Способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ преимущественно деталей с большим поперечным сечением путем воздействия на напряжение в зависимости от сигнала положительной обратной связи по одному из параметров процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и улучшения энергетической эффективности процесса оплавления, в качестве параметра, характеризующего процесс оплавления, принимают сдвиг фазМежду напряжением и первой гармоникой сварочного тока. (Л 00 о со 4;;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(SI) В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОЬГКтЬНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 !

1 (21 ) 356 5370/25-27 (22) 21.03.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) И.Г. Ткаченко, В.П. Кривонос и Б.С. Грабчев.. (71) Ордена Лейина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О. Патона (53) 621.791.762.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 165260, кл. В 23 К 11/04,17.03.62.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 941072, кл. В 23 К 11/04 5.12.80. (54 ) (57 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА K0HT KTHOA CTMK0BOA CI) PKH OIIJIABЛЕНИЕМ преимущественно деталей с большим поперечным сечением путем воздействия на напряжение в зависимости от сигнала положительной о6ратной связи по одному из параметров процесса, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и улучшения энергетической эффективности процесса оплавления, в качестве параметра, характеризующего процесс оплавления, принимают сдвиг фаз между напряжением и первой гармоникой сварочного тока.

1080941

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при контактной стыковой сварке непрерывным оплавлением деталей преимущественно с большим поперечным сечением.

Известны различные способы регулирования процесса контактной стиховой сварки оплавлением с воздействием на напряжение в зависимости от сигнала положительной обратной связи по одному иэ параметров процесса.

Известен способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением, в котором применена положительная обратная связь по 15 току оплавления, воздействующая при превышении заданного тока на фазовращатель, сдвигающий углы зажигания игнитронов в сторону увеличения напряжения на сварочном трансформато- 2ц ре Г1 3.

Недостатком способа управления является необходимость проведения большого объема экспериментальных работ по выбору уставок корректора 25 напряжения в зависимости от типоразмера свариваемых заготовок и характеристик оборудования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением, преимущественно деталей с большим поперечным сечением путем воздействия на напряжение в зависимости от сигнала положительной обратной.

:связи по одному иэ параметров процесса. В качестве сигнала положительной обратной связи принято отношение суммарной длительности коротких замыканий к текущему времени on- 40 лавления f23.

Однако известный способ обладает большой инерционностью в оценке непрерывности оплавления. Сигнал обратной связи учитывает только факт, что 45 короткое замыкание произошло, но не позволяет прогнозировать переход оплавления в короткое замыкание, т.е. известный способ не позволяет оперативно-регулировать напряжение, прово- 5О дя оплавление в наиболее энергетически выгодном режиме.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения и улучшение энергетической эффективности процесса оплавления.

Поставленная цель достигается тем, что соГласно способу регулирования процесса контактной стыковой сварки оплавлением преимущественно деталей с большим поперечным сече- 60 . нием путем воздействия на напряжение в зависимости от сигнала положительной обратной связи по одному из паpctMBTpoB n oII oc, B качестве параметра, характеризующего устойчивость 65 процесса оплавления, принимают сдвиг фаз между напряжением и первой гармоникой сварочного тока.

На фиг. 1 показана зависимость мощности Р от сопротивления R сварочного контакта при различных напряжениях сварочного трансформатора, на фиг. 2 — устройство для реализации предлагаемого способа, вариант) на фиг. 3 — статическая характеристика преобраэрвателя длительности импульсов в напряжение.

Энергетически наиболее выгодным является режим, при котором сопротивление сварочного контакта Р равно активному сопротивлению короткого замыкания сварочной машины R„>, При сварке непрерывным оплавлением сопротивление контакта изменяется случайным образом в больших пределах, что может привести к короткому замыканию торцов. В то же время саморегулирование процесса воэможности только при R> RK> . На фиг. 1 показана зависимость мощности, генерируемой в искровом зазоре, от сопротивления контакта при различных значениях напряжения во вторичной обмотке сварочного трансформатора. Допустим, что сопротивление увеличилось от Rg до R3 тогда мощность снизится oT Pg до Р3, Это влечет за собой снижение скорости оплавления, торцы начнут сближаться и сопротивление уменьшится. Процесс возвращается в исходное состояние. В случае, когда сопротивление уменьшилось от Й2 до R„, мощность возрастает, увеличивается искровой зазор, что приводит к возрастанию сопротивления.

