассмотренной в 1-м пути, но ток мал для разрыва перемычки, а время становится больше наибольшего времени кратковременных к.з. т.е. длительность к.з. затягивается. С этого момента в синергетическом дросселе предусмотрена для таких длительных к.з. другая программа изменения тока с целью оптимизировать форму кривой сварочного тока на этой стадии и не затягивать время к.з. (п.2 программирования). 2nd way. When the arc burned, a large drop formed. Then the short-circuit current amplitude at the initial stage, the inductor increases to a maximum according to the program considered in the 1st path, but the current is small to break the jumper, and the time becomes longer than the longest short-circuit short circuit time. those. short duration drags on. From this moment on, a synergetic throttle is provided for such long-term short circuits. another program for changing current in order to optimize the shape of the welding current curve at this stage and not to delay the short-circuit time (
Осуществляется самонастройка дросселя на другую программу это происходит в тот момент, когда амплитуда тока к.з. превысит запрограммированную наибольшую амплитуду тока кратковременных к.з. и часть магнитного сердечника дросселя с обеих сторон прокладок 4, включая прокладки 5, войдет в режим насыщения, следовательно, индуктивность дросселя уменьшится и будет определяться толщиной прокладок 3. Произойдет программное увеличение скорости нарастания тока к.з. с ограничением по максимуму времени перехода больших капель с электрода в ванну и амплитуды тока к.з. После этого зажигается дуга, параметры горения которой аналогично программируются дросселем за счет изменения его индуктивности при спаде сварочного тока: на начальной стадии резко снижается амплитуда тока горения дуги за счет большой скорости спада тока, близкой по величине повышенной скорости его нарастания и переводится горение дуги на меньшие токи и скорости его спада, близкие по величине низким скоростям нарастания. The throttle is self-tuning to another program, this happens at the moment when the current amplitude is short-circuit. will exceed the programmed maximum current amplitude of short-term short-circuit and part of the magnetic core of the inductor on both sides of the gaskets 4, including
Порядок чередования программ в синергетическом сварочном дросселе в процессе сварки заранее не определен и будет зависеть от характера возмущений при сварке. The order of the alternation of programs in the synergetic welding choke during the welding process is not predetermined and will depend on the nature of the disturbances during welding.
Запрограммированный для выбранных режимов сварки синергетический сварочный дроссель, являясь частью динамической системы сварочного поста при сварке с к.з. задает алгоритм работы системы, причем на каждой стадии процесса сварки алгоритм определен однозначно, т.е. детерминирован, что и есть результативность алгоритма. A synergistic welding choke programmed for the selected welding modes, being part of the dynamic system of the welding station during welding with short circuit sets the algorithm of the system, and at each stage of the welding process, the algorithm is uniquely defined, i.e. is determined, which is the effectiveness of the algorithm.
Органами регулирования режима синергетического оборудования сварочного поста, также как и в обычном оборудовании, являются ручки настройки сварочного тока и напряжения, средние величины которых остаются при сварке неизменными, а запрограммированный синергетический сварочный дроссель формирует для выбранных режимов сварки оптимальную форму кривой сварочного тока, обеспечивая технологические преимущества на различных стадиях процесса в цикле и стабильность для всего процесса сварки. The regulating bodies of the synergetic equipment mode of the welding station, as well as in conventional equipment, are the knobs for adjusting the welding current and voltage, the average values of which remain unchanged during welding, and the programmed synergetic welding choke forms the optimal shape of the welding current curve for the selected welding modes, providing technological advantages at various stages of the process in a cycle and stability for the entire welding process.
Таким образом, в межэлектродном промежутке в процессе сварки запрограммированный синергетический сварочный дроссель формирует оптимальную по технологическим свойствам форму кривой тока, реализуя соответствующие программы оптимизации в течение цикла и порядок их чередования в процессе сварки в зависимости от действующих в текущий момент возмущений, что и определяет вероятностную модель вынужденной организации процесса сварки. Thus, in the interelectrode gap during the welding process, the programmed synergetic welding inductor generates the current curve shape that is optimal in terms of technological properties, implementing the corresponding optimization programs during the cycle and the order of their alternation during welding, depending on the current disturbances, which determines the probabilistic model forced organization of the welding process.
Пример вынужденной организации процесса сварки с периодическими к.з. дугового промежутка при синергетическом управлении иллюстрирует фиг.2. An example of the forced organization of the welding process with periodic short circuits arc gap with synergistic control is illustrated in figure 2.
