SU1292959A1

SU1292959A1 - Способ дуговой сварки плав щимс электродом с короткими замыкани ми дугового промежутка и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1292959A1
Application number: SU853931790A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Федорович Князьков; Алексей Антонович Гребенников; Юрий Николаевич Сараев; Андрей Николаевич Пешков; Анатолий Кириллович Тимошенко; Валерий Петрович Шиков; Алексей Сергеевич Киселев; Валерий Тимофеевич Федько
Original assignee: Томский политехнический институт им.С.М.Кирова; Юргинский Машиностроительный Завод
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1987-02-28

Description

Изобретение относитс к сварочному производству , а именно к сварке на переменном токе плав щимс электродом с короткими замыкани ми дугового промежутка.

Цель изобретени - повышение качества сварного соединени за счет повышени устойчивости процесса сварки и стабилизации переноса электродного металла в сварочную ванну.

На фиг. 1 представлена циклограмма сварного тока способа сварки; на фиг. 2 - блок-схема устройства дл осунл,ествлени , способа; на фиг. 3 и 4 - диаграммы токов и напр жений при работе устройства.

В момент времени 1 (фиг. 1) происходит короткое замыкание. По окончании короткого замыкани возбуждаетс дуга на пр мой пол рности (фиг. 1, фаза 2). С этого же момента начинают дозирование энергии на расплавление одной капли, по окончапии которого сварочную дугу обрывают (фиг. 1, фаза 3). Капл жидкого металла при этом под действием сил поверхностного нат жени и сил т жести располагаетс соосно с электродом , что облегчает перенос электродного металла при коротком замыкании. В момент начала короткого замыкани (фиг. 1 фаза 4) пол рность сварочного тока мен ют на обратную. После возбуждени дуги на обратной пол рности (фиг. 1, фаза 5) дозируют энергию на расплавление одной капли причем учитыва различные услови плавлени электрода на пр мой и обратной пол рности , врем горени дуги на обратной пол рности устанавливают в 1,3-1,5 раза больше, чем на пр мой пол рности. По окончании дозировани дугу вновь обрывают (фиг. 1, фаза 6). Далее весь цикл повтор етс .

Устройство дл дуговой сварки на переменном токе плав щимс электродом с короткими замыкани ми дугового промежутка содержит источник посто нного тока 1, параллельно которому подключен тиристорный преобразователь, причем анодна группа тиристоров преобразовател , состо ща из силовых тиристоров 2 и 3, подключена через сглаживающий дроссель 4 к положительному полюсу источника питани , а катодна группа, состо ща из, силовых тиристоров 5 и 6, подключена через коммутирующий дроссель 7 к отрицательному полюсу источника питани , при этом включение силовых тиристоров 2 и 6 обеспечивает пр мую пол рность на дуге и в дальнейшем они условно именуютс как тиристоры пр мой пол рности, а силовые тиристоры 3 и 5 соответственно как тиристоры обратной пол рности, два диода 8 и 9, шун- тируюшие силовые тиристоры анодной группы в обратном направлении, конденсатор фильтра 10, нижн обкладка которого подключена к отрицательному полюсу источника питани 1, а верхн через блокирующий диод 11 - к анодной группе силовых тиристоров преобразовател , коммутирующий конденсатор 12, нижн обкладка которого подключена к отрицательному полюсу источника питани , а верхн через зар дный

дроссель 13 и блокирующий диод 14 - к верхней обкладке конденсатора фильтра 10, а через вспомогательный тиристор 15 - к катодной группе тиристоров преобразовател блок управлени тиристорами 16, состо щий из датчика коротких замыканий 17, вход которого соединен с входом тиристорного преобразовател , а выход с входом селектора коротких замыканий 18, два выхода которого подключены к входам блока включени тиристорного преобразовател 19 и блока выключени тиристорного преобразовател 20, при этом первый его выход подключен к первому входу блока включени тиристорного преобразовател 19 и через блок горени дуги на обратной пол рности 21 к второму входу блока выключе0 ПИЯ тиристорного преобразовател 20, а второй выход подключен к третьему входу блока включени тиристорного преобразовател 19 и через блок горени дуги на пр мой пол рности 22 к первому входу блока выключени тиристорного преобразовател 20, причем первый выход последнего соединен с анодом и управл ющим электродом вспомогательного тиристора 15, а второй соединен с вторым входом блока включени тиристорного преобразовател 19, первый вы0 ход которого подключен через блок задержки включени силовых тиристоров пр мой пол рности 23, а второй через блок задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности 24 к анодам и управл ющим электродом соответственно тиристоров пр мой пол рности 2, 6 и тиристоров обратной пол рности.