Изменение напряжения в соответст вующую сторону помогает процессу саморегулирования (фиг. 1, точки

1 и 3). Это позволяет приблизиться к границе устойчивости и повысить эффективность процесса оплавления.

Измерение сопротивления контакта в процессе оплавления затруднено.

Однако его можно оценить по величине сдвига фаз между напряжением и первой гармоникой сварочного тока. На границе устойчивости при R = Р„э предельно допустимое значение сдвига фаз можно определить иэ вью раже ния: где Х э — реактивная составляющая короткого э амыкания сварочной машины.

По мере возрастания R сдвиг фаз

Ч убывает и принимает значение, близкое к нулевому при достаточно большом R, т.е. когда процесс проходит с большим запасом устойчивости.

1080941

Использование сдвига фаз между напряжением и первой гармоникой сварочного тока в качестве сигнала положительной обратной связи позволяет реализовать режим сварки близкий к границе устойчивости оплавления 5 и тем самым повысить энергетическую эффективность процесса. При этом не требуется проводить перенастройку регулятора в случае изменения типоразмера свариваемых деталей.

Устройство (фиг. 2 ) для реализации предлагаемого способа содержит сварочную машину 1, к которой подключен датчик 2 напряжения, нуль-органы 3 и 4, датчик 5 сварочного тока, соединенный с фильтром 6, пропускающим частоту 50 Гц, формирователь 7 импульсов, в качестве которого может быть использован триггер, соединенный;с преобразователем 8 импульсов в напряжение, к которому подключен сумматор 9, к другому его входу-подключен задатчик 10 программы снижения напряжения, а выход преобразователя через фаэовращатель

1l и тиристорный контактор 12 соединен со сварочной машиной 1. Преоб.разователь 8 имеет, статическую характеристику д0= Е() (фиг. 3 !.

B процессе работы устройства после подачи команды "Пуск-сварка" ЗО с задатчика 10 на сумматор 9 поступает сигнал,.пропорциональный заданной програмпе снижения напряжения. С выхода сумматора 9 сигнал поступает через фазовращатель 11 на тиристор- 35 ный контактор 12. Таким образом осуществляется изменение напряжения по заданной программе. В процессе оплавления сигнал с датчика 2 напряжения подается на нуль-орган 3, а сигнал с датчика 5 тока через фильтр

6 подается на нуль-орган 4. По переднему фронту импульса, поступающего с нуль-органа 3, запускается формирователь 7 импульсов, который сбрасывается по переднему фронту импульса, поступающего с нуль-органа 4;

Таким образом, на выходе формирователя 7 образуется импульс, длительность которого пропорциональна сдвигу фаз между напряжением и первой 50 гармоникой сварочного тока. Этот импульс поступает на вход блока 8, где преобразуется в приращение напряжения д0, пропорциональное длительности импульса в соответствии с характеристикой, показанной на фиг. 3. Приращение L!V суммируется в блоке 9 с напряжением эадатчика

10. Тем самым изменяется угол включения тиристорного контактора и осуществляется корректировка заданной программы снижения напряжения.

Таким образом, имея информацию о сдвиге фаз между напряжением и первой гармоникой сварочного тока в каждом полупериоде, можно прогнозировать динамику изменения сопротивления сварочного контакта и своевременно корректировать напряжение для обеспечения непрерывности оплавления. Это позволяет проводить сварку на границе устойчивости и тем самым повысить энергетическую эффективность оплавления.

Предлагаемый способ проверяется при сварке рельсов Р65 на машине

K-190П с 2 к = 90 мкОм и Р

64 мкОм. При этом параметры пре образователя 8 (фиг. 3 J выбирают та" ким образом, чтобы корректировать напряжение на первичной обмотке сварочного трансформатора в пределах

+100 В. Угол „, рассчитанный по формуле (1), составляет 26 . Время сварки рельсов с использованием предлагаемого способа регулирования составляет в среднем 165 с, тогда как время сварки рельсов Р65 на машине К-190П, оборудованной стандартной схемой управления, составляет"185 с.

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет сократить время сварки одного стыка в среднем на

20 с и улучшить качество сварного соединения за счет повышения устойчивости и энергетической эффективности процесса оплавления. Это позволяет также повысить производительность сварочного оборудования эа счет сокращения времени, необходимого для проведения одной сварки.

1080941 иг, BHgHHH Заказ 1425/9 Тираж 1037 Подлисное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4