RU68401U1

RU68401U1 - SEMI-AUTOMATIC FOR MECHANIZED WELDING BY FLOATING ELECTRODE IN ANY SPATIAL POSITION

Info

Publication number: RU68401U1
Application number: RU2007125018/22U
Authority: RU
Inventors: Виталий Сергеевич Милютин; Андрей Александрович Морозов
Original assignee: ЗАО "Уралтермосвар"
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2007-11-27

Abstract

Полезная модель предназначена для выполнения сварки в любых пространственных положениях, но особенно в отличных от нижнего - вертикальном, горизонтальном, потолочном и всех промежуточных. Это достигается благодаря согласованному управлению работой выпрямителя и подающего механизма, а также стабилизации сварочного тока, напряжения и частоты переноса электродного металла. Решение задачи достигается тем, что в полуавтомате для механизированной сварки плавящимся электродом, состоящем из выпрямителя и подающего механизма, в котором выпрямитель содержит трансформатор, основной тиристорный блок, блок низковольтной подпитки, блок высоковольтной подпитки, датчик напряжения, внешний зажим и микропроцессорный регулятор, а подающий механизм содержит входной зажим, привод подачи и газовый клапан, внешний зажим выпрямителя соединен сварочным кабелем с входным зажимом подающего механизма, который гибким шлангом соединен с горелкой, данные соединения образуют силовую цепь питания сварочной дуги, причем в выпрямителе трансформатор тремя силовыми выводами соединен соответственно с блоком высоковольтной подпитки, блоком низковольтной подпитки и основным тиристорным блоком, первый, второй и третий управляющие выходы микропроцессорного регулятора выпрямителя соединены соответственно с управляемыми входами блока высоковольтной подпитки, блока низковольтной подпитки и основного тиристорного блока, выходы блока высоковольтной подпитки, блока низковольтной подпитки и основного тиристорного блока объединены друг с другом и соединены с внешним зажимом выпрямителя, вход датчика напряжения соединен с силовой цепью, а его выход соединен с измерительным входом микропроцессорного The utility model is designed to perform welding in any spatial position, but especially in different from the bottom - vertical, horizontal, ceiling and all intermediate. This is achieved thanks to the coordinated control of the rectifier and the feed mechanism, as well as stabilization of the welding current, voltage and transfer frequency of the electrode metal. The solution to the problem is achieved in that in a semiautomatic device for mechanized welding with a consumable electrode consisting of a rectifier and a feeding mechanism, in which the rectifier contains a transformer, a main thyristor unit, a low-voltage make-up block, a high-voltage make-up block, a voltage sensor, an external clamp and a microprocessor controller, and a feed the mechanism contains an input clamp, a feed drive and a gas valve, the external clamp of the rectifier is connected by a welding cable to the input clamp of the feed mechanism, which is a flexible hose with It is connected to the torch, these connections form the power supply circuit of the welding arc, and in the rectifier, the transformer with three power leads is connected respectively to the high-voltage feed unit, the low-voltage feed unit and the main thyristor unit, the first, second and third control outputs of the rectifier microprocessor controller are connected respectively to the controlled inputs high-voltage make-up block, low-voltage make-up block and main thyristor block, outputs of high-voltage make-up block, bottom block the voltage supply and the main thyristor unit are combined with each other and connected to the external clamp of the rectifier, the input of the voltage sensor is connected to the power circuit, and its output is connected to the measuring input of the microprocessor

регулятора, и причем в подающем механизме привод подачи соединен механически с гибким шлангом для подачи электродной проволоки, а газовый клапан соединен пневматически с гибким шлангом для подачи защитного газа, дополнительно для согласования управления исполнительными устройствами полуавтомата подающий механизм также содержит микропроцессорный регулятор, причем первый установочный вход микропроцессорного регулятора подающего механизма соединен с управляющей кнопкой горелки, второй установочный вход соединен с блоком задания режимов, первый управляющий выход соединен с управляемым входом микропроцессорного регулятора выпрямителя, второй управляющий выход соединен с входом газового клапана, третий управляющий выход соединен с входом привода подачи, а первый измерительный вход соединен с выходом привода подачи.regulator, and moreover, in the feed mechanism, the feed drive is connected mechanically with a flexible hose for supplying electrode wire, and the gas valve is connected pneumatically with a flexible hose for supplying protective gas, in addition to coordinating the control of actuators of the semiautomatic device, the feed mechanism also contains a microprocessor controller, the first installation input the microprocessor feed controller is connected to the control button of the burner, the second installation input is connected to the reference unit imov, a first control output coupled to the input of the microprocessor controlled rectifier regulator, a second control output connected to the input of the gas valve, a third control output connected to an input feed drive, and the first measuring input connected to the output feed drive.

Description

Полезная модель относится к области дуговой сварки, в частности к устройствам для сварки сплошной проволокой в активных газах и самозащитной порошковой проволокой открытой дугой. Полуавтомат может использоваться при выполнении швов с частой сменой пространственных положений, например, при сварке неповоротных стыков трубопроводов.The invention relates to the field of arc welding, in particular to devices for welding with solid wire in active gases and self-shielding flux-cored wire with an open arc. The semiautomatic device can be used when making seams with frequent changes in spatial positions, for example, when welding fixed joints of pipelines.

Качество формирования сварного шва в любых пространственных положениях, но особенно в положениях, отличных от нижнего - вертикальном, горизонтальном, потолочном - в значительной степени зависит от сварочных свойств технологического оборудования, при механизированной сварке - от характеристик источника и механизма подачи электродной проволоки. Оборудование должно быстро и по возможности без ошибок отрабатывать внешние и внутренние возмущения, нарушающие нормальное течение процесса, регулярный перенос электродного металла, равномерное образование ванны расплавленного металла и качественное формирование шва. Внешние возмущения могут быть вызваны колебаниями напряжения сети, изменениями профиля и наклона в пространстве свариваемых поверхностей, а также перемещениями горелки сварщиком. Внутренние возмущения обусловлены неравномерным сопротивлением подаче проволоки, а также изменениями активного и индуктивного сопротивлений сварочной цепи. Особенно сильно нарушает сварочный процесс циклический характер переноса электродного металла. Так, при сварке в углекислом газе на низком сварочном напряжении процесс состоит из этапов дугового разряда, когда в основном плавится электрод и образуется на его торце капля, и этапов короткого замыкания каплей на ванну The quality of the weld formation in any spatial positions, but especially in positions different from the lower one — vertical, horizontal, and ceiling — largely depends on the welding properties of technological equipment, and in mechanized welding, on the characteristics of the source and electrode wire feed mechanism. Equipment should quickly and possibly error-free work out external and internal disturbances that violate the normal course of the process, regular transfer of electrode metal, uniform formation of a bath of molten metal and high-quality weld formation. External disturbances can be caused by fluctuations in the network voltage, changes in the profile and inclination in the space of the surfaces to be welded, as well as movements of the burner by the welder. Internal disturbances are caused by uneven resistance to the wire feed, as well as changes in the active and inductive resistances of the welding circuit. The cyclic nature of the transfer of electrode metal is especially severely disrupted by the welding process. So, when welding in carbon dioxide at a low welding voltage, the process consists of the stages of arc discharge, when the electrode mainly melts and a drop forms at its end, and the stages of short circuiting a drop to the bath

расплавленного металла, когда за счет теплового и механического воздействия на каплю происходит ее перенос в ванну.molten metal, when due to thermal and mechanical effects on the drop, it is transferred to the bath.