На фиг. 1, 2, 3, и 4, прин ты следующие обозначени :

вход датчика коротких замыканий 17- по данному входу поступает напр жение с входа тиристорного преобразовател , характеризующее состо ние дугового промежутка;

вход селектора коротких замыканий 18 - по данному входу поступает уп5 равл ющий сигнал с датчика коротких замыканий 17, характеризующий момент по влени напр жени на дуговом промежутке;

вход 11 блока включени тиристорного преобразовател 19 - по данному входу пос0 тупает управл ющий сигнал со второго выхода блока выключени тиристорного преобразовател 20, который характеризует момент выключени тиристорного преобразовател и разрешает прохождение управл ющих сигналов с селектора коротких замыканий 18 на блок включени тиристорного преобразовател 19;

вход I бЛока выключени тиристорного преобразовател 20 - по данному входу пос0

5

тупает управл ющий сигнал с блока горени дуги на пр мой пол рности 22, характеризующий окончание дозировани энергии на расплавление одной капли; вход II блока выключени тиристорного преобразовател 20 - по данному входу поступает управл ющий сигнал с блока горени на обратной пол рности 21, характеризующий окончание дозировани энергии на расплавление одной капли; выход I селектора коротких замыканий 18 - с данного выхода поступает управл ющий сигнал на вход блока горени дуги на обратной пол рности 21 и первый вход блока включени тиристорного преобразовател 19, характеризующий момент возбуждени дуги на обратной пол рности; выход II селектора коротких замЫканий 18 - с данного выхода поступает управл ющий сигнал на вход блока горени дуги на пр мой пол рности 22 и третий вход блока включени тиристорного преобразовател 19, характеризующий момент возбуждени дуги на пр мой пол рности;

выход 1 блока включени тиристорного преобразовател 19 - с данного выхода поступает управл ющий сигнал на вход блока задержки включени силовых тиристоров пр мой пол рности 23, дл включени тиристоров пр мой пол рности 2 и 6; выход II блока включени тиристорного преобразовател 19 - с данного выхода поступает управл ющий сигнал на вход блока задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности. 24, дл включени тиристоров обратной пол рности 3 и 5; выход I блока выключени тиристорного преобразовател 20 - с данного выхода поступает управл ющий на включение вспомогательного тиристора 15; . - интервал короткого замыкани дугового промежутка;

tjrx. - интервал холостого хода источника питани ;

ten. - длительность горени дуги на пр мой пол рности;

tr.o.- длительность горени дуги на обратной пол рности;

tiT.- длительность паузы тока перед коротким замыканием;

Тц. - длительность цикла плавлени и переноса электродного металла при сварке на переменном токе.

Пример. Выполн ют автоматическую сварку в среде углекислого газа проволокой марки Св08Г2С диаметром 1,2 мм. Скорость подачи электродной проволоки составл ет 350 м/ч, сварочный ток 180-200 А, напр жение на дуге 22-23 В, скорость сварки 20 м/ч.

После истечени 7 мс с момента возбуждени дуги на пр мой пол рности расплавл етс необходимое дл данного режима сварки количество электродного металла, поэтому сварочную дугу обрывают. Отсутствие

5

давлени дуги и интенсивных испарении металла способствует при этом соосному расположению капли жидкого металла с электродом . В момент начала короткого замы- кани пол рность сварочного тока мен ют на обратную. При коротком замыкании сварочный ток значительно повыщаетс , ускор перенос капли. После окончани короткого замыкани дуга возбуждаетс и процесс плавлени начинаетс на обратной по0 л рности, причем длительность горени дуги устанавливают 10 мс, после чего вновь обрывают дугу..

Потери на разбрызгивание металла составл ют 2-3%. Сварной щов имеет равномерную чещуйчатость с плавным переходом к основному металлу.

Устройство, созданное дл реализации способа сварки, работает следующим образом .

