SU1310140A1 - Способ дуговой сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области технологических процессов, в частности к сварке в среде активных газов с короткими замыкани ми дугового промежутка. Изобретение позвол ет повысить производительность труда за счет сокращени  длительности короткого замыкани . Сущность изобретени  заключаетс  в том, что дуговую сварку плав щимс  электродом ведут с помощью источника питани , содержащего сглаживающий дроссель. Перед коротким замыканием производ т кратковременное снижение тока. В момент начала короткого замыкани  сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи за счет шунтировани  сглаживающего дроссел  активным сопротивлением секционированного резистора . К моменту разрыва перемычки жидкого металла вновь снижают сварочный ток. В тот же момент включают в сварочную цепь сглаживающий дроссель, а секционированный резистор, соответственно , отключают 2 с.п. и з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л 4 О

Description

1

Нзобретенне относитс  к технологическим процессам, в частности к сварке в среде активных газов с короткими замыкани ми дугового промежутка .

Целью изобретени   вл етс  шение производительности процесса сварки за счет сокращени  длительности короткого замыкани .

На фиг.1 представлена циклограмма изменени  сварочного тока; на фиг.2- принципиальна  электрическа  схема силовой части устройства.

Способ дуговой сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка заключаетс  в том, что его реализуют от источника посто нного тока, содержащего сглаживающий дроссель, при этом производ т кратковременное снижение тока перед коротким замыканием и к моменту разрыва перемычки, причем сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи в момент начала короткого замыкани  и вновь включают в момент окончани  кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки , а также в момент начала короткого замъ1кани  в сварочною цепь включают секционированный резистор и отключают его в момент начала кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки.

Устройство дл  электродугово 1 сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка (фиг.2) содержит источник посто нного тока I, силовой тиристор 2, коммутирующий 3 и сглаживающий 4 дроссели, включенные последовательно в сварочную цепь, коммутирующий конденсатор 5, который через перв,1й блокируюищй диод 6 и зар дный дроссель 7 подключен параллельно фильтрующему конденсатору 8, а через вспомогательный тиристор 9 параллельно коммутирующему дросселю 3, первый секционированный резистор 10, подключенный параллельно последовательно соедине1П1ым силовому тиристору 2 и коммутирующему дросселю 3, первьй шунтирующий диод 11 и импульсный фильтр, образованный последовательно соединенными дополнительным тиристором 12 и фильтрующим конденсатором 8, схему управлени  13, последовательно соединенные тиристор 1А и второй секционированный резистор 15, которые через сглаживаю- 1ЦИЙ дроссель 4 подключены параллель

o

5

0

5

0

402

но силовому тиристору 2, второй блокирующий диод 16, анод которого соединен с анодом тиристора 14, а катод с плюсом источника посто нного тока 1, и второй шунтирующий диод 17, подключенный параллельно второму секционированному резистору 15 в обратном направлении протекани  тока короткого замыкани .

На фиг.1 и 2 прин ты следующие обозначени : выход 1 и И схемы управлени  - по данным выходным каналам осуществл етс  выключение сварочного тока и тока короткого замыкани ; выход III схемы управлени  - по данному выходному каналу производитс  включение сварочного тока после окончани  кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки; выход 1У схемы управлени  - по данному выходному каналу производитс  включение цепи протекани  тока на интервале коротког о замыкани , мину  сглажи}зающий дроссель; выход У схемы управлени  - по данному входу осуществл етс  ее подключение к дуговому промежутку;

Т, - длительность паузы в протекании сварочного тока к моменту разрыва перемычки; длительность дозировани  энергии плавлени  электрода;

/ -1

t - длительность паузы перед

коротким замыканием; Ijg - ток сварки; „ - ток паузы;

- ток короткого замыкани .

Г

кэ

0

5

0

5

Пример. Выполн ют автоматическую сварку неповоротного стыка трубопровода 0 1400 мм в среде углекислого газа методом сверху-вниз проволокой марки СВ-08Г2С диаметром 1,0 мм. Скорость подачи электродной проволоки составл ет 360 м/ч, сварочный ток 160-165 А, напр жение на дуге 21-22 В, скорость сварки 20 м/ч, амплитуда поперечных колебаний электрода 8 мм. Питание дуги осуществл ют со сварочного выпр мител  ВС-300,

При горении дуги электрод интенсивно оплавл етс , при этом образующа с  капл  жидкого металла смещаетс  на боковую поверхность электрода под действием сил реактивного давлени  паров испар ющегос  металла. После истечени  (8-10)10 с момента возбуждени  дуги сварочный ток снижает до 20-40 А, что значительно

