SU1738522A1 - Способ возбуждени дуги при импульснодуговой сварке - Google Patents

Abstract

Использование: дл  автоматизации оборудовани  дл  импульсно-дуговой сварки плав щимс  электродом в защитных газах. Сущность изобретени  :подают электрод до касани  им детали и отрывают его, возбужда  дугу на посто нном токе, Непрерывно измер ют напр жение на дуговом промежутке и фиксируют достижение имзаданного значени . После этого подают на дуговой промежуток импульсы тока, причем нарастание тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность пропорциональна корню квадратному из произведени  критической плотности тока электрода на его площади. Число импульсов выбирают из диапазона 1-6. По прохождении заданного числа импульсов включают основную сварочную дугу и привод подачи проволоки. 1 ил

Description

ё

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано в сварочных машинах, предназначенных дл  сварки плав щимс  электродом в среде защитных газов.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ возбуждени  дуги при сварке плав щимс  электродом. Способ состоит в подаче электрода к изделию до короткого замыкани , отрыве от издели , возбуждении вспомогательной дуги, замерах напр жени  Vg на ее дуговом промежутке и включении основной дуги при достижении Vg значени  5-25 В.

Существенным недостатком этого способа  вл етс  значительна  нестабильность перехода от зажигани  дуги к основной сварочной дуге, состо ща  в следующем. При переходе к основной сварочной дуге на малых дуговых промежутках (2-3 мм) часты замыкани  и приварка электрода к изделию При увеличении заданного Vg, соответствующего увеличению дугового промежутка, на котором происходит включение основной дуги, увеличиваетс  размер капли на конце электрода, вли ющей на размер Vg, зачастую закорачивающей дуговой промежуток или обрывающей дугу.

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества сварного соединени  путем повышени  стабильности возбуждени  дуги при импульсно-дуговой сварке плав щимс  электродом.

Указанна  цель достигаетс  тем, что электрод подают до касани  им детали, затем отвод т электрод, возбуждают вспомогательную малоамперную дугу на посто нном токе, непрерывно измер ют напр жение на дуговом промежутке, фиксируют достижение им заданного значени  с

VI

CJ

со

ел

го

Ю

последующим включением основной сварочной дуги.

С момента достижени  напр жением дуги заданного значени  между электродом и изделием подают 1-6 импульсов сварочного тока, причем нарастание тока .каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность импульса пропорциональна корню квадратному из произведени  критической плотности тока на его площадь. После прохождени  этих импульсов тока включают основную сварочную дугу.

Подача импульсов тока после возбуждени  вспомогательной дуги и достижени  ее напр жени  заданного значени  позвол ет стабильно увеличить дуговой промежуток путем сброса капель расплавленного металла с конца электрода и предотвратить замыкание электрода на изделие при переходе от вспомогательной дуги к основной, что увеличивает стабильность возбуждени  дуги .

Нарастание тока импульса производитс  по квадратичному закону во времени

+ КП2, где и - ток импульса, А;

lo - ток вспомогательной дуги, А;

t - врем , мс;

KI - коэффициент пропорциональности, А

м с2

Квадратичный закон нарастани  тока импульса задает вначале плавное, а затем резкое увеличение электромагнитной силы, воздействующей на каплю, и обеспечивает четкий переход ее в сварочную ванну. В случае более крутого нарастани  тока импульса возможен выброс ее из зоны сварки, что увеличивает разбрызгивание.

Длительность импульса, равна 

tn К2 УОкрЗэл ,

где 1и - длительность импульса;

5кр - критическое значение плотности тока электрода, а/мм , при котором начинаетс  струйный перенос металла;

Зэл - площадь электрода, мм2;

К.2 - коэффициент пропорциональности, определ ет величину импульса тока, чтобы ока была не ниже критического значени  и обеспечивала отрыв капли и перенос ее в сварную ванну.

Накладываемые на дуговой промежуток мощные импульсы привод т к гарантированному сбросу капли определенного объема, что обеспечивает стабильную требуемую длину дугового промежутка. Вместе с тем энерги  импульсов, достаточна  дл 

сброса капли, мало вли ет на тепловложе- ние в шов, что устран ет прожоги на малых толщинах детали и обеспечивает возможность начала сварочного процесса с малых

5 токов, что важно дл  реализации программного повышени  тока в начале шва.

Диапазон 1-6 дл  числа импульсов, а следовательно, и дл  количества сбрасываемых при зажигании дуги капель установлен

10 из следующих соображений. При сбросе более шесть капель дуги сильно раст гиваетс , что может вызвать ее отклонение от шва, а при угловых швах - переброску на стенки издели . При отсутствии импульсов ста15 бильный дуговой промежуток не обеспечиваетс .

Количество требуемых импульсов при зажигании дуги устанавливают экспериментально , исход  из надежного зажигани  ду0 ги при заданном сварочном токе.

На чертеже представлена функциональна  схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Установка состоит из неуправл емого

5 сетевого выпр мител  1, инвентарного преобразовател  2 с блоком 3 управлени ,управл емого выпр мител  4 с блоком 5 управлени , механизма 6 подачи электродной проволоки с блоком 7 управлени , дели0 тел  8 напр жени , датчика 9 тока, двух логических элементов И 10 и 11,компарато - ра 12, генератора 13 линейно измен ющегос  напр жени , интегратора 14, счетчика 15 импульсов, задатчика 16 числа импуль5 сов, схемы 17 сравнени , асинхронного RS-триггера 18, логической схемы НЕ 19. Плав щийс  электрод 20 подаетс  приводом 6 к изделию 21.