При включении источника питани 1 про0 исходит резонансный зар д конденсатора фильтра 10 и коммутирующего конденсатора 12 по цеп м « + источника посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - блокирующий диод 11 «- источника посто нного тока 1 и « + источника посто н ного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - блокирующий диод 11 - блокирующий диод 14 - зар дный дроссель 13 - коммутирующий конденсатор 12 - «- источника посто нного тока 1 с пол рностью, указанной на фиг. 2. В этот момент датчик коротких замыканий 17 вырабатывает управл ющий сигнал и подает его на вход селектора коротких замыканий 18, который через 1-го выход прикладывает управл ющее воздействие к 1-му входу блока включе5 ни тиристорного преобразовател 19 и к входу блока горени дуги на обратной пол рности 21. По окончании работы последнего с него поступает управл ющий сигнал на П-й вход блока выключени тиристорного преобразовател 20, с 1-го

0 выхода которого поступает управл ющий сигнал на открытие вспомогательного тиристора 15, а с 11-го выхода сигнал, разрешающий работу блока включени тиристорного преобразовател 19.

При открытии вспомогательного тиристо ра 15, по цепи: верхн обкладка коммутирующего конденсатора 12 - вспомогательный тиристор 15 - коммутирующий дроссель 7 - нижн обкладка коммутирующего конденсатора 12, происходит резонансQ ный перезар д коммутирующего конденсатора 12, с пол рностью, противоположной указанной на фиг. 2, после чего обратной полуволной напр жени в колебательном контуре: коммутирующий конденсатор 12 - вспомогательный тиристор 15 - за5 р дный дроссель 7, выключаетс вспомогательный тиристор 15. Далее происходит протекание тока по цепи зар да конденсатора фильтра 10: источник посто нно0

го тока - сглаживающий дроссель 4 - блокирующий диод 11 - конденсатор фильтр 10 -. «- источник посто нного тока, и восстановление напр жени на коммутирующем конденсаторе 12 с пол рностью, указанной на фиг. 2, по цепи: нижн обкладка коммутирующего конденсатора 12 - источник посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - блокирующий диод 11 - блокирующий диод 14 - зар дный дроссель

нансныи перезар д коммутирующего конденсатора 12 с пол рностью, противоположной указанной на фиг. 2, после чего обратной полуволной напр жени в колебательном контуре: коммутирующий конденсатор 12 - вспомогательный тиристор 15 - коммутирующий дроссель 7, выключаетс вспомогательный тиристор 15.

С момента перехода силовых тиристоров в непровод щее состо ние ток из свароч13 - верхн обкладка коммутирующего10 ной цепи перехватываетс в цепь зар да

конденсатора 12.конденсатора фильтра 10: «+ источника посНаличие управл ющего сигнала на Ьмто нного тока 1 - сглаживающий дросвходе блока включени тиристорного преобра-сель 4 - блокирующий диод 11 - конзовател 19, при поступлении на его П-й входденсатор фильтра 10 - «- источника посто нного тока 1, и происходит восстановление напр жение на коммутирующем конденсаторе 12 с пол рностью, указанной на фиг. 2, по цепи: нижн обкладка коммутирующего конденсатора 12 - источник посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 -

разрещающего сигнала приводит к подаче управл ющего сигнала через 1-й выход на блок задержки включени силовых тиристо ров пр мой пол рности 23, который через заданное им врем подает управл ющий сигнал на включение силовых тиристоров 2 и 6.

Устройство готово к работе.

По началу короткого замыкани протекает ток по цепи: источника посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - силовой тиристор 2 - изделие - электрод - силовой тиристор 6 - коммутирующий дроссель 7 - «- источника посто нного тока 1. С момента разрушени перемычки возбуждаетс дуга на пр мой пол рности.

В этот момент датчик коротких замыканий 17 вырабатывает управл ющий сигнал и подает его на вход селектора коротких замыканий 18, который через П-й выход прикладывает управл ющее воздействие к 111-му входу блока включени тиристорного преобразовател 19 и к входу блока горе15

то нного тока 1, и происходит восстановление напр жение на коммутирующем конденсаторе 12 с пол рностью, указанной на фиг. 2, по цепи: нижн обкладка коммутирующего конденсатора 12 - источник посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 -

20 блокирующий диод 11 - блокирующий диод 14 - зар дный дроссель 13 - верхн обкладка коммутирующего конденсатора 12.