31

си гжае7 силь; реактивного давлен1   паров испар ющегос  металла, оттесн ющих каплю электродного металла на боковую поверхность электрода, и давление дуги на сварочную ванну. Создание таких условий приводит к эначит.ельному сокращению дугового промежутка за счет движени  капли, стрем щейс  зан ть соосное расположение с ч. гектродом вследствие непрерывной подачи электрода и движени  металла сварочной ванны, стрем щегос  заполнить кратер под электродом. Вследствие перечисленных взаимона- правленных движений в первый момент короткого замыкани  между каплей и сварочной ванной образуетс  устойчива  перемычка, достигающа  размеров диаметра капли в начале короткого замыкани . При этом по началу короткого замыкани  сглаживающий дроссель выключают из сварочной депи. Это приводит к значительному увеличению скорости нарастани  тока короткого замыкани , который с небольшой посто нной времени, обусловленной суммарным активно-индуктивным сопротивлением сварочной цепи, возрастает от минимального значени  тока паузы до пикового, определ емого соотношением напр жени  холостого хода источника и суммарного омического сопротивлени  сварочной цепи. Резкое увеличение тока короткого замыкани  приводит к увеличению электродинамической силы, направленной от электрода к сварочной ванне и стрем щейс  ускорить переход электродного металла в сварочную ванну за счет действи  сил пинч-эффекта по линии расплавлени  электрода. Это приводит к сокращению длительности короткого замыкани  с (4-5)10 с (средн   длительность короткого замыкани  при наличии в цепи протекани  тока сглаживающего дроссел ) до (1,5-2)10 с Сокращение длительности короткого замыкани  позвол ет при незначительном напр жении холостого хода увеличить подачу электродной проволоки до Д20 м/ч. Среднее значение сварочного тока возрастает при этом до 175-180 А, что приводит к увеличению производительности процесса сварки на 15-17% при высокой стабильности процесса.

При достижении критических размеров перемычки между сварочной ванной

04

и нерасплавленной частью электрода (I a 6-8 в) сварочный ток резко снижают до величины 20-40 А на длительность (200-400)10 с (указанна 

длительность обозначена на фиг.1 через €, ). По истечении длительности Т, сварочный ток вновь увеличивают. При этом в цепь протекани  тока включают сглаживающий дроссель, наличие которого повыщает эластичность дуги и устойчивость ее горени  на интервале плавлени  электрода L и сн11жени  тока перед коротким замыканием t (фиг.1).

В случае ведени  процесса сварки на значительных плотност х тока (при средних сварочных режимах свы- ще 230-250 А), которые требуют соответствующего повьпиени  напр жени 

холостого хода источника питани , в цел х .исключени  перегрузок по предельно допустимому значению тока через полупроводниковые элементы устройства в сварочную цепь в момент начала короткого замыкани  включают секционированный резистор величиной 0,03-0,05 Ом и выключают его в момент начала кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки . При этом также обеспечиваетс  высока  скорость нарастани  тока короткого замыкани , сокращение длительности короткого замыкани  и повышение производительности процесса.

Устройство дл  реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В процессе сварки, по началу короткого замыкани , схема управ- лени  13 вырабатьшает управл ю - щее воздействие которое через IV выходной канал поступает на открытие тиристора 14. При этом в сварочной

цепи протекает ток короткого замыкани  по цепи (-t-)l электрод- изделие -14-15-3 -(-) (интервал 2-3, фи г. I).

в момент разрыва перемычки, при

достижении ею критических размеров (фаза 3, фиг.1), схема управлени  13 вырабатывает управл ющее воздействие , которое через 1 и И выходные каналы поступает на тиристоры 9 и 12.

В исходном состо нии конденсаторы 5 и 8 были зар жены с пол рностью, указанной на фиг.2. Поэтому при открытии тиристоров 9 и 12 в первый момент по цепи верхн   обкладка 59-17-14-16-12-8 - нижн   обкладка 5 протекает обратньп ток, который приводит к выключению тиристора 14, и далее происходит перезар д конденсатора 5 по цепи верхн   обкладка 5- 9-3 - нижн   обкладка, а конденсатора 8 по цепи (+) 1-12-8-(-)1. Пол рность на конденсаторах 5 и 8 в конце перезар да устанавливаетс  противоположной , указанной на фиг.2. После окончани  перезар да конденсаторов 5 и 8 тиристоры 9 и 12 переход т в непровод щее состо ние. С этого момента происходит восстановление пол рности , указанной на фиг.2, на конденсаторах 5 и 8 по цепи нижн   обкладка 5-8-6-7 - верхн   обкладка 5. С момента выключени  тиристора 14 сварочный ток ограничиваетс  на уровне тока паузы, определ емого вeл rчинoй активного сопротивлени  резистора 10. Ток на данном интервале (3-4, фиг.1) протекает по цепи (+)1 - электрод - изделие -10-(-)1.