Первому к. з. на осциллограмме предшествует горение дуги, при котором сформировалась капля на конце электрода малых размеров, поэтому дроссель реализует 1-ю программу развития процесса для кратковременных к.з. и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. и спада тока горения дуги при небольшой амплитуде тока к.з. To the first c. on the oscillogram, arc burning is preceded by which a drop is formed at the end of a small electrode; therefore, the inductor implements the 1st program of the process development for short-term short-circuit and provides low short-circuit current rise rates and a decrease in the arc burning current at a small amplitude of the short-circuit current
Второму к.з. предшествует горение дуги, при котором сформировалась капля на конце электрода больших размеров, поэтому дроссель реализует 2-ю программу развития процесса для длительных к.з. и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. по 1-й программе, переходящие в повышенные, формирует наибольшую амплитуду тока, к.з. в момент разрыва перемычки и после зажигания дуги обеспечивает большие скорости спада тока, переходящие в низкие по 1-й программе с соответствующим уменьшением амплитуды тока горения дуги. The second short arcing is preceded by which a drop is formed at the end of a large electrode; therefore, the inductor implements the 2nd program for the development of the process for long short-circuit and provides low short-circuit current rise rates according to the 1st program, turning into higher ones, forms the largest current amplitude, short circuit at the moment of a jumper rupture and after ignition of the arc, it provides high current decay rates, which turn into low ones according to the 1st program with a corresponding decrease in the amplitude of the arc burning current.
При третьем и четвертом к.з. синергетический дроссель сформировал кривую тока по 1-й программе, так как соответствующие длительности к.з. и капли жидкого металла были меньше запрограммированных максимальных значений для этой программы. With the third and fourth KZ the synergetic inductor formed a current curve according to the 1st program, since the corresponding short-circuit durations and liquid metal droplets were less than the programmed maximum values for this program.
При пятом к.з. процесс формирования оптимальной формы кривой тока изменился и вернулся по программе ко второму к.з. At the fifth short run the process of forming the optimal shape of the current curve has changed and returned according to the program to the second short circuit
Таким образом, самонастройка дросселя в зависимости от действующих в процессе сварки возмущений проявляется в реализации различных программ, порядке их чередования, изменении величин наибольших амплитуд токов к.з. при переходе от к.з. к горению дуги при программировании ограничения их по максимуму. Thus, the self-tuning of the inductor, depending on the perturbations acting during the welding process, manifests itself in the implementation of various programs, the order of their alternation, and the change in the magnitudes of the largest short-circuit current amplitudes. upon transition from KZ to arc burning when programming their limits to the maximum.
Рассмотренная в примере вероятностная модель вынужденной организации процесса сварки, например, при механизированной сварке в углекислом газе тонколистовых конструкций электродной проволокой диаметром 0,8 мм получена при использовании синергетического дросселя, выполненного на сердечнике стержневого типа. Параметры синергетического дросселя: сечение магнитопровода 12,5 см2 (2,5х5,0), площади немагнитных прокладок большой и малой толщин одинаковы и составляют 6,25 см 2 (1,25 х 5,0), большая толщина прокладки 1,5 мм, малая 0,2 мм, силовая обмотка размещена на обоих стержнях, индуктивность дросселя в ненасыщенном состоянии 4х10-3 Гн для формирования низких скоростей нарастания и спада тока и 0,7 х 10-3 Гн для формирования повышенных скоростей нарастания и спада тока.The probabilistic model considered in the example of the forced organization of the welding process, for example, in mechanized welding in carbon dioxide of thin-sheet structures with an electrode wire of 0.8 mm in diameter, was obtained using a synergistic inductor made on a rod-type core. Parameters of the synergetic inductor: the cross section of the magnetic circuit is 12.5 cm 2 (2.5 × 5.0), the areas of non-magnetic gaskets of large and small thicknesses are the same and are 6.25 cm 2 (1.25 x 5.0), the large thickness of the gasket is 1.5 mm, small 0.2 mm, the power winding is placed on both rods, the inductance of the inductor in the unsaturated state is 4x10 -3 H for the formation of low rates of rise and fall of the current and 0.7 x 10 -3 H for the formation of increased rates of rise and fall of the current.
Приведенные параметры синергетического дросселя позволяют получить стабильный процесс сварки во всех пространственных положениях тонколистовых конструкций, например толщиной 0,5 0,8 мм на токах от 15 до 50 А. The given parameters of the synergetic inductor allow to obtain a stable welding process in all spatial positions of thin-sheet structures, for example, 0.5 to 0.8 mm thick at currents from 15 to 50 A.
Нижний предел возможных токов при сварке электродной проволокой диаметром 0,8 мм в процессах с к.з. без использования синергетического сварочного оборудования, когда еще возможна сварка и не нарушается стабильность процесса, составляет 50 60 А. The lower limit of possible currents when welding with electrode wire with a diameter of 0.8 mm in processes with short circuit without the use of synergetic welding equipment, when welding is still possible and the stability of the process is not violated, is 50 to 60 A.
