Устройство для дуговой сварки переменным током

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1423314 А1

yg 4 В 23 К 9/06 9/10

Ь-С»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3470701/25-27 (22) 16.07.82 (46) 15.09.88. Бюл. № 34 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) И.И. Заруба, В.В. Дыменко и В.И. Болотько (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 408726, кл. В 23 К 9/00, 14.09.7 1.

Патент США 3575573, кл. В 23 К 9/ 10, 20.04.7 1.

-Авторское свидетельство СССР

¹ 603521, кл. В 23 К 9/06, 25.07.73. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ плавящимся электродом, содержащее сварочный трансформатор, вторичная обмотка которого предназначена для подключения к межэлектродному промежутку, и первый генератор импульсов, выходом которого является силовая цепь, состоящая из последовательно соединенных зарядной обмотки, коммутируемой емкости и тиристорного ключа, а входом — блок управления тиристорным ключом, который состоит из нуль-органа и формирователя импульсов, причем вход и выход генератора импульсов подключены параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества сварного: соединения за счет надежного повторного зажигания дуги, в него введен второй генератор импульсов, вход которого подсоединен параллельно коммутируемой емкости первого генератора импульсов, а выход подключен параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора.

1423314

Изобретение относится к устройствам дпя сварки переменным током со стабилизацией горения дуги и может найти. широкое применение при механи5 зированной сварке черных сталей и их сплавов плавящимся электродом.

Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения за счет надежного повторного зажигания дуги.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки, содержащее сварочный трансформатор, вторичная обмотка которого предназначена для подключения к дуговому промежутку и первый генератор импульсов, выходом которого является силовая цепь, состоящая из последовательно соединенных зарядной об- 20 мотки, коммутируемой емкости и тиристорного ключа, а входом — блок управления тиристорным ключом, который состоит из нуль-органа и формировате-. ля импульсов, причем вход и выход ге- 25 нератора импульсов подключены параллельно вторичной обмотке сварочного трансформатора, введен второй генератор импульсов. Вход второго генератора подключен параллельно коммутируемой емкости первого генератора импуль= сов, а выход подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора.

На фиг. 1 приведены эпюры тока (o) и напряжения (8) дуги, на. которых видны случаи закорачивания дугового промежутка в момент перехода сварочного тока через нуль (Х„ и U — ток и напряжение сварки; Х„, и U <,q ток и напряжение короткого замыкания); на фиг. 2 — эпюры тока (о) и напряжения (R) сварочного трансформатора и стабилизатора горения дуги с разрушением коротких замыканий в момент перехода сварочного тока через 5 нуль; на фиг. 3 — блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 4 — один из вариантов реализации предлагаемого устройства„

Устройство содержит сварочный трансформатор 1, вторичная обмотка 2 .50 которого подключена к дуговому промежутку 3, и два генератора импульсов, каждый иэ которых состоит из силовой цепи, подключенной параллельно дуговому промежутку. Первый генератор включает в себя последовательно соединенные тиристорный ключ 4, зарядную обмотку 5 питания и коммутирующую емкость 6, второй генератор — тиристорный ключ 7, зарядную обмотку 8 питания, коммутируемую емкость 9 и блок управления тиристорным ключом, блок управления первого тиристорного ключа

4 содержит нуль-орган 10„ вход которого подключен параллельно дуговому промежутку, а выход — к формирователю

)1 импульсов, подающий импульсы управления на тиристорный ключ 4, блок управления второго тиристорного ключа

7 содержит нуль-орган 12, вход которого подключен параллельно коммутируемой емкости 6 первого генератора импульсов, а выход — к формирователю

13 импульсов, подающий импульсы управления на тиристорный ключ 7.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении сварочного тока через нуль срабатывает нуль-орган 10 и формирователь 11 импульсов запускает один из тиристоров ключа 4, представляя возможность конденсатору

6 зарядиться от зарядной обмотки 5.

Кизковольтный импульс заряда емкости

6 с пиковыми значениями напряжения

Uu,è тока Iu (фиг. 2) проходит через дуговой промежуток и разрушает короткое замыкание (отталкивает металл ванны от торца электрода). Возникmee напряжение на конденсаторе 6 запускает нуль-орган 12 и форми рователь 13 импульсов открывает один из тиристоров ключа 7, давая возможность зарядиться емкости 9 через зарядную обмо-.êó 8 и дуговой промежуток 3, возбуждая горение дуги. Высоковольтный импульс заряда емкости 9 характеризуется пикрвыьпл значениями напряжения U и тока

1,, (фиг. 2).