Специальные требования к оборудованию для механизированной сварки плавящимся электродом в пространственных положениях, отличных от нижнего, следующие:Special requirements for equipment for mechanized welding with a consumable electrode in spatial positions other than the lower are as follows:

- устойчивость процесса при относительно низком сварочном напряжении от 15 до 25 В;- process stability at a relatively low welding voltage of 15 to 25 V;

- точная настройка и высокая стабильность сварочного напряжения с отклонениями не более ±0,3 В;- fine tuning and high stability of welding voltage with deviations of not more than ± 0.3 V;

- точная настройка и высокая стабильность скорости подачи проволоки с отклонениями не более ±0,05 м/мин;- fine tuning and high stability of the wire feed speed with deviations of not more than ± 0.05 m / min;

- равномерный мелкокапельный перенос электродного металла со средним диаметром капель не более диаметра электрода.- uniform small-droplet transfer of electrode metal with an average droplet diameter of not more than the diameter of the electrode.

Известен сварочный аппарат и способ механизированной сварки в углекислом газе с короткими замыканиями дугового промежутка (Патент США №4954691. Method and device for controlling a short circuiting type welding system. Оп. 04.09.1990), в котором обеспечивается программное управление переносом каждой капли электродного металла. Цикл управления переносом организован следующим образом: плавление электрода с образованием капли оптимального размера - снижение тока для обеспечения слияния капли с ванной - увеличение тока короткого замыкания для энергичного отделения капли от электрода - снижение тока для завершения переноса без газодинамического удара - восстановление дугового разряда для образования следующей капли и т.д. Процесс переноса капли электродного металла силами поверхностного натяжения (STT) обладает высокой устойчивостью и регулярностью переноса, что отвечает условиям качественного формирования шва, особенно на вертикальной поверхности.A known welding machine and method of mechanized welding in carbon dioxide with short circuits of the arc gap (US Patent No. 4954691. Method and device for controlling a short circuiting type welding system. Opt. 04.09.1990), which provides software control of the transfer of each drop of electrode metal . The transfer control cycle is organized as follows: melting the electrode with the formation of an droplet of optimal size — reducing the current to ensure the droplet merges with the bath — increasing the short-circuit current to energetically separate the droplet from the electrode — reducing the current to complete the transfer without gas-dynamic shock — restoring the arc discharge to form the next drops, etc. The process of transferring a drop of electrode metal by surface tension (STT) has high stability and regularity of transfer, which meets the conditions for the qualitative formation of a weld, especially on a vertical surface.

Недостатком устройства является сложная система управления и трудность настройки, поскольку каждый период цикла длится всего The disadvantage of this device is the complex control system and the difficulty of tuning, since each cycle period lasts only

несколько миллисекунд. Поэтому реализовать процесс STT удается только с помощью инверторного источника, дорогого и не очень надежного.a few milliseconds. Therefore, the STT process can only be realized using an inverter source, which is expensive and not very reliable.

Известно также устройство, в котором процесс сварки на низких токах, начиная от 25 А, не требует программного управления переносом (Потапьевский А.Г. и др. Сварка в СО₂ с питанием от источников тока с комбинированной внешней характеристикой, Сб. трудов «Импульсные процессы сварки», ИЭС им. Е.О.Патона, 1988, с.68-73). Мелкокапельный регулярный перенос здесь достигается благодаря принудительным коротким замыканиям, которые возникают при настройке напряжения ниже типичных значений. При этом проблема снижения устойчивости решается с помощью блока высоковольтной подпитки, который восстанавливает дуговой разряд после прекращения короткого замыкания каплей. Данный процесс можно отнести к импульсно-дуговой сварке с автокоррекцией по моменту короткого замыкания и его длительности.A device is also known in which the welding process at low currents, starting from 25 A, does not require software control of the transfer (Potapievsky A.G. et al. Welding in CO ₂ powered by current sources with a combined external characteristic, Collected works “Pulse welding processes ”, IEO named after E.O.Paton, 1988, p. 68-73). Small drop regular transfer is achieved here due to the forced short circuits that occur when the voltage is set below typical values. In this case, the problem of reducing stability is solved with the help of a high-voltage make-up unit, which restores the arc discharge after the termination of a short circuit by a drop. This process can be attributed to pulsed-arc welding with auto-correction for the moment of short circuit and its duration.

Недостатком устройства является отсутствие стабилизации скорости подачи проволоки. Допускается даже питание привода подачи сварочным напряжением, которое в описываемом источнике по своей сущности не может быть постоянным.The disadvantage of this device is the lack of stabilization of the wire feed speed. It is even permissible to supply the feed drive with welding voltage, which in its essence cannot be constant in the described source.

Известен сварочный выпрямитель с низковольтной подпиткой, который использует принцип параметрического, то есть непрограммного, повышения устойчивости процесса сварки (Заруба И.И. и др. Новый тип сварочного выпрямителя // Автоматическая сварка, 1995, №5, с.53-57). Блок низковольтной подпитки имеет напряжение холостого хода 14 В. Он вступает в действие только при провалах напряжения основного выпрямительного блока, в частности при коротких замыканиях каплями, и, добавляя свой ток к току основного источника, гарантирует быстрый перенос капли.Known welding rectifier with low-voltage make-up, which uses the principle of parametric, that is, non-programmed, increase the stability of the welding process (Zaruba II, etc. A new type of welding rectifier // Automatic welding, 1995, No. 5, p.53-57). The low-voltage make-up block has an open circuit voltage of 14 V. It comes into effect only when the voltage drops of the main rectifier block, in particular during short circuits with drops, and, adding its current to the current of the main source, guarantees a quick drop transfer.

Недостатком устройства является отсутствие стабилизации напряжения, которое, как известно, отвечает за стабильность ширины шва. Отсутствует стабилизации тока, а, следовательно, и стабилизация глубины проплавления шва.The disadvantage of this device is the lack of voltage stabilization, which, as you know, is responsible for the stability of the width of the seam. There is no current stabilization, and, consequently, stabilization of the penetration depth of the seam.

Известен шланговый полуавтомат для механизированной сварки, в котором система стабилизации тока основана на принципе саморегулирования дуги (Автоматизация сварочных процессов / Под ред. В.К.Лебедева и В.П.Черныша - К.: Вища школа, 1986, с.242-246). Стабилизация тока при умеренных возмущениях обеспечивается благодаря стабилизации скорости подачи электродной проволоки системой управления с обратной связью по ЭДС якоря коллекторного двигателя. Однако аналоговая система управления эффективно отрабатывает только возмущения по длине дуги, хуже - по напряжению сварочного источника и сопротивлению подаче проволоки, и абсолютно неработоспособна при проскальзывании роликов подающего механизма по проволоке. Недостатками системы являются также трудность настройки тока и отсутствие увязки его с другими параметрами режима, в частности со сварочным напряжением.Known semi-automatic hose for mechanized welding, in which the current stabilization system is based on the principle of self-regulation of the arc (Automation of welding processes / Edited by V.K. Lebedev and V.P. Chernysh - K.:Vishcha school, 1986, p.242-246 ) Current stabilization under moderate disturbances is ensured by stabilizing the electrode wire feed speed by a control system with feedback on the EMF of the armature of the collector motor. However, the analog control system efficiently fulfills only perturbations along the length of the arc, worse on the voltage of the welding source and resistance to wire feed, and is absolutely inoperative when the feed rollers slip on the wire. The disadvantages of the system are the difficulty of setting the current and the lack of linking it with other parameters of the mode, in particular with welding voltage.

