Способ регулирования процесса сварки плавлением

 

1.СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ, при котором в процессе сварки контактным датчиком измеряют глубину проплавления и в зависимости от глубины изменяют параметры режима сварки, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования.при сварке присадочной проволокой путем слежения со скоростью ее расплавления, в качестве контактного датчика используют присадочную проволоку, а о глубине проплавления судят по интервалу времени от входа присадочной проволоки в сварочную ванну до касания ею фронта кристаллизации дна, при этом в интервале измерения времени присадочную проволоку подают со скоростью, при которой она плавится на дне сварочной ванны, а после касания ею дна уменьшают до 0,5-1,0 от скорости, при которой она плавится на поверхности этой ванны. 2. Способ по П.1, отличаю.щ и и с я тем, что момент входа присадочной проволоки в сварочную ванну определяют по скачкообразному уменьшению акустического сопротивления между присадочной проволокой и изделием, а момент касания присадочной проволоки дна сварочной ванны определяют по акустическому сопротивлению между присадочной проволокой и изделием, равному 80-85% значения акустического сопротивления в момент касания сварочной проволокой ванны. 3. Способ по П.1, отличающийся тем, что с целью повьшения точности регулирования, скорость подачи присадочной проволоки изменяют в процесса сварки с частотой i4.Hi2Hi,Hz), СО где , sinoCJo, А пр cz 1 - rr i -22V Vcecosot шпах -время оплавления присадоч . ной проволоки, с; -время подачи присадочной проволоки со скоростью СдЭ V max, с; о: ог, угол между осью электрода се о ел и осью присадочной проволоки , ; dg - диаметр анодного пятна дуги на изделии, мм; dp,- диаметр проволоки, мм; V;./ - скорость сварки, мм/с; СБ - максимальная скорость max подачи присадочной проволоки , мм/с, причем момент входа проволоки в ванну задают началом нарастания скорости подачи проволоки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ill

4 (5 1 ) В 23 К 9 / 1 О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ванну определяют по скачкообразному уменьшению акустического сопротивления между присадочной проволокой и изделием, а момент касания присадочной проволоки дна сварочной ванны определяют по акустическому сопротивлению между присадочной проволокой и изделием, равному 80-85% значения акустического сопротивления в момент касания сварочной проволокой ванны.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что с целью повышения точности регулирования, скорость подачи присадочной проволоки изменяют в течение процесса сварки с частотой

1 (1.1-;(.2 (,, я1у где

51пouclд Jрр

l ;(=

2 vnax Y eсо ж — время оплавления присадочf ной проволоки, с; — время подачи присадочной

2 проволоки со скоростью

Ч max, с;

Ж вЂ” угол между осью электрода и осью присадочной проволоки, Д вЂ” диаметр анодного пятна а дуги на изделии, мм; — диаметр проволоки, мм; — скорость сварки, мм/с; п

V — максимальная скорость

max подачи присадочной проволоки, мм/с, . причем момент входа проволоки в ванну задают началом нарастания скорости подачи проволоки. (21) 3506391/25-27 (22) 29. 10.82 (46) 30.01.85. Бюл. N - 4 (72) Б.Б.Бутыпкин, Ю.Н.Корнеев, А.А.Агеев, B.À.Hóêàðîâ и М.В.Григорьев (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 544525, кл . В 23 К 9/10, 1974, 2.Авторское свидетельство СССР

В 332962, кл. В 23 К 9/10, 1970 (прототип). (54) (57) 1.СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРО1 ЕССА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ, при котором в процессе сварки контактным датчиком измеряют глубину проплавления и в зависимости от глубины изменяют параметры режима сварки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования при сварке присадочной проволокой путем слежения со скоростью ее расплавления, в качестве контактного датчика исполу зуют присадочную проволоку, а о глубине проплавления судят по интервалу времени от входа присадочной проволоки в сварочную ванну до касания ею фронта кристаллизации дна, при этом в интервале измерения времени присадочную проволоку подают со скоростью, при которой она плавится на дне сварочной ванны, а после касания ею дна уменьшают до 0,5-1;0 от скорости, при которой она плавится на поверхности этой ванны.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю .— шийся тем, что момент входа присадочной проволоки в сварочную

