SU1445882A1

SU1445882A1 - Power supply apparatus for electric arc welding

Info

Publication number: SU1445882A1
Application number: SU874253700A
Authority: SU
Inventors: Александр Меерович Вейнгер; Игорь Михайлович Серый; Юрий Геннадьевич Силуков; Владимир Кузьмич Чикунов; Данил Дмитриевич Остров; Нина Германовна Силукова
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов; Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-12-23

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и предназначено дл плазменной сварки алюминиевых сплавов пр моуго. ТЙны- ми импульсами тока. Цель изобретени - повышение качества сварного соединени путем улучп ени стабильности горени дуги. Устройство содержит цепь сварочной дуги, к которой подключен первый выпр митель через первый дроссель, датчик сварочного тока и второй выпр митель лерез второй дроссель, датчик уравнительного тока,, два суммируюш,их усилител , интегратор, нелинейный элемент, пропорционально-интегрирующий регул тор уравнительного тока, блок задани тока, корректируюш.ий элемент и два усилител -формировател . Блок задани тока задает величину уравнительного тока, амплитуду сварочного тока, котора устанавливаетс раздельно дл каждой пол рност.и, и врем горени дуги на пр мой и обратной пол рности. ,ие усилители, интегратор и нелинейный элемент 13 образуют г;ропорциона.пь- но-интегрирующий регул тор сзарочногс тока , компенсирующий нелинейные свойства дуги. При изменении пол ркости напр жени на выходе блока задани тпка од1-:;; из выпр мителей переходит s инверторнык режим, а другой - в выпр мительный. Устройство позвол ет формировать пр моугольный двухпол рный сварочный ток без пауз при перемене пол ркости. 1 ил. (This invention relates to mechanical engineering and is intended for the plasma welding of aluminum alloys directly to plasma. TYNY current pulses. The purpose of the invention is to improve the quality of the welded joint by improving the stability of the arc. The device contains a welding arc circuit to which the first rectifier is connected via the first choke, the welding current sensor and the second rectifier lerez the second choke, the surge current sensor, two, their amplifier, the integrator, a nonlinear element, a proportional-integrating surge current regulator , current setting unit, corrective element and two amplifier-formers. The current setting unit sets the equalizing current, the amplitude of the welding current, which is set separately for each field, and the arc burning time for direct and inverse polarity. , the amplifiers, the integrator, and the nonlinear element 13 form a r; coupling-integrating regulator of the alternating current, compensating the nonlinear properties of the arc. When changing the voltage level at the output of the unit for setting the unit one -: ;; The rectifier switches from s to the inverter mode, and the other to the rectifier mode. The device allows the formation of a rectangular two-pole welding current without pauses during a change in polarity. 1 il. (

Description

4four

4;i.4; i.

0000

00 Ю00 Yu

Изобретение относитс к сварочной технике и предназначено дл плазменной сварки алюминиевых сплавов пр моугольными двух- пол рными импульсами тока.The invention relates to a welding technique and is intended for plasma welding of aluminum alloys with rectangular, bi-polar current pulses.

Цель изобретени - повышение качества сварных соединений путем улучшени устойчивости горени дуги.The purpose of the invention is to improve the quality of welded joints by improving the stability of arc burning.

На чертеже представлена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство питани дл сварочной дуги пр моугольными импульсами тока содержит цепь сварочной дуги 1, к которой подключен первый выпр митель 2 через первый дроссель 3 и первый датчик 4 тока, второй выпр митель 5 через второй дроссель 6 и второй датчик 7 тока.The power supply unit for the welding arc with rectangular current pulses comprises a welding arc circuit 1 to which the first rectifier 2 is connected through the first choke 3 and the first current sensor 4, the second rectifier 5 through the second choke 6 and the second current sensor 7.

Выход первого датчика 4 .а соединен с первым входом датчика 8 свароч- :юго тока и первым входом датчика 9 урав- 1ительного тока.The output of the first sensor 4 .a is connected to the first input of the sensor 8 welding-: south current and the first input of the sensor 9 of the equalizing current.