Наиболее близким к заявляемому устройству является универсальный источник (Патент РФ №44074. Сварочный тиристорный выпрямитель. Оп. 27.02.2005). Источник содержит основную цепь питания сварочной дуги, выполненную на тиристорном выпрямительном блоке и сглаживающем дросселе, и цепь высоковольтной подпитки, выполненную на диодном выпрямительном блоке с балластным реостатом. Высоковольтная подпитка и сглаживающий дроссель поддерживают горение дуги в интервалах спада тока в тиристорах. Система управления выпрямителя построена на основе микропроцессорного регулятора, что придает выпрямителю при механизированной сварке плавящимся электродом следующие достоинства: высокая стабильность сварочного напряжения, отсутствие длительных провалов сварочного тока и высокое быстродействие, ограничиваемое только периодичностью включения тиристоров. Управление переносом электродного металла в моменты коротких замыканий каплями осуществляется оптимизацией пиковых значений тока короткого замыкания в зависимости от диаметра электродной проволоки и скорости ее подачи.Closest to the claimed device is a universal source (RF Patent No. 44074. Welding thyristor rectifier. Opt. 02.27.2005). The source contains the main power supply circuit of the welding arc, made on a thyristor rectifier unit and a smoothing reactor, and a high-voltage feed circuit, performed on a diode rectifier unit with a ballast rheostat. High-voltage make-up and a smoothing inductor support arc burning in the intervals of current decrease in thyristors. The rectifier control system is based on a microprocessor controller, which gives the rectifier during mechanized welding with a consumable electrode the following advantages: high stability of the welding voltage, the absence of long dips in the welding current and high speed, limited only by the frequency of switching on the thyristors. The transfer of electrode metal during short-circuit drops is controlled by optimizing the peak values of the short-circuit current depending on the diameter of the electrode wire and its feed rate.

Однако при относительно регулярном образовании капель такой процесс нельзя считать полностью управляемым, поскольку регулятор воздействует на каплю, уже коснувшуюся ванны, но не инициирует само это касание. Кроме того, стабилизация напряжения при его измерении за несколько периодов образования и переноса капель включает в усреднение и этапы горения дуги, и этапы коротких замыканий. Следовательно, такое управление не гарантирует стабилизации длины дуги и достижения каплями одинаковых размеров к моменту касания с ванной, а поэтому не обеспечивает высокой регулярности переноса и необходимой устойчивости процесса сварки в пространственных положениях, отличных от нижнего. Сварочный тиристорный выпрямитель предназначен для работы в составе полуавтомата, подающий механизм которого содержит привод подачи проволоки и газовый клапан. Микропроцессорный регулятор выпрямителя управляет приводом подачи и газовым клапаном. Однако в микропроцессорном регуляторе выпрямителя не предусмотрена адаптация полуавтомата к специфическим условиям сварки в различных пространственных положениях.However, with relatively regular droplet formation, such a process cannot be considered completely controlled, since the regulator acts on the drop that has already touched the bath, but does not initiate this touch itself. In addition, voltage stabilization during its measurement over several periods of droplet formation and transfer includes, in the averaging, both the stages of arc burning and the stages of short circuits. Therefore, such control does not guarantee stabilization of the arc length and drops of equal sizes to reach the moment of contact with the bath, and therefore does not provide high transfer regularity and the necessary stability of the welding process in spatial positions other than the lower one. A thyristor welding rectifier is designed to operate as a part of a semiautomatic device, the feeding mechanism of which contains a wire feed drive and a gas valve. The rectifier microprocessor controller controls the feed drive and gas valve. However, the rectifier microprocessor regulator does not provide for adaptation of the semiautomatic device to the specific welding conditions in various spatial positions.

Задачей полезной модели является организация управления сварочным процессом с использованием двух микропроцессорных регуляторов, обеспечивающих согласованную работу тиристорного сварочного выпрямителя и механизма подачи электродной проволоки.The objective of the utility model is to organize the control of the welding process using two microprocessor controllers that ensure the coordinated operation of the thyristor welding rectifier and the electrode wire feed mechanism.

Решение задачи достигается тем, что в полуавтомате для механизированной сварки плавящимся электродом, состоящем из выпрямителя и подающего механизма, в котором выпрямитель содержит трансформатор, основной тиристорный блок, блок низковольтной подпитки, блок высоковольтной подпитки, датчик напряжения, внешний зажим и микропроцессорный регулятор, а подающий механизм содержит входной зажим, привод подачи и газовый клапан, внешний зажим выпрямителя соединен сварочным кабелем с входным зажимом подающего механизма, который гибким шлангом соединен с горелкой, данные соединения образуют The solution to the problem is achieved in that in a semiautomatic device for mechanized welding with a consumable electrode consisting of a rectifier and a feeding mechanism, in which the rectifier contains a transformer, a main thyristor unit, a low-voltage make-up block, a high-voltage make-up block, a voltage sensor, an external clamp and a microprocessor controller, and a feed the mechanism contains an input clamp, a feed drive and a gas valve, the external clamp of the rectifier is connected by a welding cable to the input clamp of the feed mechanism, which is a flexible hose with connected to the burner, these compounds form

силовую цепь питания сварочной дуги, причем в выпрямителе трансформатор тремя силовыми выводами соединен соответственно с блоком высоковольтной подпитки, блоком низковольтной подпитки и основным тиристорным блоком, первый, второй и третий управляющие выходы микропроцессорного регулятора выпрямителя соединены соответственно с управляемыми входами блока высоковольтной подпитки, блока низковольтной подпитки и основного тиристорного блока, выходы блока высоковольтной подпитки, блока низковольтной подпитки и основного тиристорного блока объединены друг с другом и соединены с внешним зажимом выпрямителя, вход датчика напряжения соединен с силовой цепью, а его выход соединен с измерительным входом микропроцессорного регулятора, и причем в подающем механизме привод подачи соединен механически с гибким шлангом для подачи электродной проволоки, а газовый клапан соединен пневматически с гибким шлангом для подачи защитного газа, дополнительно для согласования управления исполнительными устройствами полуавтомата подающий механизм также содержит микропроцессорный регулятор, причем первый установочный вход микропроцессорного регулятора подающего механизма соединен с управляющей кнопкой горелки, второй установочный вход соединен с блоком задания режимов, первый управляющий выход соединен с управляемым входом микропроцессорного регулятора выпрямителя, второй управляющий выход соединен с входом газового клапана, третий управляющий выход соединен с входом привода подачи, а первый измерительный вход соединен с выходом привода подачи.the power supply circuit of the welding arc, and in the rectifier, the transformer has three power leads connected respectively to the high-voltage feed unit, the low-voltage feed unit and the main thyristor unit, the first, second and third control outputs of the rectifier microprocessor controller are connected respectively to the controlled inputs of the high-voltage feed unit, the low-voltage feed unit and the main thyristor unit, the outputs of the high-voltage feed unit, the low-voltage feed unit and the main thyristor unit the locks are combined with each other and connected to the external clamp of the rectifier, the input of the voltage sensor is connected to the power circuit, and its output is connected to the measuring input of the microprocessor controller, and in the feed mechanism the feed drive is connected mechanically with a flexible hose for feeding the electrode wire, and the gas valve pneumatically connected to a flexible hose for supplying shielding gas, in addition to coordinating the control of actuators of the semiautomatic device, the feed mechanism also contains microprocessor control a heater, and the first installation input of the microprocessor controller of the feed mechanism is connected to the burner control button, the second installation input is connected to the mode setting unit, the first control output is connected to the controlled input of the rectifier microprocessor controller, the second control output is connected to the gas valve input, and the third control output is connected to the input of the feed drive, and the first measuring input is connected to the output of the feed drive.