В

4 г

ТЕНИЯ!, - =: - - где

4 1136

Изобретение относится к сварке, в частности к способам автоматического регулирования сварки плавлением, осуществляемым во время процесса, и может найти применение в любой отрасли промышленности, где применя.— ется автоматизированная сварка. о

Известно устройство для дуговой сварки неплавящимся электродом с присадочной проволокои, реализующее 10 способ регулирования параметров режима сварки: сварочного тока, скорости сварки и подачи присадочной проволоки в зависимости от изменения провисания сварочной ванны (1) .

Однако этот способ и устройство применимы лишь при сварке со сквозным проплавлением.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 20 способ регулирования процесса свар- . ки плавлением, по которому параметры режима изменяют в зависимости от глубины проплавления, которую измеряют в процессе сварки контакт-. 25 ным датчиком, выполненным из материала с температурой плавления, превышающей температуру плавления свариваемых материалов, который прижимают к изделию в зоне действия сварочной дуги и одновременно с расплавлением ванны погружают его на заданную глубину, а затем перемещают в направлении сварки, поддерживая постоянное с заданным усилием соприкосновение датчика с фронтом плавления Ц .

Однако этот способ можно применять лишь при сварке со сквозным проплавлением и, кроме того, возмож- 4б но попадание материала контактного датчика в сварной шов при его частичном оплавлении, что снижает качество сварного соединения. .1

Цель изобретения - повышение точности регулирования при сварке. с присадочной проволокой путем слежения за скоростью ее расплавления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса сварки плавлением, при котором в процессе сварки контактным датчиком измеряют глубину проплавления и в зависимости от глубины изменяют параметры режима сварки, 55

1 в качестве контактного датчика используют присадочную проволоку, а о глубине проплавления судят по интер905 2 валу времени от входа присадочной проволоки в сварочную ванну до каса ния ею фронта кристаллизации дна; при этом в интервале измерения времени присадочную проволоку подают со скоростью, при которой она плавится на дне сварочной ванны, а после касания ею дна уменьшают до 0,5-1,0 от скорости, при которой она плавится на поверхности этой ванны.

Момент входа присадочной проволоки в сварочную ванну определяют по скачкообразному уменьщению акустического сопротивления между присадочной проволокой и изделием, а момент касания присадочной проволоки дна сварочной ванны определяют по акустическому сопротивлению между присадочной проволокой и изделием, равному

80-85Х значения акустического сопро,тивления в момент касания сварочной проволокой ванны.

Скорость подачи присадочной проволоки изменяют в течение процесса сварки с частотой

f - 0,1-Ф)(-+>), 1 а дьр

) 2 ma x с со — время оплавления приса1 дочной проволоки, с; — время подачи присадочной

2 проволоки со скоростью, Vmax, с; о — угол между осью электро-. да и осью присадочной проволоки, о;

Д вЂ” диаметр анодного пятна дуги на изделии, мм;

d < — диаметр проволоки, мм;

Ч cl

Ч „- максимальная скорость подачи присадочной проволоки, мм/с, причем момент входа проволоки в ванну задают началом нарастания скорости подачи проволоки.

Применение в качестве. контактного датчика присадочной проволоки позволяет контролировать глубину сварочной ванны со стороны дуги как при сквозном, так при неполном проплавлении металла. Периодическое изменение скорости подачи проволоки от (0,5-1,0) Ч о до V „ с частотой

f c (1, 1-1, 2) /(t — и позволяет повысить точность поддержания заданной глубины проплава по всей длине шва.

05 4 ределенной глубине проплавления.В случае его отклонения от заданного происходит корректировка режима сварки.

В момент касания дна сварочной ванны

4 присадочной проволокой 8 подают команду на уменьшение скорости пода-: чи присадочной проволоки 6 до 0,51,0.

