Способ автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке

 

1. СПОСОБ АВ-ЙЭМАТИЧЕСКО ГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЛУБИНЫ ПРОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ, при котором задают эталонвые значения тока сварки, ,скорооти сварки, напр 1женйя сварки, в проиесяое сварки измеряют текущие значения ука- . занных параметров, вычисляют разности между текущими и заданньши их tiapaметрамв и ведут регулирование процесса по шшученвым разностям, отличающийся тем, что с целью повышеНИН качества сварного шва путем Kcavinei сации неконтролируемых возмущений, измеряют температуру точки поверхности сварного шва, вычисляют расчетное значение температуры той же точки поверхности шва, вычисляют одновременно с разностями между текущими и заданными параметрами тока сварки, напряжения сварки, скорости (арки, разность между текущим и вычисленным значениями температуры и значение управляемых параметров процесса сварки регулируют согласно управлению К

„„5U„„1013163

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

grsg В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 } 3388861/25-27 (22) 01.02.82 (46) 23.04.83. EKgI ¹ 1 5 (72) А.В.Сас, А.В.Чернов, Э.А.Гладков, В.М.Ганюшин и В.Н.Бродягин (71) Московское ордена Ленина, ордена

Октябрьской Революции и ордена Трудово

j го Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана:.

- (53) 621.791.75.037 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 189087, кл. В 23 К 13/00) 21.09.65.

2. Патент Японии № 50-3987, кл. 12В112.4, кл. В 23 К 9/12, опублик. 13.02.75 (прототип) .. (54)(57) 1. СПОСОБ АВЧОМАТИЧЕСКО»

ГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЛУБИНЫ ПРО

ПЛАВЛЕНИЯ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ДУГОВОЙ СВАРКЕ, при котором задают эталонные значения тока сварки, сКорос ти сварки, напряжения сварки, в процессе сварки измеряют текущие значения укаэанных параметров, вычисляют разности между текущими и заданными их ð» метрами и ведут регулирование процесса по полученным разностям, о т л и ч sю шийся тем, что с целью повыше»ния качества сварного шва путем компенсации неконтролируемых возмущений, измеряют температуру точки поверхности сварного шва, вычисляют расчетное эначение температуры той же точки поверхности шва, вычисляют одновременно с разностями между текущими и заданными параметрами тока сварки, найряжения сварки, скорости сварки, раа юсть между текущим и вычисленным значениями температуры и значение управляемых параметров процесса сварки регулируют согласно управлению к(з-з )+ Р (з-,)+т(Е- )+ (Т-ТР).о, где К,Ю, m, п - известные константы, зависящие от конкретнь го процесса сварки;

Э - эталонный ток сварки; .) - текущий ток сварки;

5 - эталонная скорость сварки; о - текущая скорость ñýàp» ки1

E - эталонное напряжении сварки;

Eо - текущее напряжение сварки;

1 текущее значение тем цературы;

Т - расчетное значение тем пературы.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве управля ющего параметра процесса сэарки выби рают ток сварки.

1013163

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при производстве электросварных труб.

Известен способ автоматического ре» гулирования процесса высокочастотной 5 сварки путем воздействия на мощность, подводнмую к нагревательному устройст ву, в зависимости от сигнала, характерИ эующего изменение температуры шва t 1), Однако имеющаяся нестабильность параметров сварки: толщины свариваемого металла, скорости сварки и т.д. не позво ляет при стабилизации одного параметра получить качественное сварное соединение.

Наиболее близким по технической сущ 15 ности предлагаемому является способ автоматического регулирования глубины .проплавления при автоматической дуговой сварке, при котором изменение какоголибо параметра сварки из-эа внешних 20 факторов компенсируется изменением других параметров 2 ).

Недостатком известного способа является то, что он не учитывает влияние. 25 на процесс сварки неконтролируемых воэ мушений, т.е. тех, которые нельзя опе ративно измерить в ходе процесса сварки, но которые оказывают значительное влияние на качество сварного соединения. К 30 таким неконтролируемым возмущениям можно отнести, например, неоднородность химического состава,свариваемого металла, изменение состава защитной атмосферы и т.д.

11елью изобретения является компен» сания влияния неконтролируемых возмущений на процесс сварки и повышение качества сварного шва.

