Устройство для импульсно-дуговой сварки

 

СОЮЗ ажтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (д11 4 В 23 К 9/09 ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Об

Cb

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3874395/25-27 (22) 01 04. 85 (46) 23.09.86. Бюл. Ф 35 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А,Л. Хейфец (53) 621.791.75(088.8) (S6) Авторское свидетельство СССР

Ф 1038129, кл. В 23 К 9/09, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 856705, кл. В 23 К 9/09, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДУ0В0А СВАРКИ, содержащее источник питания сварочной дуги, к одному выводу которого подключены аноды основного тиристора и двух коммутирующих тиристоров и последовательно соединенные балластный резистор и дроссель дежурной дуги, вывод которого соединен с катодом основного тиристора, катод первого коммутирующего тиристора соединен с анодом третьего коммутирующего тиристора и обкладкой коммутирующего конденсатора, дру„„SU„„1258643 А 1 гая обкладка которого соединена с катодом второго коммутирующего тиристора и анодом четвертого коммутирующего тиристора, параллельно коммутирующему конденсатору присоединен пороговый элемент, выход которого соединен с блоком управления тиристорами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества сварного соединения за счет ступенча-той формы импульса сварочного тока, в него введены первый дополнительный дроссель и последовательно соединенные второй дополнительный дроссель и дополнительный тиристор, при этом анод последнего соединен с катодом 3 основного тиристора и катодом третьего коммутирующего тиристора, вывод второго дополнительного дросселя соединен с анодом основного тиристоgapa,катод! четвертого коммутирующего ф тиристора через первый дополнительный дроссель соединен с другим выводом источника питания сварочной дуги.

Сд

1 12

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам импульсно-дуговой сварки, преимущественно плавящимся электродом, где требуется получение импульсов тока значительной амплитуды.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет ступенчатой формы импульса сварочного тока.

На фиг. 1 приведена схема устройства для импульсно-дуговой сварки; на фиг. 2 — схематичные осциллограм.мы сварочного тока (а) и напряжение на коммутирующем конденсаторе (б).

Устройство содержит основной титиристор 1, подключенный к источнику .

2 питания сварочной дуги и дуговому промежутку 3, коммутирующие тиристоры 4-7, коммутирующий конденсатор 8, первый дополнительный„дроссель 9, цепь ускоренного перезаряда кондеисатора, состоящую из дополнительного тиристора 10 и второго дополнительного дросселя ll, цепь дежурной дуги, состоящую из оалластного резистора 12 и дросселя 13 дежурной дуги.

Блок 14 управления тиристорами 14 формирует управляющие импульсы на открывание тиристоров в соответствии с. временными параметрами импульсов сварочного тока и работой порогового элемента 15.

Пороговый элемент 15 предназначен для повышения надежности и помехоустойчивости устройства. Он разрешает открывание тиристоров лишь при определенном напряжении заряда коммутирующего конденсатора. Так, открывание коммутирующих тиристоров

5 и 7 разрешается, если напряжение на коммутирующем конденсаторе 8 при указанной на фиг, 1 полярности превышает U„ (20-30 В), а открывание

"1

I основного тиристора 1 — если при той же полярности напряжение на коммутирующем конденсаторе 8 превышает (50-100 В). Это предотвращает опасность сквозного открывания коммутирующих тиристоров 4 и 5 и к мо-. менту открывания основного тиристо— ра 1 гарантирует возможность его последующего выключения. Для предотвращения выхода из строя коммутирующих тиристоров 6 и 7 при их аварийном сквозном открывании введен автомат 16 защиты.

Устройство работает следующим об.разом.

58643

50

До начала сварки осуществляется заряд коммутирующего конденсатора 8.

Для этого при включенном источнике питания сварочной дуги открывают коммутирующие тиристоры 4 и 6.

Коммутирующий конденсатор 8 заряжается по цепи "+" источника питания сварочной дуги 2 — коммутирующий тиристор 4 — коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 6 первый дополнительный дроссель 9 автомат 16 защиты — "-" источника питания сварочной дуги. IIo окончании заряда коммутирующие тиристоры 4 и 6 закрываются. Полярность заряда соответствует указанной на фиг. 1.

Напряжение зарядя должно повысить пороговый уровень 13 . Затем открываhq ют коммутирующие тиристоры 5 и 7 и дополнительный тиристор 10. Коммутирующий конденсатор 8 перезаряжается по цепи коммутирующий тиристор

5 — дополнительный тиристор 10 — второй дополнительный дроссель ll — коммутирующий тиристор 7. Далее вновь открываются коммутирующие тиристоры

4 и 6.

В результате напряжение заряда конденсатора увеличивается. После

3-5 указанных циклов напряжение заряда достигает установившегося значения U при котором потери при перезарядке возмещаются при дозарядке.

В исходном состоянии все тиристоры устройства закрыты. Коммутирующий конденсатор 8 заряжен в соответствии с указанной на фиг. 1 попярностью до уровня U.>U Горит дежурная дуга по цепи "+" источника питания сварочной дуги 2 " балластный резистор 12 — дроссель дежурной дуги 13 — дуговой промежуток 3 источника питания сварочной дуги 2.