Кроме того, в силовую цепь питания дуги введен датчик тока, выход которого соединен со вторым измерительным входом микропроцессорного регулятора подающего механизма. Датчик напряжения соединен с внешним зажимом выпрямителя или входным зажимом подающего механизма.In addition, a current sensor is introduced into the arc power circuit, the output of which is connected to the second measuring input of the microprocessor controller of the feed mechanism. The voltage sensor is connected to an external rectifier terminal or input terminal of the feed mechanism.

Для согласования работы отдельных исполнительных устройств полуавтомата (газовый клапан, привод подачи, выпрямитель) To coordinate the operation of individual actuators of the semiautomatic device (gas valve, feed drive, rectifier)

микропроцессорный регулятор подающего механизма выступает в роли ведущего. Он на основе сигналов, полученных от блока задания режимов (сварочного напряжения, скорости подачи, частоты импульсов и временных параметров цикла сварки), формирует цикл включения исполнительных устройств и передает микропроцессорному регулятору выпрямителя как ведомому сигналы задания сварочного напряжения и частоты его импульсов, а также сигнал включения на сварку. Функции по настройке и стабилизации отдельных параметров распределены следующим образом.microprocessor feed controller acts as a leader. It, on the basis of signals received from the unit for setting modes (welding voltage, feed rate, pulse frequency and time parameters of the welding cycle), generates a switching cycle for actuators and transmits to the rectifier microprocessor controller as a slave the signals for setting the welding voltage and its pulse frequency, as well as a signal inclusion on welding. The functions for setting and stabilizing individual parameters are distributed as follows.

Микропроцессорный регулятор подающего механизма обеспечивает:The microprocessor control of the feed mechanism provides:

- программное управление циклом сварки, то есть последовательностью и длительностью включения всех исполнительных устройств (газового клапана, привода подачи и выпрямителя), а также изменением в процессе сварки параметров подачи газа, проволоки и тока;- software control of the welding cycle, that is, the sequence and duration of switching on all actuators (gas valve, feed drive and rectifier), as well as changes in the parameters of gas supply, wire and current during welding;

- стабилизацию скорости подачи электродной проволоки и сварочного тока.- stabilization of the feed speed of the electrode wire and welding current.

Микропроцессорный регулятор выпрямителя обеспечивает:The microprocessor regulator of the rectifier provides:

- стабилизацию за счет обратных связей как напряжения дуги, так и сварочного напряжения, усредненного за несколько циклов дугового разряда и коротких замыканий каплями;- stabilization due to feedbacks of both arc voltage and welding voltage averaged over several cycles of arc discharge and short circuits with drops;

- параметрическую стабилизацию частоты переноса электродного металла при коротких замыканиях каплями на ванну.- parametric stabilization of the frequency of transfer of electrode metal during short circuits with drops on the bath.

Описание и работа полуавтомата поясняются с помощью следующих иллюстраций:The description and operation of the semiautomatic device are explained using the following illustrations:

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема полуавтомата.Figure 1 presents a functional block diagram of a semiautomatic device.

На фиг.2 даны графики напряжения U и тока I при сварке с короткими замыканиями.Figure 2 shows graphs of the voltage U and current I when welding with short circuits.

В таблице приведены результаты испытаний полуавтомата.The table shows the results of tests of a semiautomatic device.

Полуавтомат представляет собой технологический комплект, содержащий выпрямитель и подающий механизм, каждый с собственным микропроцессорным регулятором. Выпрямитель содержит трансформатор 1, The semiautomatic device is a technological kit containing a rectifier and a feeding mechanism, each with its own microprocessor controller. The rectifier contains a transformer 1,

блок высоковольтной подпитки 5, блок низковольтной подпитки 6, основной тиристорный блок 7 и микропроцессорный регулятор 8. Управляющие выходы 9, 10 и 11 микропроцессорного регулятора 8 соединены соответственно с управляемыми входами основного тиристорного блока 7, блока низковольтной подпитки 6 и блока высоковольтной подпитки 5. Выводы 2, 3, и 4 вторичных обмоток трехфазного понижающего трансформатора 1 соединены соответственно с входами блока высоковольтной подпитки 5, блока низковольтной подпитки 6 и основного тиристорного блока 7. Выходы блока высоковольтной подпитки 5, блока низковольтной подпитки 6 и основного тиристорного блока 7 объединены друг с другом и соединены с внешним зажимом 12 выпрямителя. Внешний зажим 12 сварочным кабелем 13 соединен с входным зажимом 14 подающего механизма. Внешний зажим 12 либо входной зажим 14 через датчик напряжения 15 соединены с измерительным входом 16 микропроцессорного регулятора 8 выпрямителя.high-voltage make-up unit 5, low-voltage make-up unit 6, main thyristor unit 7 and microprocessor controller 8. The control outputs 9, 10 and 11 of the microprocessor controller 8 are connected respectively to the controlled inputs of the main thyristor unit 7, low-voltage make-up unit 6 and high-voltage make-up unit 5. Conclusions 2, 3, and 4 secondary windings of a three-phase step-down transformer 1 are connected respectively to the inputs of the high-voltage make-up block 5, the low-voltage make-up block 6 and the main thyristor block 7. The outputs of the unit High-voltage make-up 5, low-voltage make-up block 6 and the main thyristor block 7 are combined with each other and connected to the external clamp 12 of the rectifier. An external terminal 12 is connected by a welding cable 13 to the input terminal 14 of the feed mechanism. An external terminal 12 or an input terminal 14 through a voltage sensor 15 is connected to the measuring input 16 of the microprocessor controller 8 of the rectifier.

Подающий механизм имеет в своем составе привод подачи 18, содержащий двигатель 19 для подачи проволоки 20 роликами 21, датчик тока 22, газовый клапан 23, блок задания режимов 24, а также микропроцессорный регулятор 25. Горелка 26 гибким шлангом 27 соединена с подающим механизмом, причем от входного зажима 14 к ней подается ток, от привода подачи 18 - проволока, а через газовый клапан 23 - защитный газ. Управляющая кнопка 28 горелки 26 соединена с первым установочным входом 29 микропроцессорного регулятора 25. Выход блока задания режимов 24 соединен со вторым установочным входом 30 микропроцессорного регулятора 25. Второй управляющий выход 31 микропроцессорного регулятора 25 соединен с входом газового клапана 23, третий управляющий выход 33 соединен с входом привода подачи 18, а первый управляющий выход 35 с входом 17 микропроцессорного регулятора 8 выпрямителя. Привод подачи 18 электродной проволоки имеет в качестве основы коллекторный двигатель 19, причем якорные обмотки двигателя The feed mechanism includes a feed drive 18, comprising a motor 19 for feeding wire 20 with rollers 21, a current sensor 22, a gas valve 23, a mode setting unit 24, and a microprocessor controller 25. The burner 26 is connected by a flexible hose 27 to the feed mechanism, moreover current is supplied to it from the input terminal 14, wire is supplied from the feed drive 18, and shielding gas is supplied through the gas valve 23. The control button 28 of the burner 26 is connected to the first installation input 29 of the microprocessor controller 25. The output of the mode setting unit 24 is connected to the second installation input 30 of the microprocessor controller 25. The second control output 31 of the microprocessor controller 25 is connected to the input of the gas valve 23, the third control output 33 is connected to input drive feed 18, and the first control output 35 with the input 17 of the microprocessor controller 8 of the rectifier. The electrode wire feed drive 18 has a collector motor 19 as a basis, and the motor windings are anchor

