SE441338B - Forfarande och anordning for pasvetsning av ett ytskikt med variabel sammansettning - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 8005057-8 2 av dessa material till smältbadet. Vid stegvis ändring av den kemiska sammansättningen av det skikt, som skall pâsvetsas, måste den mängd legeringsgrundämnen, som skall införas, enligt detta kända förfarande sträva till oändlighet, medan införingstiden för dessa grund- ämnen måste sträva till noll, vilket inte är reellt.

En anordning för påsvetsning av ett ytskikt med variabel sammansättning är känd (jmf exempelvis tidskrif- ten "Automaticheskaja svarka", 1978, nr. 3 s. 59-60), vilken gör det möjligt att vid påsvetsningen ändra till- förselhastigheten för elektrod- och tillsatsmaterialen.

Denna kända anordning innefattar en påverkningsmekanism för tillförsel av elektrod- och tillsatsmaterial, som är kopplad till en styrenhet, vilken är påverkbar av en enhet för reglering av pâsvetsningsförhållanden via en programstyrd, till en jämförelseanordning kopplad anordning.

Vid denna kända anordning är reglermöjligheterna för övergångszonens dimensioner även begränsade, eftersom dessa kända anordningars funktionella möjligheter är begränsade av den kända processtekniken.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för påsvetsning av ett ytskikt med variabel sammansättning, vilka gör det möjligt att genom skapande av lämpliga betingelser för motsvarande ändring av den kemiska samman- sättningen hos det skikt, som skall pâsvetsas, under en förhållandevis kort tidsperiod minska övergángszonens dimensioner och följaktligen förbättra påsvetskvaliteten.

Detta uppnås medelst ett förfarande för påsvetsning av ett ytskikt med variabel sammansättning, vid vilket man inmatar minst tvâ legeringsmaterial i smältbadet och ändrar ett inbördes mängdförhållande mellan dessa material, varvid man, enligt uppfinningen, ändrar mängden legeringsgrundämnen jämfört med den erforderliga mängden i respektive partier av det skikt, som skall pâsvetsas, inom gränserna av mellan 0,01 och 20 %, då legeringsgraden 10 15 20 25 30 35 8005057-8 3 minskar, och inom gränserna av mellan 0,01 och 100 %, när legeringsgraden ökar, och håller denna mängd konstant under ett tidsintervall, som bestämmes av sambandet där V är smältbadets volym, v påsvetshastigheten, A tvärsnittsytan hos det skikt, som skall påsvetsas, Cl i smältbadet och ändrats i förhållande till den erforder- den mängd legeringsgrundämnen, som skall införas liga mängden, C2 den ursprungliga mängd legeringsgrundämnen, som skall införas i smältbadet, varvid ändringen påbörjas från och med denna mängd C2, G3 skikt, som skall påsvetsas (i den blivande pásvetsen), den önskade mängden legeringsqrundämnen i det varefter man ändrar mängden legeringsgrundämnen tills denna blivit lika med den önskade.

Ett sådant förfarande gör det möjligt att framställa en pâsvets, som uppvisar minsta möjliga skillnader mellan den önskade och den verkliga ändringskaraktären för den kemiska sammansättningen och följaktligen för egen- skaperna genom att man kunnat minska övergångszonens dimensioner.

Sådana grundämnen som kol kan väsentligt ändra egenskaperna hos påsvetsen av metall, även om ändringen i kolhalten i påsvetsen är ringa.

Detta har bestämt valet av en minimigräns av 0,01 % för halten legeringsgrundämnen i elektrod- eller tillsats- materialet.

Andra legeringsgrundämnen exempelvis krom, nickel ändrar väsentligt egenskaperna hos pâsvetsen av metall, när krom- respektive nickelhalten i påsvetsen är hög.

Man har därför valt en maximigräns av 20 % och 100 % för halten legeringsgrundämnen, ifall legeringsgraden måste minskas respektive ökas. Dimensionerna hos övergångs- fišoa QUaLf-:r'f_ 10 15 20 25 30 35 8005057-8 4 zonen kan vid en ökning eller minskning av legeringsgraden minskas mest effektivt, ifall halten legeringsgrundämne i en av elektroderna är 100 % respektive 0,01 %.

Ifall ändringskaraktären för den kemiska sammansätt- ningen skiljer sig från en stegvis sådan, uppdelas samman- sättningsvariationskurvan i separata avsnitt, över vilka man stegvis ändrar den kemiska sammansättningen från den ena till den andra, varvid sammansättningsändrings- frekvensen bör väljas i beroende av kurvans karaktär och den önskade noggrannheten i överensstämmelsen mellan den äkta sammansättningen och den önskade.

