SU1022788A1 - Устройство дл регулировани химического состава наплавл емого металла - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА, содержащее исполнительный механизм дл  подачи электродного и присадочного материалов в сварочную ванну с блоком управлени . подключенным к блоку регулировани  режимов наплавки,программный блок и элемент сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества наплавки, в устройство введены суммирующе-дифференцирующий блок, ограничитель напр жени  и коммутатор , а сварочна  ванна представлена электрической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок прдключен k выходу программного блока и к одному из входов элемента сравнени , к другому входу элемента сравнени  подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнени  подключен к коммутатору, причем входы ограничител  напр жени  подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулиро9 вани  режимов наплавки, другой выход по (Л следнего подключен к коммутатору.

Description

to to

00

оо

Изобретение относитс  к конструкци м устройств дл  наплавки, имеющих возможность регулировани  состава наплавленного металла.

Известно устройство дл  наплавки, позвол ющее регулировать химический состав наплавленного металла с .учетом изменени  скорости подачи электрода. Устройство снабжено преобразовател ми, определ ющими степень легировани  и соединенными со сравнивающими и программными устройствами 1.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  электродуговой наплавки сло  переменного химического состава несколькими электродами, позвол ющееизмен ть в процессе наплавки скорости их подачи. Устройство состоит из исполнительных механизмов, содержащих звень  дл  регулировани  скоростей подачи электродов , датчи1 и скорости, программное устройство, измен ющее скорость подачи электродов в соответствии с программой, сравнивающие устройства 2.

Недостатком известных устройств  вл етс  невозможность регулировани  величины переходного участка при наплавке поверхности переменного состава.

Цель изобретени  - повыщение качества наплавки.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в устройство введены суммирующедифференцирующий блок, ограничитель напр жени  и коммутатор, а сварочна  ванна представлена электрической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок подключен к выходу программного блока и к одному из входов элемента сравнени , к другому входу элемента сравнени  подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнени  подключен к коммутатору, причем входы ограничител  напр жени  подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулировани  режимов наплавки, другой выход последнего подключен к коммутатору .

В процессе изменени  количества легирующих, вводимых в сварочную ванну/ закон изменени  химического состава щва отливаетс  от закона изменени  количества вводимых легирующих. Это св зано с буферным вли нием объема сварочной ванны.

В св зи с тем, что контролировать химический состав жидкого металла сварочной ванны в процессе наплавки практически невозможно из-за высокой температуры, щлаковой защиты, малого времени существовани  ванны и других факторов, характер изменени  состава щва наиболее удобно анализировать на электрической модели. Выбрав структурную схему модели и масщтабные коэффициенты, можно с достаточной точностью смоделировать процессы в сварочной ванне. В качестве модели сварочной ванны выбрано апериодическое звено. Регулиру  скорость изменени  напр жени  на входе апериодического звена и его посто нную времени (аналогично дл  сварочной ванны - скорость изменени  количества подаваемых в ванну легирующих элементов и объем ванны при посто нной скорости кристаллизации), можно вызывать

увеличение различий между входным и выходным напр жени ми с увеличением регулируемых параметров. Устранить эти различи  можно, изменив против требуемого количество легирующих, вводимых в сварочную ванну, на величину, пропорциональную первой производной от требуемого закона изменени  состава. При этом количество легирующих, подаваемых в сварочную ванну , необходимо увеличить на эту величину при повыщении степени легировани  и уменьQ щить при снижении.

. Поэтому в устройство регулировани  количества легирующих, подаваемых в сварочную ванну, введено суммирующе-дифференцирующее звено (блок 4), на выходе которого по вл етс  сигнал ,-Ul4-K2-,

5 управл ющий работой механизмов подачи электродных и присадочных материалов. При этом второе слагаемое в полученной формуле и есть тот сигнал, который измен ет количество легирующих, подаваемых в сварочную ванну против требуемого, что

0 позвол ет устранить буферное вли ние сварочной ванны и исключить переходной участок .

На фиг. 1 показана функциональна  схема; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема устройства.