При поступлении на П-й вход блока включени тиристорного преобразовател 19 раз25 решающего сигнала со П-го выхода блока выключени тиристорного преобразовател 20 с П-го выхода блока 19 поступает управл ющий сигнал на вход блока задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности 24. После заданного блоком 24 времени задержки он подает управл ющий сигнал на включение силовых тиристоров обратной пол рности 3 и 5. Однако ток в сварочной цепи при этом не протекает, так как сигнал на включение силовых

30

45

ни дуги на пр мой пол рности 22. Проте- 35 Ри торов подан после полной деиониза- кает процесс плавлени электрода на пр мойДии дугового промежутка.

пол рности. По окончании времени горени По началу следующего короткого замыкадуги на пр мой пол рности, установленногони протекает ток по цепи: «-|- источниблоком 22, с него поступает управл ющий сигнал на 1-й вход блока выключени тиристорного преобразовател 20. При этом с 0 1-го выхода последнего поступает управл ющий сигнал на открытие вспомогательного тиристора 15, а с П-го выхода - сигнал , разрешающий работу блока включени тиристорного преобразовател 19.

При открытии вспомогательного тиристора 15 по цепи: верхн обкладка коммутирующего конденсатора 12 - вспомогательный тиристор 15 - силовой тиристор 6 - диод 9 - блокирующий диод 11 - конденсатор фильтра 10 - нижн обкладка 50 горени дуги на обратной пол рности 21. коммутирующего конденсатора 12, протекаетПротекает процесс плавлени электрода в обкратковременный обратный ток, который приратной пол рности. По окончании времени

водит к выключению силового тиристора 6горени дуги на обратной пол рности, кои последующему выключению силового тирис- торое задаетс блоком 21 и устанавлива- тора 2. Далее по цепи: верхн обкладкаетс в 1,3-1,5 раза больше, чем на пр мой

коммутирующего конденсатора 12 - вспомо- 55 пол рности, с целью соблюдени равенства

расплавленного количества электродного металла на пр мой и обратной пол рности, с него поступает управл ющий сигнал на 1-й

ка посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - силовой тиристор 3 - электрод - изделие - силовой тиристор 5 - коммутирующий дроссель 7 - «- источника посто нного тока 1, возбуждаетс дуга на обратной пол рности.

Датчик коротких замыканий 17 вырабатывает при этом управл ющий сигнал и подает его на вход селектора коротких замыканий 18, который через 1-й выход прикладывает управл ющее воздействие к 1-му входу блоку выключени тиристорного преобразовател 19 и к входу блока

гательный тиристор 15 - коммутирующий дроссель 7 - нижн обкладка коммутирующего конденсатора 12, происходит резонансныи перезар д коммутирующего конденсатора 12 с пол рностью, противоположной указанной на фиг. 2, после чего обратной полуволной напр жени в колебательном контуре: коммутирующий конденсатор 12 - вспомогательный тиристор 15 - коммутирующий дроссель 7, выключаетс вспомогательный тиристор 15.

С момента перехода силовых тиристоров в непровод щее состо ние ток из свароч ной цепи перехватываетс в цепь зар да

денсатор фильтра 10 - «- источника пос

блокирующий диод 11 - блокирующий диод 14 - зар дный дроссель 13 - верхн обкладка коммутирующего конденсатора 12.

При поступлении на П-й вход блока включени тиристорного преобразовател 19 разрешающего сигнала со П-го выхода блока выключени тиристорного преобразовател 20 с П-го выхода блока 19 поступает управл ющий сигнал на вход блока задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности 24. После заданного блоком 24 времени задержки он подает управл ющий сигнал на включение силовых тиристоров обратной пол рности 3 и 5. Однако ток в сварочной цепи при этом не протекает, так как сигнал на включение силовых

ни протекает ток по цепи: «-|- источни

горени дуги на обратной пол рности 21. Протекает процесс плавлени электрода в обка посто нного тока 1 - сглаживающий дроссель 4 - силовой тиристор 3 - электрод - изделие - силовой тиристор 5 - коммутирующий дроссель 7 - «- источника посто нного тока 1, возбуждаетс дуга на обратной пол рности.