После окончани  длительности паузы , ( фиг . 1 ) схема управлени  13 вырабатывает управл ющее воздействие , которое через Ш выходной канал обеспечивает открытие силового тиристора 2. С этого момента сварочный ток npvTTRKaeT по цепи ( + )1 - дуга -4- -2- 3-(--)1 (интервал 4-5, фиг.1 На указанном интервале сварочный ток протекает через сглаживающий дроссель , что обеспечивает высокую устойчивость процесса сварки и хорошую эластичность св 1р:Ч1ЮЙ дуги.

После окончани  ; |ительности дг);зировани  :1.:(е1;т|юда на интервале - 1,43а 5, фиг, 1 схема управлени  р, , .- л т упь авл;; |)щее воздей с 11(1 1 )( И выходным ка- , i: i ;..:-1 (ислючение тирис- . , и с, ;)тветствующее вы- :илг  1ги тирис ора 2. Про- цессь;, протекан:-и;ие при этом, протекают аналоги гно описанным. С момента выключени  силсшого тиристора 2 в сварочной цепи г-ротекает ток паузы (интервал 5-6, фиг.1). На данном интервале скорость плавлени  электрода резко падает и вследствие непрерывной подачи электрода движени  капли расплавленного металла, с- рем щейс  зан ть соссное с электродом положение , и встречного движени  металла сварочной ванны происходит принудительное короткое замыкание.

торов ;

ключе И:

0

5

0

5

406

ki Сравнении с Оачовглм ибъектом- прототипом использование предлсмгае- мого способа сварки и устрс йства дл  его реализации позвол ют повысить производительность процесса сварки при неизменном напр жении холостого хода за счет увеличени  скорости подачи электродной проволоки, поскольку сокращение длительности короткого замыкани  приводит к уменьшению длительности всего микроцикла плавлени  и переноса электродного металла.

Снижаютс  требовани  к квалификации сварщика при работе на полуавтоматах , так как повышаетс  устойчивость процесса сварки вследствие снижени  длительности короткого замыкани . Кроме того, повышаетс  производительность сварочпо-монтажных работ за счет использова п1  больщих диаметров электродной проволоки, так как создание условий дл  ускоренного развити  контакта между каплей и сварочной ванной позвол ет переносить капли большего размера.

Claims (3)

1. Способ дуговой сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка , осуществл емый от источника посто нного тока, содержащего сглаживающий дроссель, при котором производ т кратковременное снижение тока перед коротким замыканием и к моменту разрыва перемычки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности процесса сварки за счет сокраще1П1  длительности короткого замыкани , сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи в момент начала короткого замыкани  и вновь включают в момент окончани  кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в момепт начала короткого замыкани  в сварочную цепь

включают секционированный резистор и отключают его в момент начала кратковременного снижени  тока к моменту разрыва перемычки.

3.Устройство дл  дуговор сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка, содержащее источ ик посто нного тока, силовой тиристор, коммутирующий и сглаживаю1Ш1й дроссе

71

ли, включенные последовательно в сварочную цепь, коммутирующий конденсатор , который через первый блокирующий диод и зар дный дроссель подключен параллельно фильтрующему конденсатору, а через вспомогательный тиристор - параллельно коммутирующему дросселю, первьй секционированный резистор, подключенный параллельно-последовательно соединенным силовому тиристору и коммутирующему дросселю, первый шунгирующ11й диод и импу,.. нь й фильтр, образовач- чый последор те LbHu соел,:ненными Дполнитйльиим г . тHpi .t.i орами и рующим конденсатором, а также схему управлени , отличающеес 

)01408

тем, что, с целью повышени  производительности процесса сварки за счет сокращени  длительности короткого замыкани , в устройство дополнитель5 но введены второй блокирующий диод, второй щунтирующий диод, а также

последовательно соединенные тиристор и второй секционированньй резистор, которые через сглаживающий дроссель

W подключены параллельно силовому тиристору , причем анод тиристора- через второй блокирующий диод подключен к плюсу источника посто нного тока, а итгрой секционироланный резистор

15 гироаан в обратном - лении полупроводниковым дно

ДОМ.

фиг.1

Редактор А.Гулько

Фигг

Составитель В.Пучинский Техред В.Кадар

Заказ 1850/11 Тираж 976Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущска  наб., д,4/5

Производстненно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Корректор М.Пожо