При возбуждении дуги установка рабо0 тает следующим образом.

Нажатием кнопки на сварочной горелке подаетс  сигнал на S-вход триггера 18, устанавливающий его в единичное состо ние. Сигнал от кнопки поступает также в блок 5

5 управлени , который переключает управл емый выпр митель 4 на режим падающей характеристики с установленным током вспомогательной дуги (5-15 А). Затем электрод 20 подводитс  к изделию 21 до замыка0 ни  и отводитс  обратно. При этом возбуждаетс  вспомогательна  дуга и на выходе логического элемента 10 по вл етс  сигнал, поступающий на вход логического элемента 11. При достижении напр жени 

5 на дуге, снимаемого с делител  8, заданного значени  из, на выходе компаратора 12 по вл етс  сигнал, поступающий на второй вход логического элемента 11. Сигнал на третий вход этого элемента подаетс  с вы- хода триггера 18. При наличии сигналов на

всех трех входах элемента 11, на выходе последнего также по вл етс  единичный сигнал, разрешающий работу генератора 13 линейно измен ющегос  напр жени . Это напр жение интегрируетс  интегратором 14, на выходе которого по вл етс  напр жение задани  блока 5 управлени  управл емого выпр мител  4 с квадратичной зависимостью от времени. Выходное напр жение выпр мител  4 в точности повтор ет закон изменени  этого напр жени  задани .

Вследствие этого в сварочной цепи по вл ютс  импульсы тока с квадратичной зависимостью от времени, Импульсы, накладываемые на ток подпитки, сбрасывают р д капель с расплавленного конца электрода , стабильно увеличива  дуговой промежуток. Число прошедших импульсов фиксируетс  счетчиком 15 и сравниваетс  схемой 17 сравнени  с установленным на задатчике 16. При совпадении числа прошедших импульсов с заданным числом на выходе схемы 17 сравнени  по вл етс  сигнал логической 1, устанавливающий триггер 18 в нулевое состо ние. На выходе логического элемента 11 сигнал исчезает и генератор 13 перестает работать, импульсы прекращаютс , а на выходе элемента 19 по вл етс  сигнал, включающий механизм 6 подачи на основную скорость, а управл емый выпр митель 4 - на ток основной дуги.

Экспериментальна  проверка предлагаемого способа возбуждени  проводитс  на полуавтомате дл  импульсно-дуговой сварки плав щимс  электродом типа ПДГИ- 303, модернизированным в соответствии с приведенной схемой. Сваривают листы из нержавеющей стали типа 18-8, толщиной 10 мм, проволокой ев 0,8х20Н9Г7Т ф2,0 мм. Сварочна  дуга возбуждаетс  следующим образом. Электрод подаетс  кизде лию до замыкани , затем отводитс  от издели . При этом возбуждаетс  вспомогательна  дуга с током 10 А. Напр жение на дуге непрерывно измен етс  и в момент равенства его и напр жени  задани  Уз, которое устанавливаетс  в пределах 18-22 В, включаютс  импульсы тока. Нарастание тока импульса осуществл ют по квадратичному закону:

+ К12и,

где 10 ЮА - ток вспомогательной дуги;

А

К 20..., - коэффициент пропорм с

циональности;

t- врем , мс.

Длительность импульса устанавливаетс  в соответствии с выражением

1и К2 У 5кр5эл ,

где Ти - длительность импульса в мс;

(5Кр 125 - критическа  плотность тока электрода;

Зэл 3,2 мм2 - площадь поперечного

сечени  электрода;

К2 0,15-0,25-коэффициент пропорциональности .

После прохождени  от одного до шести

импульсов производитс  переключение механизма подачи и источника питани  на основную сварочную дугу с режимами: тока сварки 200 А, напр жение на дуге 24 В, скорость подачи проволоки 250 м/с, скорость сварки 35 м/ч.

Дл  оценки процесса возбуждени  дуги с помощью осциллографа К-117 проводитс  регистраци  напр жени  и тока дуги. При подаче от одного до шести импульсов указанной формы происходит надежное возбуждение дуги, наплывов и прожогов в начале шва не наблюдалось. При отсутствии импульсов наблюдаютс  утыкани  электрода и прихватка его к издели м. При подаче

более шести импульсов замен ют обрывы дуги и возбуждение приходитс  повтор ть. Предлагаемый способ возбуждени  дуги при импульсно-дуговой сварке плав щимс  электродом обеспечивает по

сравнению с известным повышение производительности труда сварщика, экономию защитного газа, сокращение расхода сварочной проволоки. Особенно значительный экономический эффект может быть получен

Claims (1)

1. при сварке короткими швами. Кроме того, предлагаемый способ позвол ет улучшить качество сварочного соединени  путем повышени  стабильности возбуждени  дуги. Формула изобретени 

   Способ возбуждени  дуги при импульсно-дуговой сварке плав щимс  электродом, при котором электрод подают к изделию до их замыкани , затем отвод т электрод от издели , возбужда  вспомогательную дугу,

   непрерывно измер ют напр жение на дуговом промежутке, фиксируют достижение им заданного значени  с последующим включением основной сварочной дуги, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества

   сварного соединени  путем повышени  стабильности возбуждени  дуги, с момента достижени  напр жением дуги заданного значени  между электродом и изделием подают 1-6 импульсов сварочного тока, причем нарастание

   тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность импульса пропорциональна корню квадратному из произведени  критической плотности тока электрода на его площадь.