вход блока выключени тиристорного преобразовател 20. При этом с 1-го выхода блока 20 поступает управл ющий сигнал на открытие вспомогательного тиристора 15, а с И-го входа - сигнал, разрешающий работу блока включени тиристорного преобразовател 19. Далее протекают процессы, аналогичные описанным выше.

Использование способа дуговой сварки плав щимс электродом с короткими замыка ни ми дугового промежутка и устройства дл его осуществлени дают следующие преимущества .

Так дозирование энергии на расплавление одной капли в каждом полупериоде питающего напр жени позвол ет повысить стабильность переноса электродного металла за счет поддержани посто нных размеров переносимых капель.

Исключение же момента перехода через нуль при горении дуги исключает необходимость в дополнительных мерах по поддер- жанию устойчивости горени дуги, а смена пол рности в момент начала короткого замыкани значительно повышает устойчивость процесса сварки.

Использование способа сварки и устройства дл его реализации позвол ет сни- зить разбрызгивание металла за счет повышени устойчивости процесса и стабилизации переноса электродного металла, значительно улучшить качество формировани шва.

Claims

1.Способ дуговой сварки плав щимс электродом с короткими замыкани ми дугового промежутка, при котором перенос электродного металла осуществл етс в моменты короткого замыкани дугового промежутка, отличающийс тем, что, с целью повышени качества сварного соединени за счет повышени устойчивости процесса сварки и стабилизации переноса электродного металла в сварочную ванну, осуществл ют дозирование энергии, идущей на расплавление одной капли за каждый полупериод питающего напр жени путем ограничени времени горени дуги, причем переход с одной пол рности на другую производ т в момент начала короткого зам-ыкани .

2.Устройство дуговой сварки плав щимс электродом с короткими замыкани ми дугового промежутка, содержащее источник посто нного тока, к первому выходу которого через сглаживающий дроссель, первый блокирующий диод, конденсатор фильтра подключен второй выход источника посто нного тока, к которому подключены обкладка коммутирующего конденсатора и через коммутирующий дроссель первый силовой тиристор и вспомогательный тирис- тор, к аноду которого подключены дру

5

0

5

0

j

0

5

0

га обкладка коммутирующего конденсатора и через зар дный дроссель и вторрй блокирующий диод к катоду первого блокирующего диода, блок управлени тиристорами , к первому выходу которого подключен вспомогательный тиристор, а к второму выходу блока управлени тиристорами подключен первый силовой тиристор, отличающеес тем, что в него введены три силовых тиристора и два диода, при этом к аноду первого силового тиристора подключены катод второго силового тиристора и анод первого диода, катод первого диода и анод второго силового тиристора соединены с анодом первого блокирующего диода и через третий и четвертый силовые тиристоры с катодом первого силового тиристора, при этом второй диод подключен встречно третьему силовому тиристору, первый и второй входы блока управлени тиристорами подключены соответственно к аноду первого диода и катоду первого силового тиристора, третий, четвертый и п тый выходы блока управлени тиристорами подключены соответственно к второму, третьему и четвертому силовым тиристорам.

3. Устройство по п. 2, отличающеес тем, что блок управлени тиристорами выполнен на последовательно соединенных датчике коротких замыканий, селекторе коротких замыканий, блоке горени дуги пр мой пол рности, блоке выключени тиристорного преобразовател , блоке включени тиристорного преобразовател и блоке задержки включени силовых тиристоров пр мой пол рности , а также блоке горени дуги обратной пол рности и блоке задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности, первый и второй выходы которых соединены с вторым и четвертым выходами блока управлени тиристорами, третий и п тый выходы которого соединены с первым и вторым выходами блока задержки включени силовых тиристоров пр мой пол рности, первый и второй входы блока управлени тиристорами соединены с входами датчика коротких замыканий, второй выход селектора коротких замыканий соединен с вторым входом блока включени тиристорного преобразовател и через блок горени дуги обратной пол рности с вторым входом блока выключени тиристорного преобразовател , второй выход которого соединен с первым выходом блока управлени тиристорами, первый выход селектора коротких замыканий соединен с первым выходом блока управлени тиристорами, первый выход селектора коротких замыканий соединен также с третьим входом блока включени тиристоров, второй выход которого соединен с входом блока задержки включени силовых тиристоров обратной пол рности.

Ic8

trn

tn.

1/Я

tr.o.

tK-l

la.

фие. 1

9и-г.2