För genomförande av förfarandet används en anordning enligt föreliggande uppfinning för påsvetsning av ett l ytskikt med variabel sammansättning, vilken anordning i innefattar en påverkningsmekanism för matning av elektrod- V och tillsatsmaterial, som är kopplad till en styranordning, som är påverkbar av en enhet för reglering av påsvetsnings- förhållanden via en programstyrd, till en jämförelseanord- ning (en jämförare) kopplad anordning, varvid anordningen, enligt uppfinningen, är försedd med en adderings- och deriveringskrets, en spänningsbegränsare, en kommuterings- anordning och en aperiodisk krets, medan adderings~ och deriveringskretsen är kopplad till den programstyrda anordningens utgång och spänningsbegränsaren, vars utgång över den av jämföraranordningen styrbara kommuteringsanord- ningen är kopplad till den aperiodiska kretsen och styr- anordningen för styrning av pâverkningsmekanismen, varvid kommuteringsanordningens båda andra ingångar är anslutna till enheten för reglering av påsvetsningsförhållanden, medan den aperiodiska kretsens utgång är kopplad till jämföraranordningen.

En dylik utformning av anordningen för påsvetsning av ett ytskikt med variabel sammansättning gör det möjligt att genom att denna anordning är försedd med den aperiodiska, smältbadet simulerande kretsen beakta de betingelser, som bestämmer övergångszonens dimensioner, och följaktligen reglera mängden legeringsgrundämnen inom sådana gränser, 10 15 20 25 30 35 ____................ n.. och en halt C av legeringsgrundämnen i % 8005057-8 5 vid vilka övergångszonens dimensioner kan göras mindre.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvis- ning till bifogade ritning, på vilken fig 1 visar en kurva över ändringen i halten legeringsgrundämnen i det påsvetsade skiktet (påsvetsen), fíg 2 visar ett blockschema över anordningen enligt uppfinningen och fig 3 visar ett elektriskt kopplingsschema över anordningen enligt uppfinningen.

I fig 1, där tiden t är avsatt längs abskissan är avsatt längs ordinatan, representerar kurvor I och II en ändringskarak- tär för halten legeringsgrundämnen i påsvetsen, när legeringsgraden ändras stegvis från C2 till C3 respektive från C2 till Cl. En medelst en fet linje visad kurva III representerar ändringskaraktären för halten legerings~ grundämnen i påsvetsen, när legeringsgraden ökar tills den överstigit den erforderliga och blivit lika med Cl under tidsintervallet t, varefter den mängd legerings- grundämnen, som skall införas i smältbadet, minskas till C3.

Genomförandet av förfarandet enligt föreliggande uppfinning belyses medelst följande exempel.

Exempel.

Man påsvetsar ett nödvändigt skikt medelst två elektroder med olika kemisk sammansättning, dvs en elekrod l av olemnat stål med låg kolhalt och en elektrod 11 av höglegerat stål med låg kolhalt, som innehåller 25 % krom och 13 % nickel. Genom ändring av förhållandet mellan elektrodernas matningshastigheter (den sammanlagda matningshastigheten hålles konstant) reglerar man krom- och nickelhalten i påsvetsen inom gränserna av från 0 till 25 % Antag att man vid påsvetsningen önskar att tvärt respektive från 0 till 13 %. ändra kromhalten i det skikt, som skall påsvetsas, från 0 till 10 %. Om man i den önskade tidpunkten ändrar matningshastighetsförhàllandet __Ã__i mellan 8lektr0åern& v II POOR QUALIT' 10 15 20 25 30 35 (I och II ändras till det önskade, dvs till 8005057-8 6 från l:l till 0,6 : 1, är ändringstiden för kromhalten i påsvetsen från 0 till 9,5 % i det närmastelika med 6 s, medan övergångszonens längd är 6 cm. Ifall krom- halten ändras från 0 till 9,9 %, är ändringstiden och övergångszonens längd lika med 9 s respektive 9 cm.

För att göra övergången (det transienta förloppet) snabbare införes i smältbadet per tidsenhet inte 60 % av elektrodens l material och 40 % av elektrodens II material utan 0 % av elektrodens I material och 100 % av elektrodens II material tills kromhalten i det skikt, som skall påsvetsas (i pâsvetsen) blivit lika med l0 %, varefter matningshastighetsförhållandet mellan elektroderna VI = o,e=1.

