Способ регулирования процесса дуговой сварки

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРбЦЕС-г СА ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных -пределах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования длины сварочной дуги, в качестве регул1фующего параметра используют мощность высокочастотного сварочной дуги, измеря-; емую на частоте (,2)«10° Гц.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 4(51) В 23 К 9/10! ( (/ !

ГОСУДМ СТНЕННЫй НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3677810/25-27 (22) 22.12.83 (46) 30.01 85. Бюл. Р 4 (72) В.Н.Колесников, Т.П.Колесникова, I0.Â.ÏåðìèHîâ и А.Г.Третьяков (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 747645, кл. В 23 К 9/10, 1977.

2. Бекефи Дж. Радиационные процессы в плазме. Пер. с англ.."Мир", 1971, с. 116.

3. Авторское свидетельство СССР

9 791478, кл. В 23 К 9/10, 1978 (прототип). (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных пределах, о т л и ч а ю щ и и с ) тем, что, с целью повышения точности регулирования длины сварочной дуги, в качестве регулнфующего параметра используют мощность высокочастотного излучения сварочной дуги, измеря-, емую на частоте (1,:6-2,2) ° 10 1 Гц.

1 1136

Изобретение относится к дуговой сварке и может найти применение при автоматизации сварочных процессов при дуговой сварке неплавящимся электродом в различных отраслях народного хозяйства.

Известен способ регулирования длины сварочной дуги, заключающийся в том, что длину дуги определяют по падению высокочастотного напряже- 1О ния на участке от конца электрода до поверхности свариваемого изделия, контактирующей со сварочной ванной (1j.

Однако этот способ является активным, поэтому происходит влияние на 15 плазму дуги, что вносит погрешности в измерения и понижает точность спо» соба. Величина высокочастотного на40 пряжения на разрядном промежутке между электродом и поверхностью 20 свариваемого изделия зависит от расположения деталей на технологической установке, так как любое объемное тело характеризуется электрической емкостью, что особенно сказывается 25 на высоких частотах и приводит к понижению точности способа. Устройство также характеризуется сложностью, заключающейся в большом количестве операций при осуществлении способа, так как необходимо не только измерить падение напряжения, но и создавать дополнительное ВЧ-напряжение и подавать его на разрядный промежуток в течение процесса сварки.

Измерение длины дуги, осуществляется электродом и поверхностью сварочной ванны, а в процессе свар.— ки это приводит к большим погрешностям контролируемой величины изза колебания уровня сварочной ванны, вызванного различными причинами, . например изменением тока и зазора .в стыке. !

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля длины. варочной дуги, при котором контроль и регулирование дли- 50 ны дуги осуществляют по интенсивности излучения зоны сварки, а момент сквозного проникания дуги определяют по появлению низкочастотной составляющей излучения с увеличенной ам- 55 плитудой ) .

Однако низкочастотная переменная составляющая излучения из зоны свар-

906 2 ки позволяет определять и контролировать лишь момент сквозного проникновения сварочной дуги, что недостаточно для получения высококачественных сварных соединений. Так, например, при сварке неплавящимся электродом сквозного проникновения дуги не происходит и осуществлять контроль длины дуги данным способом не представляется возможным. Недостатком также является сложность реализации способа, так как для определенного технологического процесса необходимо рассчитывать частоту измеряемых электромагнитных волн, затем настраивать измерительную аппаратуру на эту частоту .и только после этого можно производить контроль длины дуги, при этом увеличивается количество используемой аппаратуры, а расчет частоты измеряемых волн осложняется тем, что для определения ее величины необходимо .знать максимальный удельный тепловой поток дуги, который зависит от параметров плазмы дуги, таких, например; как температура и концентрация ионов.

Цель изобретения — повьппение точности регулирования длины сварочной дуги.

Цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса дуговой сварки, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных пределах, в качестве регулирующего параметра используют мощность высокочастотного излучения сварочной дуги, измеряемую на частоте (1,6-2,2) ° t09 Гц.

Способ основан на том, что мощность излучения сварочной дуги 1 пропорционально зависит от размеров плазмы (3) .

P-P g(О где P — мощность излучения, приходящаяся на единичный объем сварочной дуги, Вт/M3 s

- поперечное сечение сварочной дуги, м ; — длина сварочной дуги, м.

Дуга, создаваемая при атмосферном давлении, представляет собой яркий

1136906

С помощью сварочной горелки 1 (фиг.2) зажигают сварочную дугу 2 и направляют на нее рупорную антенну 3, 40 измеряют мощность СВЧ-излучения дуги — Р„ с помощью приемника 4 и цилиндрический канал, окруженный менее ярким плазменным образованием — факелом, не имеющим четких границ. Поэтому мощность сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения из более плотной плазмы будет больше чем из менее плотной. Поскольку основной вклад в СВЧ излучение дает канал дуги, то мощность излучения Р линейно зависит от расстояния 3 между электродом и сварочной ванной.

Высокая чувствительность приемного устройства СВЧ излучения (например, Р =10 Вт) позволяет повысить точность контроля длины сварочной дуги до g3 =0,01 мм.

На фиг.1 изображен график зависимости спектральной мощности СВЧ-излучения P иэ зоны сварки от часто-. ты f на фиг.2 — блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа, на фиг.3 — графики зависимости спектральной мощности СВЧ.излучения P от длины 1 при различной величине сварочного тока.

Экспериментально установлено, что СВЧ-излучение сварочной дуги наблюдается в пределах частоты (1,6-2,2) ° 10 Гц, имеет неравновес9 ный характер (фиг.1) и не зависит от скорости подачи защитного газа, а мощность излучения характеризуется линейной зависимостью от длины сварочной дуги и сварочного тока (фиг.3).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. сравнивают ее с заданной мощностью (Р) в устройстве для сравнения и регулирования 5, которое при наличии разности. измеренной и заданной мощности СВЧ-излучения выдает управляющий сигнал исполнительному механизму 6 для поддержания длины дуги 2 в процессе ее перемещения по кромкам соединения в заданных пределах, 10 пги этом выполняют условие: Р„ = (Р) .

Пример . Сваривали способом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом стыковые соединения листов нержавеющей стали толщиной 1,5 мм

1 на следующем режиме: сварочный ток

50 А, напряжение на дуге 9 В, длина дуги 1,5 мм, диаметр вольфрамового электрода 3 мм, скорость сварки

15 м/ч. При сварке измеряли мощность

2п СВЧ-излучения с помощью приемника

ПК7 на частоте 1,9 ° 10 Гц, нри этом

9 заданная величина мощности составила

-13

14 10 Вт. При изменении этой величины мощности излучения в устройстве

2S для сравнения и регулирования возникал сигнал рассогласования, в результате воздействия которого на исполнительный механизм последний восстанавливал заданную длину дуги.

Результаты сварки образцов оказались удовлетворительными, сварные швы по всей длине имели одинаковые геометрические размеры и не содержали дефектов.

Использование предложенного способа регулирования процесса дуговой сварки позволяет повысить качество сварных соединений путем контроля заданной длины сварочной дуги с точностью 0,05 мм, уменьшить количество регулирующей аппаратуры и упростить процесс регулирования сварки.

1136906

1136906

72 .7б

1 2 Л 4 5 б 7 8 9 10 1f 12 t,м N

- Фиг. 3

Составитель А.Пастухов

Редактор M.Toâòèí Техред О.Ващишина Корректор А.Обручар

Заказ 10374/8 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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