Таким образом, синергетическое управление процессом сварки с к.з. позволяет, например, при сварке проволокой диаметром 0,8 мм снизить в 4 раза минимально возможные токи при сварке тонколистовых конструкций, что не только расширяет область применения сварки тонкими электродными проволоками, но и позволяет во многих случаях заменить сварку неплавящимся электродом на более производительную и экономичную плавящимся. Thus, synergistic control of the welding process with short circuit for example, when welding with a wire with a diameter of 0.8 mm, it reduces by 4 times the minimum possible currents when welding thin-sheet structures, which not only expands the scope of welding with thin electrode wires, but also allows in many cases to replace welding with a non-consumable electrode with a more efficient and economical one melting.
Синергетический сварочный дроссель по сравнению с прототипом обеспечивает
повышение качества и расширение области применения сварки с к.з. благодаря увеличению стабильности процесса, уменьшению разбрызгивания металла и улучшению формирования шва путем самонастройки динамической системы поста на оптимальную форму кривой сварочного тока за счет реализации дросселем соответствующих программ оптимизации в течение цикла и порядка их чередования в процессе сварки в зависимости от действующих возмущений;
повышение производительности сварки, что достигается ограничением наибольшего времени длительных к.з. путем форсирования перехода капли электродного металла в сварочную ванну, а также возможностью замены сварки тонколистовых конструкций неплавящимся электродом на сварку плавящимся электродом с синергетическим управлением;
простоту конструкции и программирования, надежность в работе.Synergetic welding choke in comparison with the prototype provides
improving the quality and expanding the scope of welding with short circuit due to increased process stability, reduced metal spatter and improved weld formation by self-tuning the dynamic post system to the optimal shape of the welding current curve due to the implementation of the appropriate optimization programs during the cycle by the throttle and the sequence of their alternation during the welding process, depending on the operating disturbances;
increase in welding productivity, which is achieved by limiting the greatest time of long short-circuit by forcing the transition of the drop of electrode metal into the weld pool, as well as the possibility of replacing the welding of thin-sheet structures with a non-consumable electrode by welding with a consumable electrode with synergistic control;
simplicity of design and programming, reliability in work.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5038418 RU2055712C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Synergetic welding throttle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5038418 RU2055712C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Synergetic welding throttle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2055712C1 true RU2055712C1 (en) | 1996-03-10 |
Family
ID=21602387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5038418 RU2055712C1 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Synergetic welding throttle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2055712C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7102479B2 (en) | 1998-11-02 | 2006-09-05 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
-
1992
- 1992-02-17 RU SU5038418 patent/RU2055712C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1087282, кл. B 23K 9/00, 1981. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7102479B2 (en) | 1998-11-02 | 2006-09-05 | Lincoln Global, Inc. | Output choke for D.C. welder and method of using same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69519533T2 (en) | Controllable power supply | |
| US3071680A (en) | Arc welding | |
| US3683149A (en) | Method for arc welding using individual pulse control for material detachment and acceleration | |
| RU2055712C1 (en) | Synergetic welding throttle | |
| Schupp et al. | Welding arc control with power electronics | |
| DE2426146A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ELECTRIC ARC WELDING | |
| CN1058206C (en) | Welding power supply arc starter | |
| RU2041037C1 (en) | Synergistic weld throttle | |
| US3180969A (en) | Arc welding apparatus and method | |
| US8063339B2 (en) | Welding system toroidal spark gap method and system | |
| CN1085124C (en) | Arc welding apparatus for constant current and voltage characteristics cost and weight of which being reduced | |
| JPH05245634A (en) | Method and device for reigniting arc in shielding gas welding process | |
| RU1811455C (en) | Synergetic welding choke | |
| US3568032A (en) | Method and apparatus for arc-welding | |
| US3539764A (en) | Gas shielded electric arc welding | |
| US3627976A (en) | Nonconsumable electrode welding method and power supply | |
| RU2804561C1 (en) | Method of arc welding with short circuits in protective and inert gases environment | |
| US3129352A (en) | Arc welding power supply | |
| DE10033387C2 (en) | Method and device for welding or soldering metal using a pulsed arc | |
| JPS55103279A (en) | Direct current arc welding machine | |
| SU1087282A1 (en) | Apparatus for stabilization of welding current in d.c.welding with regular short-circuits | |
| RU1826334C (en) | Arc welding rectifier | |
| JPH0356146B2 (en) | ||
| JPS642477B2 (en) | ||
| SU941055A1 (en) | Apparatus for multiarc welding |