Выход второго датчика 7 тока соединен . вторыми входами датчиков сварочного (Ока 8 и уравнительного тока 9. Выход датчика 8 сварочного тока подключен к первому входу первого суммируюп1его усилител 10, выход которого соединен с первым и вторым входами второго суммирующего усилител 11, причем с первым вхо- лом- соединен через последовательно соединенные интегратор 12 и нелинейный элемент 13. Выход датчика 9 уравни-. сльного гока соединен с первым входом пропорционально-интегрирующего регул тора 14 уравнительного тока. Выходы блока 15 задани тока соединены с вторым входом суммирующего усилител 10 и с вторым Вчодом регул тора 14 уравнительного тока через коррегТ Шующий элемент 16. Выход суммирующего усилител И соединен с первыми входами усилителей-формирователей 17 и 1C, а выход регул тора 14 уравнительного тока соединен с вторыми выходами этих усилителей. Выход суммирующего усилител -формировател 17 соединен с входом управлени первого выпр мител 2, а выход усилител -формировател 18 соединен с входом управлени второго выпр мител 5.The output of the second current sensor 7 is connected. second inputs of welding sensors (Oka 8 and surge current 9. The output of welding current sensor 8 is connected to the first input of the first summing amplifier 10, the output of which is connected to the first and second inputs of the second summing amplifier 11, and to the first input scrap connected through serially connected the integrator 12 and the nonlinear element 13. The output of the equalizer-9 sensor 9 is connected to the first input of the proportional-integrating balancing current regulator 14. The outputs of the current task unit 15 are connected to the second input summing amplifier 10 and with the second output of the regulator 14 of the equalizing current through the Shush element 16. The output of the summing amplifier I is connected to the first inputs of the amplifiers 17 and 1C, and the output of the regulator 14 of the equalizing current is connected to the second outputs of these amplifiers. The former 17 is connected to the control input of the first rectifier 2, and the output of the amplifier 18 is connected to the control input of the second rectifier 5.

Устройство питани дл сварочной дуги пр моугольными импульсами тока работает следующим образом.The power supply unit for the welding arc with rectangular current pulses operates as follows.

При пуске блок 15 задани тока формирует сигнал задани уравнительного тока. Регул тор 14 уравнительного тока поддерживает уравнительный ток, протекающий по цепи первый выпр митель 2, первый дроссель 3, первый датчик 4 тока, второй вы |р митель 5, второй дроссель б, второй датчик 7 тока, на таком уровне, что первый и второй 5 выпр мители не попа- :;ают в зону прерывистых токов. Благодар этому обеспечиваетс высока степень линейности характеристик источника. Одноврел:о.;{но при пуске блока 15 задани тока формируетс сигнал задани сварочного тока, поступающий на вход первого суммирующего усилител 10. Сигналы с первого 4 и второго 7 датчиков тока поступают на входы датчиков сварочного тока 8 и уравнительного тока 9. Сигнал, пропорциональный сварочному току, с выхода датчика 8 сварочного тока поступает на первый вход первого суммирующего усилител 10 и вл етс обратной св зьюAt start-up, the current-setting unit 15 generates a reference-current signal. The balancing current regulator 14 maintains the balancing current flowing through the circuit of the first rectifier 2, the first inductor 3, the first current sensor 4, the second expander 5, the second inductor b, the second current sensor 7, at such a level that the first and second 5 rectifiers do not fall:; ayut in the area of intermittent currents. This ensures a high degree of linearity of the characteristics of the source. Simultaneously: о.; {But when starting up the current setting unit 15, a welding current reference signal is generated, which enters the input of the first summing amplifier 10. The signals from the first 4 and second 7 current sensors arrive at the inputs of the welding current sensors 8 and the balancing current 9. The signal proportional to the welding current, from the output of the welding current sensor 8 is fed to the first input of the first summing amplifier 10 and is feedback