При постепенном оплавлении присадочной проволоки 8 производят ее вывод из сварочной ванны 4, при этом увеличивается сигнал, что является командой для блока 10 на увеличениескорости подачи присадочной проволоки 8 до V „с, и цикл повторяют.

Способ может быть осуществлен без вывода конца присадочной проволоки

8 из сварочной ванны 4, тогда за начальный момент отсчета времени принимают момент увеличения скорости подачи присадочной проволоки 8 до

V „ . В этом случае скорость пода.— чи присадочной проволоки 8 при упирании в дно ванны 4 снижают до VÄz>.

Скорости подачи присадочной проволоки 8 (V „О и Vmax ), соответствующие расплавлению конца проволоки 8 на поверхности сварочной ванны 4 и при касании ею дна сварочной ванны.4, определяют предварительно .экспериментальным путем. Затем, используя заданные параметры режима, сварки, рассчитывают частоту измере ний глубины сварочной ванны 13 по формуле

i (У 1ЛЦ(„<г, Я где Sin э 1 7

2 щф,(1сцсОБ C

Способ осуществляют следующим образом.

Между сварочным электродом 1 и свариваемым изделием 2 возбуждают дугу 3. Тепловая энергия, выделяемая при горении дуги Э, расплавляет металл изделия 2, образуя сварочную ванну 4. От генератора 5 УЗК через преобразователь 6 УЗК и волновод 7 на присадочную проволоку 8, находящуюся вне сварочной ванны 4, подают ультразвуковые колебания. Преобразователем 6 УЗК фиксируют отраженные от конца присадочной проволоки 8 ультразвуковые колебания и, преобразуя их в электрические сигналы, передают на приемник 9 УЗК, где, они усиливаются и далее поступают в блок 10 управления для обработки и 35 регистрации. Блок 10 управления через управляющее устройство 11 включает механизм 12 подачи присадочной проволоки 8 и со скоростью Vпо вводит присадочную проволоку 8 в сва-40 рочную ванну 4. Момент входа присадочной проволоки 8 в сварочную ванну

4 фиксируют по скачкообразному уменьшению отраженного от конца присапочной проволоки 8 сигнала вслед- 45 ствие уменьшения. акутического сопротивления между проволокой 8 и изделием 2. Момент. касания дна сварочной ванны .4 присадочной проволокой 8 фиксируют по уменьшению сигнала на 50

15-20Х вследствие меньшего акустического сопротивления твердого металла по сравнению с сопротивлением жидкого металла сварочной ванны 4 °

В блоке 10 управления осуществля- 55 ют измерение времени между двумя уменьшениями сигналов и сравнение его с заданным, еоответствующим оп30

3 1 1369

Измерение (уменьшения) акустичес= кого сопротивления между присадочной проволокой и изделием позволяет повысить точность определения момента поверхности и дна сварочной ванны присадочной проволокой.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — циклограмма изменения скорости подачи присадоч- 10 ной проволоки и акустического сопротивления в процессе сварки при выходе проволоки из ванны; на фиг. 3 циклограмма изменения скорости проволоки и акустического сопротивления, 15 когда проволока не выходит из ванны..

М вЂ” угол между осью электрода 1 и осью присадочной проволоки 8, -d — диаметр анодногО пятна

6. дуги 3 на изделии 2,мм; — скорость сварки, мм/с.

В случае, когда частота измерений

f больше указанной величины, присадочная проволока 8 не успеет пройти все стадии опроса глубины ванны

4, т.е. коснуться дна ванны 4 и выйти на поверхность (из ванны)., процесс регулирования будет нарушен.

Диаметр анодного пятна дуги 3 на изделии 2 определяется также экспериментально.

П р и.м е р. Регулирование процесса сварки плавлением осуществляют неплавящимся электродом .с присадоч1136905 волоки от 7„ом до V,ä с частотой

1 Гп и регистрируют время между началом нарастания скорости подачипроволоки до уменьшения сигнала акустического сопротивления при касании конца проволоки дна ванны.

