SK147498A3 - Method for controlling arc welding process with consumable electrode in an gaseous protection with aim to secure constant distance of welding torch from basic material - Google Patents

Description

Spôsob riadenia oblúkového zváracieho procesu s odtavujúcou sa elektródou v plynovej ochrane za účelom zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od základného materiálu

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu riadenia oblúkového zváracieho procesu s odtavujúcou sa elektródou v plynovej ochrane (zváranie GMA) so skratovým prenosom kovu z elektródy do zvarového kúpeľa za účelom zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od základného materiálu.

V snahe dosahovať kvalitné zvarové spoje konštantných úžitkových vlastností pri zváraní GMA je potrebné zabezpečiť konštantné parametre a podmienky zvárania počas celej realizácie zváracieho procesu. V reálnych podmienkach zvárania však do zváracieho procesu vstupuje celý rad rôznych polohových poruchových veličín, ktorých vznik a intenzita pôsobenia je ovplyvňovaná najmä nepresnosťami prípravy zvarových hrán, odchýlkami v upínaní a polohovaní zváraných dielcov, tepelnými deformáciami dielcov počas zvárania a pod. Základnou požiadavkou pri strojnom oblúkovom zváraní GMA je preto zaistenie konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od povrchu základného materiálu pozdĺž celého zvarového spoja. Vzdialenosť horák-materiál možno definovať predovšetkým vzdialenosťou konca kontaktnej špičky od povrchu základného materiálu. Na tejto veličine je totiž závislý výlet elektródy / a dĺžka zváracieho oblúka, ktoré v značnej miere ovplyvňujú stabilitu horenia oblúka, šírku plazmového lúča v mieste zvarového kúpeľa, hĺbku závaru a formovanie zvarovej húsenice.

Doterajší stav techniky

Doterajšie spôsoby strojného oblúkového zvárania GMA riešia problém polohovania horáka voči povrchu základného materiálu mechanizmami,

-2ktoré nedokážu korigovať polohové poruchové veličiny v reálnom čase, t.j. počas zváracieho procesu. Vo všeobecnosti ide totiž iba o voľne programovateľné polohovacie mechanizmy, ktoré nie sú vybavené adaptívnym polohovým korekčným systémom.

Polohovanie zváracieho horáka voči základnému materiálu pri strojnom . · oblúkovom zváraní GMA predstavuje značný technický problém. Väčšina • z navrhnutých riešení adaptívnych polohových korekčných systémov má vo všeobecnosti iba veľmi obmedzené použitie, resp. je použiteľná iba pre veľmi úzku oblasť priemyselných aplikácií. Jedná sa najmä o známe korekčné adaptívne systémy polohy pracujúce na princípe odmeriavania vzdialenosti horák-materiál pomocou taktilných, induktívnych, kapacitných a optických polohových snímačov. Správnu funkciu týchto systémov však výrazne limituje drsné pracovné prostredie, ako napr. vysoká teplota, silné rušivé elektromagnetické pole, intenzívne svetelné žiarenie, rozstrek kovu a pod. V snahe priblížiť miesto merania polohy k miestu tvorby zvarovej húsenice (zvarového kúpeľa) adaptívne polohové systémy sa umiestňujú v bezprostrednej blízkosti zváracieho horáka a zváracieho oblúka, čím sa však na druhej strane výrazne znižuje citlivosť, presnosť a životnosť použitých prvkov a operatívnosť oblúkového zvárania.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody do značnej miery odstraňuje navrhovaný spôsob riadenia oblúkového zvárania GMA za účelom zabezpečenia konštantnej vzdialenosti t

zváracieho horáka od povrchu základného materiálu. Podstata vynálezu spočíva v tom, že na odmeriavanie vzdialenosti horák-materiál v reálnom čase sa používa minimálna hodnota elektrického odporu zváracieho drôtu medzi kontaktnou špičkou a základným materiálom počas skratu elektród. V adaptívnom polohovom korekčnom systéme predstavuje tento parameter regulovanú veličinu. Počas zvárania GMA sa pri každom skrate elektród určuje aktuálna hodnota regulovanej veličiny a každá jej odchýlka od

-3žiadanej hodnoty, alebo intervalu žiadaných hodnôt, dáva pokyn na korekciu polohy zváracieho horáka voči základnému materiálu.

Výhody navrhnutého spôsobu zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od povrchu základného materiálu pri strojnom oblúkovom zváraní GMA_sn skratovým prenosom kovu spočívajú v tom,—že snímačom vzdialenosti horák-materiál je vlastný zvárací drôt, čím sa odstraňujú spomínané nevýhody taktilných, kapacitných, induktívnych a optických snímačov.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Navrhnutý spôsob zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od povrchu základného materiálu a zapojenie na vykonávanie spôsobu sa odskúšali pri oblúkovom zváraní GMA tvarových a veľkorozmerných dielcov z uhlíkovej ocele hrúbky 10 mm v ochrane CO2 pri nasledovných parametroch a podmienkach zvárania : zvárací prúd 165 A, zváracie napätie 20V, rýchlosť podávania drôtu 4 m/min, priemer zváracieho drôtu 1,2 mm, postupná rýchlosť zvárania 5 mra/s, vzdialenosť horák-materiál 14 mm, statická charakteristika zdroja CP, dynamická charakteristika zdroja 60kA/s, prietok ochranného plynu 15 1/min. Pri použití navrhnutého spôsobu zabezpečenia konštantnej vzdialenosti horák-materiál bolo možné dosiahnuť spoľahlivé výškové kopírovanie povrchu základného materiálu zváracím horákom a tak dosiahnuť konštantnú vzdialenosť horák-materiál a rovnomerné formovanie zvarovej húsenice pri sklone základného materiálu k horizontálnej rovine v intervale ± 17°, Pri strojnom zváraní bez navrhovaného spôsobu zabezpečenia konštantnej vzdialenosti horákmateriál bolo pri sklone 17° nutné zvárací proces prerušiť po niekoľkých centimetroch zvaru v dôsledku mechanickej kolízie zváracieho horáka so základným materiálom.

-4Priemvselná využiteľnosť

Navrhnutý spôsob zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od povrchu základného materiálu možno výhodne využiť najmä pri strojnom, automatizovanom a robotizovanom oblúkovom zváraní s odtavujúcou sa elektródou v plynovej ochrane v podmienkach, kedy dochádza ku skratovému prenosu kovu z drôtu do zvarového kúpeľa, najmä v plynovej ochrane CO2, zmesiach CCh+Ar a Ar na nízkych parametroch.

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob riadenia oblúkového zváracieho procesu s odtavujúcou sa elektródou v plynovej ochrane za účelom zabezpečenia konštantnej vzdialenosti zváracieho horáka od povrchu základného materiálu vyznačený tým, že regulovanou veličinou vzdialenosti horák-materiál kontaktnou špičkou a základným materiálom počas skratu elektród.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že počas zvárania sa meria aktuálna hodnota regulovanej veličiny a jej odchýlka od žiadanej hodnoty, alebo intervalu žiadaných hodnôt, dáva pokyn na korekciu vzdialenosti zváracieho horáka voči základnému materiálu.