II V Det tidsintervall legeringen genomföres vid extrem- a halterna legeringsgrundämnen (vid maximi- eller minimihal~ ten legeringsgrundämnen), och följaktligen det transienta förloppets tid t är lika med där V är smältbadets volym, v på påsvetshastigheten, A tvärsnittsytan hos det skikt, som skall påsvetsas, cl I i smältbadet och som ändrats i förhållande till den 1 den mängd legeringsgrundämnen, som skall införas önskade mängden, C2 den ursprungliga mängd legeringsgrundämnen, vilken skall införas i smältbadet och från vilken ändringen påbörjas, C3 den önskade mängden (halten) legeringsgrundämnen i det skikt, som skall påsvetsas.

I detta fall blir övergångszonens längd lika med l cm.

Detta exempel visar, att man genom att öka legerings- graden tills denna endast blivit 2,5 gånger högre än den önskade legeringsgraden under ett tidsintervall av t = 1 s - 10 15 20 25 30 35 8005057-8 7 kan man minska övergångszonens längd med 6-9 gånger.

Det är uppenbart, att man i detta fall inte kan göra legeringsgraden högre än 2,5 gånger den extremala, om den sammanlagda matningshastigheten för elektroderna måste hållas konstant. Detta innebär med andra ord, att legerings- tiden (inlegeringstiden) vid extremhalterna legeringsgrund- ämnen bestämmes av smältbadets volym, tvärsnittsytan hos det skikt, som skall påsvetsas, påsvetshastigheten, maximi- halten önskat grundämne i elektrod- och legeringsmaterialet och det önskade variationsområdet för halten av detta grund- ämne i pàsvetsen.

Anordningen för genomförandet av förfarandet enligt föreliggande uppfinning innefattar (se det i fig 2 visade blockschemat) en enhet l för reglering av påsvetsningsför- hâllanden, som är avsedd att förinställa en sammanlagd flödeshastighet för inmatning av legeringsgrundämnen i smältbadet och som vid denna utföringsform av uppfinningen utgöres av en reglerbar spänningsdelare (fig 3), och en programstyrd, till enhetens l utgång kopplad anordning 2. Den programstyrda anordningen 2 kan utföras på basis av foto-, induktiva och andra omvandlare. Den program- styrda anordningens 2 utgång är kopplad till en jämförare 3 och en adderings- och deriveringskrets 4, vars utgång är kopplad till ingångar hos en reglerbar spänningsbegrän- sare 5, som är páverkbar av en utsignal från enheten l.

Spänningsbegränsarens 5 utgång är över en kommuterings- anordning 6 kopplad till ingångar hos en enhet 7, som ut- göres av en aperiodisk krets eller länk. Anordningen enligt uppfinningen innefattar dessutom en styranordning 8 för styrning av funktionen av en påverkningsmekanism 9. Enheten 7 är också kopplad till jämföraranordningen 3. Enheterna 3, 4, 5 och 7 är vid denna utföringsform av uppfinningen baserade på operationsförstärkare (fig 3). Anordningen 8 kan utgöras av en på tyristorer, transistorer, magnetiska förstärkare och andra komponenter baserad drivanordning, medan påverkningsmekanismen 9 utgöres av ett motsvarande antal elektriska motorer i beroende av antalet elektroder 10 15 20 25 30 35 -reglerbara spänningsbegränsaren 5, som begränsar 8005057-8 8 eller en föredragen utföringsform av denna mekanism.

Anordningen enligt uppfinningen fungerar på följande sätt. När adderings- och deriveringskretsens 4 ingång matas från den programstyrda anordningen 2 med en signal Ul, vars extremamplituder är proportionella mot de medelst enheten l förinställda påsvetsningsförhållandena, alstras en signal U2 (fig 2 och 3) över kretsens 4 utgång. Signalen U1 matas samtidigt till jämföraranordningen 3. Signalen U från kretsens 4 utgång överföres till ingången hos den 2 signalen U2 till den nivå (den amplitud), som är proportionell mot de av enheten l förinställda påsvetsningsförhållandena.

En signal U3 över spänningsbegränsarens 5 utgång är endast lika med signalen U2 innan begränsnhkæn påbörjas, varvid vid en fortsatt ändring i signalen U2 förblir signalens U3 amplitud lika med den extremala. Signalen U3 matas där- efter till den aperiodiska, smältbadet simulerande kretsen 7. En signal U4 från kretsens 7 utgång överföres till jämföraranordningens 3 andra ingång. Innan signalens U2 begränsing påbörjas, är signalerna U1 och U4, som matas till jämförarens 3 ingångar, lika med varandra, varigenom en nyttig signal inte uppträder över jämförarens 3 utgång.