являются входом привода подачи 18, а измерительная цепь ЭДС якоря - выходом, который соединен с первым измерительным входом 32 микропроцессорного регулятора 25. Второй измерительный вход 34 микропроцессорного регулятора 25 соединен с выходом датчика тока 22. Объединенные выходы блока 5 высоковольтной подпитки, блока 6 низковольтной подпитки и основного тиристорного блока 7, внешний зажим 12 выпрямителя, сварочный кабель 13, входной зажим подающего механизма 14, гибкий шланг 27 и горелка 26 образуют силовую цепь питания сварочной дуги. Таким образом, датчик тока 22 измеряет ток в силовой цепи, а датчик напряжения 15 - напряжение в силовой цепи.are the input of the feed drive 18, and the measuring circuit of the EMF of the armature is the output, which is connected to the first measuring input 32 of the microprocessor controller 25. The second measuring input 34 of the microprocessor controller 25 is connected to the output of the current sensor 22. The combined outputs of the high-voltage make-up block 5, the low-voltage make-up block 6 and the main thyristor unit 7, the external clamp 12 of the rectifier, the welding cable 13, the input clamp of the feed mechanism 14, the flexible hose 27 and the torch 26 form the power supply circuit of the welding arc. Thus, the current sensor 22 measures the current in the power circuit, and the voltage sensor 15 measures the voltage in the power circuit.

Предварительно подают сетевое напряжение на трансформатор 1, в результате чего появляется пониженное трехфазное напряжение на выводах 2, 3 и 4 вторичных обмоток, а также напряжение питания микропроцессорных регуляторов 8 и 25. Затем осуществляют ввод параметров режима сварки. Возможна независимая друг от друга настройка отдельных параметров или синергетическая, то есть взаимоувязанная настройка этих же параметров в соответствии с математической моделью процесса.Pre-supply voltage to the transformer 1, resulting in a reduced three-phase voltage at the terminals 2, 3 and 4 of the secondary windings, as well as the supply voltage of the microprocessor controllers 8 and 25. Then enter the parameters of the welding mode. It is possible to independently adjust individual parameters or synergistic, that is, interconnected adjustment of the same parameters in accordance with the mathematical model of the process.

При независимой настройке с использованием блока задания режимов 24 на вход 30 микропроцессорного регулятора 25 подают заданные значения сварочного напряжения U_св, частоты импульсов f_и, скорости подачи электродной проволоки V_п и всех временных интервалов цикла: подачи газа до сварки t₁, установления процесса t₂, растяжки дуги t₃ и подачи газа после сварки t₄. С выхода 35 микропроцессорного регулятора 25 подающего механизма передаются на вход 17 микропроцессорного регулятора 8 выпрямителя сигналы задания сварочного напряжения U_св и частоты импульсов f_и. Впоследствии эти настройки могут быть занесены в память микропроцессорного регулятора 25 и использоваться при синергетическом задании режимов.When independently configured using the mode setting unit 24, the input 30 of the microprocessor controller 25 is supplied with the set values of the welding voltage U _cw , the pulse frequency f _and , the wire feed speed V _p and all time intervals of the cycle: gas supply before welding t ₁ , establishment of the process t ₂ , arc stretching t ₃ and gas supply after welding t ₄ . From the output 35 of the microprocessor controller 25 of the feeding mechanism, signals for setting the welding voltage U _sv and pulse frequency f _and are transmitted to the input 17 of the microprocessor controller 8 of the rectifier. Subsequently, these settings can be stored in the memory of the microprocessor controller 25 and used for synergistic setting of modes.

При синергетической настройке с использованием блока задания режимов 24 сигналами на вход 30 микропроцессорного регулятора 25 When synergistic settings using the block settings mode 24 signals to the input 30 of the microprocessor controller 25

подающего механизма задают исходные условия процесса сварки (диаметр электродной проволоки d_э, сила тока I_св, тип проволоки - сплошная или порошковая, вид защитного газа). По заложенной в памяти микропроцессорного регулятора 25 математической модели он вычисляет и далее использует при настройке ранее названные параметры процесса U_св, f_и, V_п, а также t₁-t₄.the feed mechanism set the initial conditions of the welding process (diameter of the electrode wire d _e , current I _st , type of wire - solid or powder, type of protective gas). According to the mathematical model stored in the memory of the microprocessor controller 25, he calculates and then uses the previously mentioned process parameters U _sv , f _and , V _p , as well as t ₁ -t ₄ when tuning.

Для начала сварки нажимают на управляющую кнопку 28 на горелке 26, в результате чего по сигналу на входе 29 микропроцессорного регулятора 25 подающего механизма начинается выполнение заранее настроенного цикла сварки. При механизированной сварке сплошной проволокой в активном газе цикл состоит из следующих этапов:To start welding, press the control button 28 on the torch 26, as a result of which, at a signal at the input 29 of the microprocessor controller 25 of the feed mechanism, a predetermined welding cycle is started. In mechanized solid wire welding in active gas, the cycle consists of the following steps:

- сигналом с выхода 31 включается газовый клапан 23 - идет подача газа до сварки;- a signal from the output 31 turns on the gas valve 23 - there is a gas supply before welding;

- сигналом с выхода 33 пускается двигатель подачи 19 на низкой начальной скорости; сигналом с выхода 35 на вход 17 микропроцессорного регулятора 8 включается выпрямитель, при этом с выходов 11, 10 и 9 запускаются соответственно блок высоковольтной подпитки 5, блок низковольтной подпитки 6 и основной тиристорный блок 7 при повышенном начальном напряжении - возникает режим короткого замыкания, а затем дуговой разряд - по сигналу датчика тока 22 микропроцессорный регулятор 25 увеличивает напряжение на выходе 33, в результате чего двигатель подачи 19 увеличивает скорость подачи проволоки до настроенного значения; микропроцессорный регулятор 8 сигналом на выходе 9 переводит основной тиристорный блок 7 в режим с настроенным сварочным напряжением - завершилось установление процесса;- a signal from the output 33 starts the feed engine 19 at a low initial speed; a signal from the output 35 to the input 17 of the microprocessor controller 8 turns on the rectifier, while from the outputs 11, 10 and 9, respectively, the high-voltage make-up block 5, the low-voltage make-up block 6 and the main thyristor block 7 are started with an increased initial voltage - a short circuit mode occurs, and then arc discharge - at the signal of the current sensor 22, the microprocessor controller 25 increases the voltage at the output 33, as a result of which the feed motor 19 increases the wire feed speed to the set value; microprocessor regulator 8 with a signal at the output 9 puts the main thyristor unit 7 in the mode with the adjusted welding voltage - the process has been completed;