5 Устройство состоит из блока 1 регулировки режимов наплавки, определ ющего суммарную массовую скорость подачи легирующих материалов в сварочную ванну, и может быть выполнено в виде регулируемого делител  напр жени , программного блока 2, подключенного к выходу блока 1. Программный блок 2 может быть изготовлен на базе фото-, индуктивных и других преобразователей. К выходу блока 2 подключены элемент сравнени  3 и суммирую5 ще-дифференцирующий блок 4. Выход последнего соединен с входом регулируемого ограничител  напр жени  5, управление которым производитс  сигналом, поступающим с выхода блока 1. Выход блока 5 соединен через коммутатор 6 с выходом блока 7, представл ющего собой апериодическое звено, и блоком управлени  работой исполнительного механизма 8. Блок 7 также св зац со сравнивающим устройством 3. Блоки 3, 4, 5 и 7 могут быть изготовлены на базе операционных усилителей с соответствующими элементами в цеп х их входов и обратных св зей (фиг. 2). Блок 8 соединен с исполнительными механизмами 9. В качестве блока 8 можно использовать тиристорные, транзисторные приводы, приводы на магнитных усилител х и др., а в качестве исполнительных механизмов 9 обычно используют электродвигатели. Устранить переходной участок можно, введ суммирующе-дифференцирующий блок 4, а учесть предельное количество легирующих , которое в каждом конкретном случае подаетс  в -сварочную ванну, можно с помощью регулируемого ограничител  5. При этом величина ограничени  зависит, кроме предельных количеств легирующих в наплавочных материалах, еще и от максимальной скорости их подачи в ванну, т.е. от режимов наплавки. В св зи с этим блок 1 должен управл ть моментом ограничени  по верхнему и нижнему пределам блока 5, а легирование в момент ограничени  должно производитьс  на предельно возможном уровне. Дл  этого с помощью коммутатора 6 сигналы и 6 и U7, пропорциональные максимально и минимально возможному уровню легировани , подаютс  в систему управлени  подачей этих материалов (блок 8) и анализатор (блоки 7 и 3). В предложенном устройстве, как и в известном, блок 1 регулировани  режимов наплавки осуществл ет изменение массовой скорости подачи легирующих материалов в сварочную ванну, а программный блок 2 изменение соотнощени  этих легирующих в пределах расхода, заданного блоком 1. В св зи с этим сигнал U1  вл етс  частью сигнала, подаваемого с блока I, и не может его превысить. Но после этого преобразовани  сигнала U1 в блоке 4 в зависимость (3), сигнал U2 может быть больще или меньще сигнала U1 в зависимости от знака изменени  легировани  (увеличени  или уменьщени ) на величину второго слагаемого . Устройство работает следующим обра зом . При подаче на вход суммирующе-дифференцируЮщего блока 4 с программного блока 2 сигнала U1 экстремальные значени  которого пропорциональны режимам наплавки, устанавливаемым соответствующим блоком 1, на выходе блока 4 по вл етс  сигнал U2 (фиг. 1 и 2). Одновременно сигнал U1 подаетс  на элемент сравнени  3. С выхода блока 4 сигнал U2 подаетс  на вход регулируемого ограничител  5, ограничивающего сигнал U2 на уровн х , пропорциональных режимам наплавки, устанавливаемых блоком 1. Сигнал LJ3 на выходе ограничител  5 равен сигналу U2 только до момента наступлени  ограничени , а при дальнейщем изменении U2 оста-, етс  на экстремальном уровне. Далее сигнал из подаетс  на блок 7, представл ющий собой апериодическое звено, моделирующее сварочную ванну. С выхода блока 7 сигнал U4 подаетс  на блок 7, представл ющий собой апериодическое звено, моделирующее сварочную ванну. С выхода блока 7 сигнал U4 подаетс  на второй вход сравнивающего устройства 3. До момента наступлени  ограничени  сигнала 2 сигналы U1 и U4, подаваемые на входы блока 3, равны между собой и на выходе этого блока полезный сигнал отсутствует. Если сумма продифференцированного сигнала и сигнала с программы, получаема  в блоке 4, равна  U2 и пропорциональна  требуемой степени легировани , иревышйет реальные возможности . приводов и максимально возможное количество легирующих материалов, подаваемых в сварочную ванну, то Наступает ограничение сигнала U2 в блоке 5. В этом случае сигнал. U4 не равен сигналу U1 и на выходе блока 3 по вл етс  сигнал U5, пол рность кото- . рого соответствует знаку разности сигналов U1 и U4. Сигнал U5 управл ет работой коммутатора 6, переключающего вход блока 7 от выхода блока 5 к блоку i. С выходов блока 1 сигналы U6 или U7 в .зависимости от знака сигнала U5 подаютс  на входы блоков 7 и 8. Величины сигналов U6 и U7 равны сигналам, требуемым дл  обеспечени  экстремальных значений скорости подачи легирующих Материалов (например, минимальной и максимальной скорости вращени  двигателей подачи электродов). Продолжительность подачи легирук щих в сварочную ванну с экстремальной скоростью определ етс  временем подключени  источника сигналов U6 и U7 к блоку 7 и длитс  до момента соответстви  значений реальной и требуемой степени легировани , после чего вход блока 7 вновь подключаетс  к выходу блока 5.

Claims (1)

1. ‘ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА, содержащее исполнительный механизм для подачи электродного и присадочного материалов в сварочную ванну с блоком управления, подключенным к блоку регулирования режимов наплавки,программный блок и элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества наплавки, в устройство введены суммирующе-дифференцирующий блок, ограничитель напряжения и коммутатор, а сварочная ванна представлена элек трической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок прдключен К выходу программного блока и к одному из входов элемента сравнения, к другому входу элемента сравнения подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнения подключен к коммутатору, причем входы ограничителя напряжения подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулирования режимов наплавки, другой выход последнего подключен к коммутатору.

   Фиг.1