0 по сварочному току. С выхода первого суммирующего усилител 10 напр жение, пропорциональное разнице заданного и текущего значений сварочного тока, поступает на второй суммирующий усилитель 11 и ин2 тегратор 12. С выхода последнего сигнал через нелинейный элемент 13 поступает на второй вход второго суммирующего усилител 11. Суммирующие усилители 10 и И и интегратор 12 образуют пропорционально-интегрирующий регул тор сварочного то0 ка. Нелинейный элемент 13 компенсирует нелинейные свойства дуги. На выходе второго суммирующего усилител 11 формируетс напр жение управлени выпр мител ми 2 или 5 в зависимости от пол рности пр жени задани . Сигнал, пропорциональный уравнительному току, поступает с датчика 9 у:.авнительного тока на вход пропорционально-интегрального регул тора 14 уравнительного тока и вл етс обратной св зью по уравнительному току. На выходе0 by welding current. From the output of the first summing amplifier 10, the voltage proportional to the difference between the set and current values of the welding current goes to the second summing amplifier 11 and the integrator 12. From the output of the last, the signal goes through the nonlinear element 13 to the second input of the second summing amplifier 11. The summing amplifiers 10 and Both and integrator 12 form a proportional-integrating controller of the welding current. The nonlinear element 13 compensates for the nonlinear properties of the arc. At the output of the second summing amplifier 11, a control voltage of rectifier 2 or 5 is formed depending on the polarity of the setpoint. A signal proportional to the equalizing current is supplied from the sensor 9 y: an additional current to the input of the proportional-integral regulator 14 of the equalizing current and is feedback to the equalizing current. At the exit

0 регул тора 14 уравнительного тока формируетс напр жение управлени выпр мител ми , обеспечивающее посто нство уравнительного тока при изменени х сварочного тока. Корректирующий элемент 16 компенсирует возмущени , возникающие при изме5 нении пол рности сварочного тока.0 of the regulating current regulator 14, a rectifier control voltage is generated, ensuring that the equalizing current is constant during changes in the welding current. Corrective element 16 compensates for disturbances that occur when changing the polarity of the welding current.

Напр жени управлени поступают на усилители-формирователи 17 и 18 с второго суммирующего усилител 11 и с регул тора 14 уравнительного тока.The control voltages are fed to the shaping amplifiers 17 and 18 from the second summing amplifier 11 and from the balancing current regulator 14.

В зависимости от пол рности напр же ки управлени , поступающего с второго суммирующего усилител 11, один из выпр мителей работает в выпр мительном режиме , а второй - в инверторном. При из- .менении пол рности задани с блока 15Depending on the polarity of the control circuit coming from the second summing amplifier 11, one of the rectifiers operates in the rectifying mode, and the second in the inverter mode. When changing the polarity of the task from block 15

5 задани тока мен етс пол рность напр жени ча выходе второго суммирующего усили ел 11 и первый выпр митель переходит в инверторный режим, а второй - в выпр мительный. При этом сварочный ток мен ет направление без пауз при пере0 мене пол рности. Блок 15 задани тока задает амплитуду сварочного тока, котора устанавливаетс раздельно дл каждой пол рности , и врем горени дуги на пр мой и обратной пол рност х.The 5 current settings change the polarity of the voltage to the output of the second summing force 11 and the first rectifier switches to the inverter mode and the second to the rectifying mode. In this case, the welding current changes direction without pauses when changing polarity. The current setting unit 15 sets the amplitude of the welding current, which is set separately for each polarity, and the arc burning time on the forward and reverse fields.

5 При испытании на пластинах из сплава АМГ-6 толщиной 16 мм возбуждают сжатую дугу и перемещают со скоростью5 When tested on AMG-6 alloy plates with a thickness of 16 mm, excite a compressed arc and move with speed