- идет сварка;- welding is in progress;

- при переключении кнопкой 28 сигнала на входе 29 микропроцессорный регулятор 25 начинает завершение процесса; сигналом с выхода 33 останавливается двигатель подачи 19, но ток и газ продолжают подаваться в горелку 26 для обеспечения растяжки дуги, предотвращающей - when the button 28 switches the signal at the input 29, the microprocessor controller 25 starts the completion of the process; the signal from the output 33 stops the feed motor 19, but the current and gas continue to be supplied to the burner 26 to ensure stretching of the arc, preventing

приваривание проволоки к шву; с выходов 11, 10 и 9 микропроцессорного регулятора 8 дается команда на выключение блока высоковольтной подпитки 5, блока низковольтной подпитки 6 и основного тиристорного блока 7 - завершилась растяжка дуги;welding the wire to the seam; from the outputs 11, 10 and 9 of the microprocessor controller 8, a command is given to turn off the high-voltage make-up block 5, the low-voltage make-up block 6 and the main thyristor block 7 - the arc stretching is completed;

- идет подача газа после сварки, затем сигналом на выходе 31 микропроцессорного регулятора 25 выключается газовый клапан 23 - сварка окончена.- there is a gas supply after welding, then a signal at the output 31 of the microprocessor controller 25 turns off the gas valve 23 - welding is completed.

Микропроцессорный регулятор 25 подающего механизма выступает в роли ведущего по отношению к микропроцессорному регулятору 8 выпрямителя, за счет чего и достигается согласованное управление сварочным процессом. Кроме того, микропроцессорный регулятор 25 подающего механизма обеспечивает стабилизацию скорости подачи и сварочного тока.The microprocessor regulator 25 of the feeding mechanism acts as a rectifier leading to the microprocessor regulator 8, due to which coordinated control of the welding process is achieved. In addition, the microprocessor controller 25 of the feed mechanism provides stabilization of the feed rate and welding current.

В основе контура стабилизации скорости подачи находится привод подачи 18, содержащий коллекторный двигатель подачи 19, на якорь которого подается выпрямленное напряжение с выхода 33 микропроцессорного регулятора 25. Стабилизация скорости подачи обеспечивается за счет обратной связи по ЭДС якоря двигателя 19, поскольку ЭДС пропорциональна частоте вращения. Сигнал обратной связи подается на 32 микропроцессорного регулятора 25, где сравнивается с сигналом задания. Итогом сравнения является изменение на выходе 33 сигнала, который подается на двигатель подачи 19, восстанавливая частоту вращения до настроенного значения.At the heart of the feed stabilization loop is a feed drive 18 containing a feed motor 19, to the armature of which a rectified voltage is supplied from the output 33 of the microprocessor controller 25. Stabilization of the feed speed is provided by feedback on the EMF of the armature of the motor 19, since the EMF is proportional to the speed. The feedback signal is fed to the 32 microprocessor controller 25, where it is compared with the reference signal. The result of the comparison is a change in the output 33 of the signal, which is fed to the feed motor 19, restoring the speed to a configured value.

Контур стабилизация скорости подачи обеспечивает одновременно и стабилизацию сварочного тока, который в системе саморегулирования дуги прямо пропорционален скорости подачи. Поэтому возможна синергетическая настройка режима с заданием по входу 30 микропроцессорного регулятора 25 значений диаметра проволоки d_э и тока I_св, по которым микропроцессорный регулятор 25 вычисляет заданное значение скорости подачи V_п.The stabilization of the feedrate speed simultaneously provides stabilization of the welding current, which in the arc self-regulation system is directly proportional to the feedrate. Therefore, a synergistic setting of the mode is possible with the input 30 of the microprocessor controller 25 setting the wire diameter d _e and current I _sv , according to which the microprocessor controller 25 calculates the set value of the feed rate V _p .

Контур стабилизации сварочного тока содержит датчик 22 тока, сигнал с которого поступает на вход микропроцессорного регулятора 25, где сравнивается с сигналом задания из блока задания режимов 24, поступающим на вход 30. Итогом сравнения этих сигналов является изменение сигнала на выходе 33 и изменение частоты вращения двигателя подачи 19 с целью восстановления сварочного тока.The welding current stabilization circuit contains a current sensor 22, the signal from which is fed to the input of the microprocessor controller 25, where it is compared with the reference signal from the mode setting unit 24 supplied to input 30. The result of the comparison of these signals is a change in the signal at output 33 and a change in the engine speed feed 19 to restore the welding current.

Основной тиристорный блок 7 получает пониженное трехфазное напряжение трансформатора 1 от выхода 4 вторичных обмоток, выпрямляет его, сглаживает и подает на зажим 12 выпрямителя. Настройка и стабилизация сварочного напряжения выполняются с помощью микропроцессорного регулятора 8. С этой целью сигнал задания напряжения на входе 17, полученный с выхода 35 микропроцессорного регулятора 25, сравнивается с фактическим напряжением на входе 16, полученным от датчика напряжения 15. Датчик напряжения 15 может получать сигнал с внешнего зажима 12 выпрямителя, образуя внутреннюю обратную связь по напряжению, или с входного зажима 14 подающего механизма, образуя внешнюю обратную связь по напряжению. Второе соединение предпочтительно при большом расстоянии от выпрямителя до подающего механизма, поскольку учитывает потери напряжения на длинном сварочном кабеле 13. По результату сравнения напряжений задания и обратной связи микропроцессорным регулятором 8 меняется сигнал с выхода 9, подаваемый на управляющие электроды вентилей основного тиристорного блока 7. В результате формируется жесткая вольтамперная характеристика выпрямителя, а при разных сигналах задания - семейство жестких характеристик с напряжением 15-25 В. На фиг.2 показаны типичные осциллограммы сварочных тока I и напряжения U, причем линией 38 изображена кривая тока основного тиристорного блока 7.The main thyristor unit 7 receives a reduced three-phase voltage of the transformer 1 from the output 4 of the secondary windings, rectifies it, smooths it and feeds to the terminal 12 of the rectifier. Adjustment and stabilization of the welding voltage is performed using a microprocessor controller 8. For this purpose, the voltage reference signal at the input 17 received from the output 35 of the microprocessor controller 25 is compared with the actual voltage at the input 16 received from the voltage sensor 15. The voltage sensor 15 can receive a signal from the external terminal 12 of the rectifier, forming an internal voltage feedback, or from the input terminal 14 of the feeding mechanism, forming an external voltage feedback. The second connection is preferable at a large distance from the rectifier to the feed mechanism, since it takes into account the voltage loss on the long welding cable 13. By comparing the voltage of the reference and feedback by the microprocessor controller 8, the signal from output 9 changes to the control electrodes of the valves of the main thyristor unit 7. B as a result, a rigid current-voltage characteristic of the rectifier is formed, and with different reference signals, a family of hard characteristics with a voltage of 15-25 V. Figure 2 shows ipichnye waveforms of welding current I and the voltage U, and line 38 shows the curve of the current the main thyristor unit 7.