Проволока при этом в процессе сварки из сварочной ванны не выходит. ной проволокой. Производят наплавку в разделку стыковых соединений пластин из стали 12Х18Н10т толщиной

12 мм. Сварку производят на макете сварочной головки с использованием S аппаратуры СА 120.

Режим сварки следующий: Тс 190 А;

V,öàì 75 м/ч3 V>ä„ 500 м/ч3 Усв

12 м/ч.

Расход аргона 15 л/мин, диаметр .1 присадочной проволоки 1,2 мм, диаметр вольфрамового электрода 4 мм, угол о заточки 30 с притуплением О 3 о

0,4 мм, угол подачи проволоки 60 частота ультразвуковых колебаний

4,5 мГц, диаметр анодного пятна

12 мм, длина дуги 3 мм.

Геометрические размеры сварных соединений измеряют по макрошлифам.

Контроль качества сварных образцов, 2О выполненных с применением предлагаемого способа показывает хорошие результаты, а также отсутствие дефектов шва, о чем свидетельствуют данные, приведенные в таблице.

Сварку осуществляют с изменением скорости подачи присадочной проПри изменении измеряемого времени от заданного производят корректировку тока сварки в ту или другую сторону в зависимости от знака отклонения времени измерения.

Контроль качества сварных образцов, выполненных с применением данного способа показал хорошие результаты, а также отсутствие дефектов шва..

Использование способа регулирования процесса сварки плавлением позволит повысить стабильность глубины проплавления и расширит технологические возможности за счет контроля со стороны дуги.

Качество сварки

Частота Процесс измерений измерения

22,5(0,3) 1,5

Низкая точность измерения из-за неверного определения интервала времени

22,5(093) 1,2

22,5(0,3) (23,5(0,3)

22,5(0,3)

37,5(0,5) 1,0

То же

0,8

0,6

Измерение невоз- Нестабильная геометможно из-за того, рия сварочного соедичто проволока не нения выходит на поверхность сварочной ванны

1,5

Скорость подачи присадочной проволоки после касания дна сварочной ванны, м/ч

Плохое формирование шва из-за оплавления присадочной проволоки в дуге, с образованием капель и замыканием электрода с сварочной ванной.

1136905

1 J

Продолжение таблицы

37, 5(0, 5)

37,5(0,5) 1,2

1,0 тью.

37, 5(0, 5)

37,5(0,5)

56,25(0,75) 0,8

1,5

56,25(0,75}

56,25(0,75) 1,2

1,0

56,25(0,75)

56,25(0,75)

75(1,0) 0,8

0,6

1,5

1,2

1,0

1,2

1,2

1,5

1,0

0,8

0,6

75-(1,0)

75(1,0)

75(1,0)

75(1,0)

75(1, 0) 90(1, 2)

90(1, 2)

90(1, 2)

90(1, 2)

90(1, 2)

Измерение возможно с высокой точносНизкая точность измерения из-за уменьшения частоты опроса

Измерение невозможно из-за того, что проволока не выходит на поверхность сварочной ванны

Измерение происходит с высокой точностью.

Низкая точность измерения из-за уменьшения частоты опроса

Измерение невозможно из-за того, l что проволока не выходит на поверхность сварочной ванны

Измерение происходит с высокой точностью

Измерение происходит с высокой точностью

Невозможно измерение вследствие прохождения присадочной проволокой через сварочную ванну

Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединения.

Нестабильность геометрических размеров сварного соединения

Нестабильность геометрических размеров сварного соединения.

Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединения

Нестабильность геометрических размеров сварного соединения

Нестабильность геометрических размеров сварного соединения.

Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединения .

Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединения

Процесс сварки невозможен

1136905 юг. f j)36905 MQKC НОМ

Я6

RS

Составчтель Г.Тютченкова

Редактор М.Товтин Техред О.Ващишина, Корректор О.Тигор

Заказ 10374/8 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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