8-10 м/ч. В процессе сварки ток дуги измен ют в пределах 30-500 А, длительность импульсов сварочного тока регулируют в пределах 0,06-0,5 с как на пр мой, так и на обратной пол рности. Сжата дуга при этом горит устойчиво, устройство функционирует нормально. Устройство обеспечивает высокую надежность в работе, в гом числе и при переменной нагрузке (режимы от холостого хода до короткого замыкани ). Подбирают режим сварки стыкового шва пластин из алюминиевого сплава толщиной 12 мм без разделки кромок; ток сварки пр мой пол рности 270 А, ток сварки обратной пол рности 340 А, длительность импульсов обратной пол рности 0,06 с, длительность импульсов пр мой пол рности 0,18 с, скорость сварки 9 м/ч, расход плазмообразующего газа аргона 1,5 л/мин, расход защитного газа аргона 12 л/мин. Формирование шва и качество сварных соединений хорошее. Рентгенопросвечивание показывает отсутствие дефектов в металле шва. Отказов в работе устройства нет. Осциллографирование показывает, что паузы в кривой сварочного тока при перемене пол рности отсутствуют, этим обеспечиваетс высока устойчивость горени сжатой дуги при напр жении холостого хода 80 В и при отсутствии стабилизатора дуги.8-10 m / h. During the welding process, the arc current is changed within 30-500 A, the duration of the welding current pulses is controlled within 0.06-0.5 s, both in direct and reverse polarity. The arc is burned steadily while the device is functioning normally. The device provides high reliability in operation, in a large number and under variable load (modes from idle to short circuit). Select the mode of welding butt weld plates of aluminum alloy with a thickness of 12 mm without cutting edges; direct polarity welding current 270 A, reverse polarity welding 340 A, reverse polarity pulse duration 0.06 s, direct polarity pulse duration 0.18 s, welding speed 9 m / h, argon plasma-forming gas flow 1 , 5 l / min, the flow of protective argon gas 12 l / min. Weld formation and quality of welded joints is good. X-ray flashing shows no defects in the weld metal. There is no device malfunction. Oscillography shows that there are no pauses in the welding current curve when the polarity is reversed; this ensures a high stability of the burning of the compressed arc with an open-circuit voltage of 80 V and in the absence of an arc stabilizer.

Таким образо,, за счет согласованного управлени сварочными выпр мител ми, обеспечивающего перевод выпр мителей из выпр мительного режима в инверторный и наоборот с высоким быстродействием, имеетс возможность изменить пол рность, ампли- ту.т,у и регулировать частоту сварочного тока в широких пределах без пауз в кривой сварочного тока при перемене пол рности . Отсутствие пауз в кривой сварочного тока обеспечивает высокое качество сварочных соединений и устойчивое горение сжатой дуги без применени стабилизаторов дуги. У|фавление выпр мител ми с учетом нелинейных свойств дуги позвол ет повысить надежность работы устройства при широком диапазоне изменени нагрузки от холостого хода до короткого замыкани .Thus, due to the coordinated control of the welding rectifiers, which ensure the transfer of rectifiers from the rectifying mode to the inverter mode and vice versa with high speed, it is possible to change the polarity, amplitude, t, and regulate the frequency of the welding current within wide limits without pauses in the welding current curve when the polarity is reversed. The absence of pauses in the welding current curve ensures high quality of welding joints and steady burning of a compressed arc without the use of arc stabilizers. The rectifier application, taking into account the nonlinear properties of the arc, makes it possible to increase the reliability of the device operation over a wide range of load variations from idle to short circuit.

00

Claims

Invention Formula

An arc welding power device containing two rectifiers connected anti-parallel to the welding circuit and two throttles, characterized in that, in order to improve the quality of the welded joint by improving the burning resistance of the beam, the equalizer sensor current, welding current sensor, current task unit, correcting element, integrator, nonlinear element, surge current regulator, two summing amplifiers and two amplifier-formers,

5 of this, the first choke and the first current sensor are connected in series with the first rectifier, and the second choke and the second current sensor are connected in series with the second rectifier, the output of the first current sensor is connected to the first sensor input

0 welding current and the first input of the equalizing current sensor, the output of the second current sensor is connected to the second input of the welding current sensor and the second input of the equalizing current sensor, the output of the welding current sensor is connected to the first input of the first summing amplifier, the output of which is connected to the first and second the inputs of the second summing amplifier. p, and with the first input it is connected through a series-connected integrator

0 and the nonlinear element, the output of the surge current sensor is connected to the first input of the surge current regulator, the outputs of the current reference block are connected to the second input of the first summing amplifier and to the second input of the surge current regulator

5 through the correction element, the output of the second summing amplifier is connected to the first inputs of the first and second amplifiers-formers, and the output of the surge current regulator is connected to the second inputs of these amplifiers, and the output of the first amplifier-forwarder is connected to the rectifier perzoy control input, and the output the second usr ;; te.-1I-former is connected to the control input of the second rectifier.

0