Блок высоковольтной подпитки 5 получает пониженное трехфазное напряжение трансформатора 1 с выхода 2 вторичных обмоток, выпрямляет, сглаживает и подает его на внешний зажим 12 в случае необходимости по The high-voltage make-up block 5 receives a reduced three-phase voltage of the transformer 1 from the output 2 of the secondary windings, rectifies, smooths and feeds it to the external terminal 12, if necessary

команде с выхода 11 микропроцессорного регулятора 8. Блок высоковольтной подпитки 5 имеет крутопадающую вольтамперную характеристику с напряжением холостого хода 80-100 В и током короткого замыкания 10-30 А. Назначение блока - повышение устойчивости горения благодаря питанию дуги током в интервалах между включениями вентилей основного тиристорного блока 7. На фиг.2 показано, как на пульсирующий ток 38 основного тиристорного блока 7 накладываются импульсы тока 39 блока высоковольтной подпитки 5.command from the output 11 of the microprocessor controller 8. The high-voltage make-up block 5 has a steeply dropping current-voltage characteristic with an open circuit voltage of 80-100 V and a short-circuit current of 10-30 A. The purpose of the unit is to increase the stability of combustion by supplying an arc with a current in the intervals between switching on the main thyristor valves block 7. In figure 2 shows how the pulsed current 38 of the main thyristor block 7 superimposed pulses of current 39 of the block high-voltage make-up 5.

Блок низковольтной подпитки 6 получает пониженное трехфазное напряжение трансформатора 1 с выхода 3 вторичных обмоток, выпрямляет, сглаживает и подает его на внешний зажим 12 в случае необходимости по команде с выхода 10 микропроцессорного регулятора 8. Блок имеет жесткую вольтамперную характеристику с напряжением холостого хода 10-20 В и током короткого замыкания 100-300 А. Назначение блока - поддержание тока при коротком замыкании каплей на ванну в дополнение к току основного тиристорного блока 7, что способствует ускорению процесса короткого замыкания и быстрому восстановлению дугового разряда. На фиг.2 показано, как в момент короткого замыкания каплей, после провала до значения 40 тока основного тиристорного блока 7 следует импульс тока 41 блока низковольтной подпитки 6.The low-voltage make-up block 6 receives a reduced three-phase voltage of the transformer 1 from the output of the 3 secondary windings, rectifies, smoothes and feeds it to the external terminal 12, if necessary, upon command from the output 10 of the microprocessor controller 8. The block has a rigid current-voltage characteristic with an open circuit voltage of 10-20 V and a short circuit current of 100-300 A. The purpose of the unit is to maintain the current during a short circuit with a drop in the bath in addition to the current of the main thyristor unit 7, which helps to accelerate the short circuit process amykaniya and rapid recovery of the arc discharge. Figure 2 shows how, at the moment of short-circuiting a drop, after a dip to the current value of 40 of the main thyristor unit 7, a current pulse 41 of the low-voltage make-up block 6 follows.

В интервалах включенного состояния вентилей основного тиристорного блока 7 ни блок высоковольтной подпитки 5, ни блок низковольтной подпитки 6 дугу не питают, будучи закрыты более высоким напряжением основного тиристорного блока 7.In the intervals of the on state of the valves of the main thyristor unit 7, neither the high-voltage feed unit 5, nor the low-voltage feed unit 6 does not feed the arc, being closed by a higher voltage of the main thyristor unit 7.

Согласованное действие двух микропроцессорных регуляторов направлено на стабилизацию следующих параметров режима: ток, напряжение, частота и длительность капельного переноса и имеет целью получение спокойной невозмущенной сварочной ванной, легко управляемой сварщиком в любых пространственных положениях. При этом следует учитывать, что при механизированной сварке плавящимся электродом в The coordinated action of two microprocessor controllers is aimed at stabilizing the following parameters of the mode: current, voltage, frequency and duration of droplet transfer and aims to obtain a calm undisturbed weld pool, easily controlled by the welder in any spatial position. It should be borne in mind that in mechanized welding with a consumable electrode in

активных газах процесс имеет циклический характер. В нем регулярно перемежаются этапы горения дуги 36 длительностью 7-50 мс и этапы коротких замыканий 37 длительностью 1-10 мс (фиг.2). Поэтому микропроцессорный регулятор 8 обеспечивает как стабилизацию напряжения U_д на этапе горения дуги 36, так и усредненного за несколько этапов дугового разряда и коротких замыканий сварочного напряжения U_св. Постоянство собственно напряжения дуги U_д способствует устойчивости дугового разряда, а также стабилизации длины дуги и, следовательно, образованию одинаковых мелких капель до очередного переноса их в ванну. Поддержание на постоянном уровне сварочного напряжения U_св обеспечивает стабилизацию тепловыделения и, следовательно, равномерное плавление электродного и основного металла. Поэтому алгоритмом функционирования микропроцессорного регулятора 8 выпрямителя предусмотрены два вложенных цикла автоматического регулирования напряжения: внутренний - для стабилизации напряжения дуги, внешний - для стабилизации сварочного напряжения. Внутренний цикл по своей длительности Т_ц1 на порядок короче внешнего длительностью Т_ц2, а напряжение задания внутреннего цикла U_ц1, в статике равное U_д, на 2-3 В больше напряжения задания U_ц2 для внешнего, в статике равного U_св. Например, при сварке проволокой диаметром 1,2 мм в углекислом газе могут быть приняты такие настройки: для внутреннего цикла - Т_ц1=6,4 мс и U_ц1=20 В; для внешнего цикла - Т_ц1=51,2 мс и U_ц2=17 В.active gases the process is cyclical in nature. It regularly alternates the stages of burning of arc 36 with a duration of 7-50 ms and the stages of short circuits 37 with a duration of 1-10 ms (figure 2). Therefore, the microprocessor controller 8 provides both stabilization of the voltage U _d at the stage of burning of the arc 36, and averaged over several stages of the arc discharge and short circuits of the welding voltage U _sv . The constancy of the actual arc voltage U _d contributes to the stability of the arc discharge, as well as stabilization of the arc length and, consequently, the formation of the same small droplets before their next transfer to the bath. Maintaining a constant level of welding voltage U _sv ensures stabilization of heat generation and, therefore, uniform melting of the electrode and base metal. Therefore, the algorithm of operation of the microprocessor regulator 8 of the rectifier provides two nested cycles of automatic voltage regulation: internal - to stabilize the arc voltage, external - to stabilize the welding voltage. The inner loop in duration T _u1 external order of magnitude shorter duration T _n2 and the voltage reference U _u1 inner loop, in a static U _d equal, 2-3 volts greater U _q2 reference voltage for external, static U equal _{communication.} For example, when welding with wire with a diameter of 1.2 mm in carbon dioxide, the following settings can be taken: for the internal cycle - T _c1 = 6.4 ms and U _c1 = 20 V; for the external cycle - T _c1 = 51.2 ms and U _c2 = 17 V.

Регулярный перенос электродного металла обеспечивается благодаря программному импульсному изменению тока для стабилизации частоты коротких замыканий каплями, согласованной с естественной частотой образования мелких капель заданного размера. С этой целью микропроцессорным регулятором 8 выпрямителя периодически организуются пропуски во включениях одного из вентилей основного тиристорного блока 7. В результате в кривой тока (фиг.2) возникает провал 40, способствующий слиянию капли с ванной и началу короткого замыкания. Regular transfer of the electrode metal is ensured by the programmed pulsed current change to stabilize the frequency of short-circuit drops, consistent with the natural frequency of formation of small drops of a given size. To this end, the rectifier microprocessor controller 8 periodically organizes gaps in the inclusions of one of the valves of the main thyristor unit 7. As a result, a dip 40 occurs in the current curve (Fig. 2), which contributes to the droplet merging with the bath and the beginning of a short circuit.