Ifall den över kretsen 4 tillhandahållna summa av den deriverade signalen och den efter programmet förin- ställda signalen, som är lika med U2 och proportionell mot den önskade legeringsgraden, överskrider den reella tillförselkapaciteten av drivanordningarna för tillförsel av legeringsgrundämnen och den möjliga maximimängd legerings- material, som skall införas i smältbadet, börjar signalen U2 begränsas medelst spänningsbegränsaren 5. Signalen U4 är i detta fall inte lika med signalen Ul, varför över jämförarens 3 utgång alstras en signal U5, vars polaritet motsvarar förtecknet av skillnaden mellan signalerna Ul och U4.

Signalen U5 påverkar funktionen av kommuteringsanord- ningen 6, som bortkopplar enhetens 7 ingång från spännings- begränsarens 5 utgång och kopplar den till enheten l. Från LH 10 8005057-8 9 enhetens 1 utàngar matas signaler U6 och U7, i beroende av signalens U5 polaritet, till enhetens 7 och styranord- ningens 8 ingångar. Signalernas U6 och U7 amplituder är lika med de signaler, som erfordras för att kunna säker- ställa extremvärdena för tillförselhastigheten för lege- ringsmaterial (exempelvis minimi- eller maximivarvtalet hos de eleküiäfiamotorerna för frammatning av elektroder).

Det tidsintervall legeringsgrundämnena införes i smält- badet medextremhastigheten, bestämmes av den tid källan för signalerna U6 och U7 är kopplad till enheten 7 och fortgår tills den verkliga legeringsgraden bringats till överensstämmelse med den önskade legeringsgraden, varefter enhetens 7 ingång på nytt kopplas till utgången från spänningsbegränsaren 5.

'Poon QUAmr

Claims (2)

10 15 20 25 30 8005057-8 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för påsvetsning av ett ytskikt med variabel sammansättning, vid vilket man inför minst två legeringsmaterial i smältbadet och ändrar ett inbördes mängdförhållande mellan dessa material, k ä n n e t e c k - n a t av att man ändrar mängden legeringsgrundämnen jäm- fört med den önskade mängden i respektive partier av det skikt, som skall påsvetsas, inom gränserna av mellan 0,01 och 20 eller mellan o,ol graden måste minskas respektive ökas, och håller denna mängd konstant under ett tidsintervall, som bestämmes av % U. 'ü och 100 %, när legerings- sambandet där V är smältbadets volym, v påsvetshastigheten, A tvärsnittsytan hos det skikt, som skall påsvetsas, Cl i smältbadet och som ändrats i förhållande till den öns- den mängd legeringsgrundämnen, som skall införas kade mängden, C2 den ursprungliga mängd legeringsgrundämnen, vilken skall införas i smältbadet och från vilken ändringen på- börjas, Ca som skall påsvetsas, den önskade mängden legeringsgrundämnen i det skikt, varefter man ändrar mängden legeringsgrundämnen tills denna blivit lika med den önskade.

2. Anordning för genomförande av förfarandet enligt patentkravet 1, vilken innefattar en påverkningsmekanism (9) för tillförsel av elektrod- och tillsatsmaterial, som är kopplad till en styranordning (8), som är påverkbar av en enhet (1) för reglering av påsvetsningsförhållanden via en programstyrd anordning (2), som är kopplad till en jämföraranordning (3), k ä n n e t e c k n a d av 10 8005057-8 ll att den är försedd med en adderings- och deriveringskrets (4), en spänningsbegränsare (5), en kommuteringsanordning (6) och en aperiodisk krets (7), varvid adderings- och deriveringskretsen (4) är kopplad till den programstyrda anordningens (2) utgång och spänningsbegränsaren (5), vars utgång över den av jämföraren (3) pàverkbara kommuterings- anordningen (6) är kopplad till den aperiodiska kretsen (7) och styranordningen (8) för styrning av påverknings- mekanismen (9), varvid kommuteringsanordningens (6) båda andra ingångar är kopplade till enheten (1) för reglering av påsvetsningsförhållanden, medan den aperiodiska kretsens (7) utgång är kopplad till jämföraren (3). *Poon QUALm