Указанная цель достигается. тем, что согласно способу автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке задают эталон

45 ки, напряжения, сварки, в процессе сварки измеряют текущие значения укаэанных параметров, вычисляют разности между текущими и заданными их параметрами и ведут регулирование процесса по полу« ченным разностям, далее измеряют тем50 пературу точки поверхности сварного . шва, вычисляют расчетное значение температуры той же точки поверхности шва вычисляют одновременно с разностями . между текущими и заданными параметра- 55 ми тока сварки, напряжения сварки, скорости сварки, разность между текущим и вычисленным значениями температурь1 и значение управляемых параметроВ процео са сварки регулируют согласно уравнееюю:

K(3 3g+ Ю {5 5)+m (Е-Е,)+и (Т-Т )0 где-К, P.,m, ) )» известные ко гтакты, зависящие от конкретного процесса сварки;

3 - эталонный ток сварки;

3 — текущий ток сварки;

S - эталонная скорость свар ки

5 — текущая скорость сварки;

E - эталонное напряжения сварки;

- текущее напряжение свар о ки;

Т - текущее значение температуры

Т - расчетное значение тем

P пературы.

И качестве управляющего параметра процесса сварки может быть выбран ток сварки.

Используется дополнительный пара метр (температура поверхности сварочной ванны), с помощью которого учитывает ся влияние на сварочный процесс неконт ролируемых возмещений.

Сначала измеряют в режиме иор» мальной работы величины сварочного тока (3<), скорости сварки (S ), напряже ния дуги (Е ) и температуры фиксирс ванной точкй поверхности сварочной ван ны (Т ) и запоминают их.

Если в. каждый момент времени измерять значения сварочного тока (3)), ско рости сварки (Э) и напряжения дуги (E). то можно определить расчетное значение температуры (Т ) как

Tp= Tg+aP-3q)+b(S-5 )+C(E-E ), (a) где а, в, с - известные контакты.

Если в то же время измерять температуру фиксированной точки сварочной ванны или шва (Т. ) и сравнивать ее с Т „ то разница между ными будет нести ин формацию о влиянии неконтролируемых возмущений на сварочный процесс. Чтобы скомпенсировать это влияние, изменяют управляемые параметры режима сварки, т.е. те, которые мы можем изменять в процессе сварки, например скорость сварки ), ток сварки Э, напряжение дуги E.

Так как изменение глубины проплав ленин йН от влияния внешних факторов определяется как

3 1Î> .где К, Q,tn, n. - известные константы, заинсящие от конкретного процесса сваркн, то величины изменений управляемых параметров Э, 5 и Е регулируют таким образом, чтобы выражение 2 .свести к нулюе

На чертеже изображена схема, peans» зующая способ автоматического регулирования глубины проплавления прн авто матической дуговой сварке.- î

Сварнваемое изделие 1 подается в . зону сварки со скоростью (5 ). Источннк питания 2 подключается одним полюсом к изделию, а другим к горелке 3.

Между электродом горелки и изделием 1$ возбуждается электрическая дуга 4 и расплавляются кромки свариваемого ме-. талла. Образуется сварочная ванна 5 и после затвердевания расплавленного металла образуется шов 6 с глубиной, про- щ плавления Н. Процесс сварки контролируется с помощью измерителя скорости сварки 7, фотопирометра 8, датчика ско- .рости сварочного тока 9 н датчика напряжения дуги 10. Данные с устройств уз .,7 - 10 поступают в вычислительное уст» ройство 11, где определяется величина управляющего ваздействия по току сварки

Величнна этого воздействия .определяется по выражениям (1) и (2) с учетом констант, которые хранятся в блоке памяти 12. Эти константы получены иэ экспериментов

3163 4

Если при сварке изделия из-еа влияния внешних факторов происходит изменение глубины проплавлення Н, то управляющее воздействне поступает на источник- нн« тания 2 и изменяет сварочный ток таким образом, чтобы величина проплаиле ния была равна требуемой.

Способ может быть реализован на стандартных измерительных, вычисли тельных и управляющих элементах.

Использование предлагаемого способа автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке труб обеспечивает следующие преимущества;

a) возможность получения труб с тре» буемым качеством сварного шва, блнзкнм к качеству основного металла, что позволит применять электросварные пря мошовные трубы вместо более дорогих б,есшовных; б) надежное хранение полученного уровня качества шва труб при изменении текущнх значений параметров пропесса сварки; в) скорость сварки повышается на

30%;

r) брак сокращается в два раза; д) улучшаются условия труда сварщн.ка-оператора, так как ему не требуется визуально контролировать ход сварочного процесса.

1013163

Составитель H. Дроздов

Редактор В. Иванова Техред О.Н еле Корректор В. Бутяга

Заказ 3890/18 Тираж 1104 Подлис кое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ипйретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4