Затем благодаря снижению напряжения основного тиристорного блока 7 в работу вступает блок низковольтной подпитки 6, обеспечивая пиковый импульс 41 тока короткого замыкания, который вместе с импульсом тока следующего вентиля основного тиристорного блока 7 способствует разрыву жидкой перемычки между каплей и электродом и переносу капли в ванну. При регулярном мелкокапельном переносе предотвращается затяжка короткого замыкания и облегчается последующее восстановление дугового разряда, что, в общем, повышает устойчивость сварочного процесса. В симметричной мостовой схеме выпрямления, используемой в основном тиристорном блоке 7, удается обеспечить импульсные воздействия с интервалами между ними длительностью 6,7; 10; 13,3 мс и т.д. с шагом 3,3 мс. Это соответствует частотам 150, 100, 75 Гц и т.д., что обеспечивает образование и перенос капель с диаметром, равным или меньшим диаметра электрода. Такой перенос считается мелкокапельным, особенно полезным при сварке в положениях, отличных от нижнего. Возможна стабилизация частоты переноса, при которой импульсные воздействия обеспечиваются не пропусками во включениях отдельных вентилей, а их задержанными включениями с большим углом управления, что также обеспечивает провал тока дуги и последующий пик тока короткого замыкания. В этом случае изменением угла управления тиристора можно выполнить более точную настройку пикового значения тока короткого замыкания в зависимости от диаметра электрода и других технологических условий.Then, due to a decrease in the voltage of the main thyristor unit 7, the low-voltage make-up unit 6 comes into operation, providing a peak short-circuit current pulse 41, which, together with the current pulse of the next valve of the main thyristor block 7, helps to break the liquid jumper between the drop and the electrode and transfer the drop to the bath. With regular small-drop transfer, the short circuit is prevented and the subsequent restoration of the arc discharge is facilitated, which, in general, increases the stability of the welding process. In a symmetrical rectification bridge circuit used in the main thyristor unit 7, it is possible to provide pulsed effects with intervals between them of 6.7; 10; 13.3 ms, etc. in 3.3 ms increments. This corresponds to frequencies of 150, 100, 75 Hz, etc., which ensures the formation and transfer of droplets with a diameter equal to or less than the diameter of the electrode. Such a transfer is considered to be small droplet, especially useful when welding in positions other than the lower one. It is possible to stabilize the transfer frequency at which the impulse actions are provided not by gaps in the switching of individual valves, but by their delayed switching with a large control angle, which also ensures a drop in the arc current and the subsequent peak of the short circuit current. In this case, by changing the control angle of the thyristor, it is possible to more accurately adjust the peak value of the short circuit current depending on the diameter of the electrode and other technological conditions.

В подтверждение эффективности полезной модели на технологическом комплекте, состоящем из тиристорного выпрямителя марки ВДУ-306МТ и подающего механизма марки ПДГО-512Т, была выполнена серия экспериментов с оценкой сварочных свойств по методике ГОСТ 25616-83: установление процесса, разбрызгивание металла и формирование шва. Сварка выполнялась на самых низких режимах из предписанных ГОСТом, в том числе в вертикальном положении. В дополнение к указанным свойствам оценивались по методике УГТУ-УПИ и другие, характеризуемые To confirm the efficiency of the utility model on the technological kit, consisting of a thyristor rectifier of the VDU-306MT brand and a feed mechanism of the PDGO-512T brand, a series of experiments was performed with the assessment of welding properties according to the GOST 25616-83 method: establishing the process, spraying the metal and forming the weld. Welding was performed at the lowest modes prescribed by GOST, including in a vertical position. In addition to the indicated properties, they were evaluated by the method of UGTU-UPI and others characterized by

объективными критериями: минимальные напряжение и ток устойчивого процесса, а также частота и длительность коротких замыканий каплями с характеристиками их регулярности. Результаты испытаний приведены в таблице (фиг.3). Видно, что благодаря согласованному управлению двух микропроцессорных регуляторов обеспечивается стабилизация параметров и достигается высокий уровень сварочных свойств, при снижении установленного напряжения на 1-4 В в сравнении с типичными режимами, обеспечивается надежное установление процесса, ограничивается разбрызгивание металла и достигается высокое качество формирования шва. Диапазон возможных режимов расширился вниз по напряжению на 3-6 В, а по току - в 1,5-3 раза. Обеспечивается регулярный мелкокапельный перенос с размером капель, равным или меньшим диаметра электрода.objective criteria: minimum voltage and current of a stable process, as well as the frequency and duration of short circuits with drops with the characteristics of their regularity. The test results are shown in the table (figure 3). It can be seen that due to the coordinated control of two microprocessor controllers, parameters are stabilized and a high level of welding properties is achieved, while reducing the set voltage by 1-4 V in comparison with typical modes, reliable process establishment is ensured, metal spatter is limited and a high quality of weld formation is achieved. The range of possible modes expanded downward in voltage by 3-6 V, and in current - by 1.5-3 times. A regular small-droplet transfer with droplet size equal to or smaller than the diameter of the electrode is provided.

Claims

1. A semiautomatic device for mechanized welding with a consumable electrode, consisting of a rectifier and a feeding mechanism, in which the rectifier contains a transformer, a main thyristor block, a low-voltage make-up block, a high-voltage make-up block, a voltage sensor, an external clamp, and a microprocessor controller, and a feed mechanism contains an input clamp, feed drive and gas valve, the external clamp of the rectifier is connected by a welding cable to the input clamp of the feed mechanism, which is connected with a flexible hose to the burner, these connections form a power supply circuit of the welding arc, and in the rectifier, the transformer with three power leads is connected respectively to the high-voltage feed unit, the low-voltage feed unit and the main thyristor unit, the first, second and third control outputs of the rectifier microprocessor controller are connected respectively to the controlled inputs of the high-voltage feed unit, the low-voltage unit make-up and main thyristor unit, outputs of the high-voltage make-up unit, low-voltage make-up unit and main shooting range the reversible unit are connected to each other and connected to the external clamp of the rectifier, the input of the voltage sensor is connected to the power circuit, and its output is connected to the measuring input of the microprocessor controller, and in the feed mechanism the feed drive is connected mechanically with a flexible hose for feeding the electrode wire, and the gas the valve is pneumatically connected to a flexible hose for supplying shielding gas, characterized in that for coordinating the control of actuators of the semiautomatic device, the feed mechanism also contains a mic a processor controller, wherein the first installation input of the microprocessor controller of the feed mechanism is connected to the burner control button, the second installation input is connected to the mode setting unit, the first control output is connected to the controlled input of the rectifier microprocessor controller, the second control output is connected to the gas valve input, and the third control output is connected with the input of the feed drive, and the first measuring input is connected to the output of the feed drive.

2. The semiautomatic device according to claim 1, characterized in that a current sensor is introduced into the arc power circuit, the output of which is connected to the second measuring input of the microprocessor controller of the feed mechanism.

3. The semiautomatic device according to claim 1, characterized in that the input of the voltage sensor is connected to the external clamp of the rectifier.

4. The semiautomatic device according to claim 1, characterized in that the input of the voltage sensor is connected to the input terminal of the feed mechanism.