Ток дежурной дуги I, (фиг, 2).

В момент 1, (фиг. 2) блок 14 управления открывает основной тиристор 1, Возникает ток I по цепи "+" 2. источника питания свар чной дуги 2 основной тиристор l — дуговой промежуток 3 — "-" источника питания сварочной дуги 2. В момент t откры2ваются коммутирующие тиристоры 5 и ?. Напряжение коммутирующего конденсатора 8 прикладывается встречно к основному тиристору 1, приводя к его выключению по цепи коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 5 — основной тиристор 1 коммутирующий тиристор 7 — коммути1258643

3 рующий конденсатор 8. Это же напряжение прикладывается к дуговому промежутку, обеспечивая дополнительный импульс тока I ло цепи коммутирую з щий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 5 — дуговой промежуток 3 источник питания сварочной дуги 2 коммутирующий тиристор 7 — коммутирующий конденсатор 8.

В момент t открывается дополни- 10 тельный тиристор 10. Этот момент может быть задан различным образом, например, по пороговому уровню напряжения на коммутирующем конденсаторе 17„ (фиг. 2). При открывании дополнительного тиристора IO коммутирующий конденсатор 8 ускоренно лерезаряжается по цепи коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 5 . — дополнительный тиристор

15 — второй дополнительный дроссель

II — коммутирующий тиристор 7 — коммутирующий конденсатор 8. Колебательный процесс в этом контуре обеспечивает надежное выключение комму- 25 тирующих тиристоров 5 и 7 и дополнительного тиристора 10. Импульс сварочного тока полностью заканчивается в момент t выключения на1 званных тиристоров. 30

Устройство испытывали на .импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом в аргоне. Источник сварочного тока ВС-500 (на диодах В-200). Для уменьшения длительности фронта импульса тока дополнительньпЪ сварочный дроссель в источнике отключали. Коммутирующий конденсатор представлял собой батарею бумажных конденсаторов общей емкости 2000 мкФ. Тиристоры: основной — Т-500, остальные — Т-160.

Ток дежурной дуги I=30-40 А. Напряжение холостого хода источника 55 В.

Уровень сварочного тока в импульсе составлял .? =500 А. Напряжение на коммутирующем конденсаторе изменялось от U =180 В до U =150 В. В этих условиях амплитуда дополнительного импульса достигала I =1000 А, длительг ность дополнительного импульса

500 мкс. Частоту импульсов сварочного тока доводили до 270 1/с, при которой наблюдали стабильный импульсно-дуговой процесс. Поскольку уровень I ниже критического, то при этом токе и указанной частоте происходило лишь формирование электродной капли, перенос же капли в ванну осуществлялся дополнительным импульсом I, уровень которого превышал критический.

После выключения коммутирующих тиристоров 5 и 7 и дополнительного тиристора 10 остается дежурная дуга.

Конденсатор заряжен до напряжения

U>(U,, при этом полярность заряда 35 противоположна указанной на фиг. I.

Для компенсации заряда, пошедшего на формирование дополнительного сварочного импульса I» в момент t открываются коммутйрующие тиристо- 40 ры 4 и 6. Осуществляется перезаряд коммутирующего конденсатора 8 в исходное состояние до уровня U, по цепи источник питания сварочной дуги 2 — коммутирующий тиристор 4 — 45 коммутирующий конденсатор 8 — коммутирующий тиристор 6 — первый дополнительный дроссель 9 — автомат

l6 защиты - источника питания сварочной дуги 2. При этом первый дополнительный дроссель 9 уменьшает амплитуду тока лерезаряда и снижает тем самым уровень электромагнитных наводок на цепи управления, По окончании переэаряда, в момент С тиристоры 4 и 6 выключаются. Устройство возвращается в исходное состояние.

Экспериментально была проверена возможность раздельного, независимого варьирования параметров сварочного импульса путем изменения напряжения холостого хода сварочного источника, о емкости конденсатора и индуктивности сварочной цепи. При этом уровень изменяли в диапазоне 300-700 А, I>=

800-1200 А, длительность основного импульса, -t составляла 2-10 мкс, длительность дополнительного импульса 1 -С„=0,4-1 мкс. Реальная осциллограмма показывает, что в отличие от известных устройств, например, серийно выпускаемых генераторов для импульсно-дуговой сварки ГИ-ИДС (базовый вариант), здесь обеспечивается ю благоприятная ступенчатая форма импульса сварочного тока.

Предлагаемое устройство может быть применено также для сварки неллавящимся электродом,. гдЕ, например, ток

I< осуществляет плавление сварочной ванны, а I — кратковременное механическое воздействие на сварочную ван- . ну с целью измельчения структуры меФиг.f

ЯЪг. Я

Составитель Г. Чайкоцекий.

Техред М.Ходанич Корректор А. Обручар

Редактор А. Сабо

Заказ 5071/16 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

$ 1258643 4 талла шва, что позволяет повысить ка- ния за счет ступенчатой формы импульчество получаемого сварного соедине- са сварочного тока.