Сварка плавящимся электродом как постоянным, так и переменным током характеризуется переносом металла. через дуговой промежуток. Перенос может осуществляться путем свободного полета капель через дуговой промежуток без закорачивания его, или путем закорачивания промежутка каплями металла с последующим их переходом с электрода в ванну. Опыты показали, что при сварке переменным током очень большая вероятность закорачивания дугового промежутка в момент перехода сварочного тока через нуль.

Это происходит потому, что в момент перехода сварочного тока через нуль з

142331 на расплавленную каплю и ванну прекращают действовать электромагнитные силы, связанные с прохождением сварочного тока. Капля под действием

5 сил гравитации свисает по оси электрода, а ранее выдавленный из-под дуги жидкий металл выравнивается и приближается к капле. Более того. дуговой промежуток может закоротиться, даже если на конце электрода капля будет малая или вообще ее не будет, в связи с тем, что расплавленный металл ванны с прекращением сварочно го токаподнимается к погруженному в нее электроду и соприкасается с торцом электрода. В зависимости от режима сварки, диаметра электрода и прочего количество замыканий дугового промежутка в момент перехода сварочного тока через нуль может быть разным. Такие короткие замыкания могут стать причиной нарушения процесса сварки (особенно при механизированной сварке с принудительной пода- 25 чей сварочной проволоки), так как поступление энергии от сварочного трансформатора в этот момент отсутствует и короткое замыкание может затянуться и нерасплавленный торец электрода погрузиться в ванну или упрется в ее дно. При достижении максимальной величины тока короткого замыкания электрод может обгореть со значительным выбросом металла из ванны и зачас-3 тую с обрывом дуги и нарушением процесса сварки.

В предлагаемом устройстве для дуговой сварки переменным током в начале каждого полупериода сварочного то- 4 ка в межэлектродный промежуток посылаются две различные группы импульсов (или два различных импульса) энергии, причем каждый из них в зависимости от режима сварки, диаметра электрода и 45 других параметров процесса выбирается такой величины.. и с такой начальной фазой по отношению к наступающей полуволне тока, чтобы первая группа импульсов, или импульс (сравнительно низкого напряжения 50-20 В, но больmoro тока 100-500 А) обеспечила разрушение жидкой перемычки, которая как правило замыкает межэлектродный промежуток при переходе тока через нуль» 55 а вторая группа или импульс энергии (более высокого напряжения 200-1000 В, но сравнительно слаботочная 20-200 А) следующая после первой группы, обеслечила надежное повторное зажигание ду- иНа фиг. 4 приведен один из вариантов реализации предлагаемого устройства. Первые девять элементов устройства кл фиг. 4 идентичны элементам ка фиг. 3. Отличие заключается только в .том, что раскрыты схемы управлекия. Нуль-орган схемы управления первого генератора (тиристорный ключ

4) следит за напряжением дугового промежутка, которое принимает различные значения: на холостом ходу — синусоида, при сварке — почти прямоуголь ный меандр; но имеет пики зажигания, короткие замыкания и пр. Поэтому требования к нуль-органу первого генератора импульсов повышееныее. При сварке первый нуль-орган должен реагировать на ток дуги, а на холостом ходу— на напряжение дугового промежутка.

Эта цель достигается включением на вход первого нуль-органа трансформатора 14 тока и омического делителя

15-18. В зависимости от знака дугового напряжения срабатывают поочередно транзисторы 19 и 20 и конденсаторы 21 и 22 разряжаются через первичные. обмотки трансформаторов 23 и

24, а на вторичных обмотках этих трансформаторов формируются импульсы запуска тиристорного ключа 4, да- вая возможность конденсатору 6 в момент включения заряжаться, а в последующие моменты перезаряжаться от обмотки 5 через дуговой промежуток, разрушая возникшие на нем короткие замыкания, Таким образом, первый импульс приходит на дуговой промежуток в момент изменения полярности сварочного тока (капряжения) ка дуговом промежутке.

Вход второго нуль-органа (первичная обмотка трансформатора 25, конденсатор 26, резистор 27) подключен параллельно конденсатору 6, на котором строго прямоугольный меандр напряжения, а поэтому нуль-орган схемы управления вторым тиристорным ключом 7 значительно упростился. При смене напряжения ка конденсаторе 6 во вторичных обмотках трансформатора 25 формируются импульсы запуска тиристоров ключа 7. Таким образом, второй тиристорный ключ сраоатывает после перезарядки конденсатора 6, т,е. конденсатор б,перезаряжаясь через дуговой промежуток 3, сначала разрушает

1423314 короткое замыкание, а импульс, идущий от перезарядки конденсатора 9, повторно зажигает дугу.

Предлагаемое устройство для дуго5 вой сварки переменным током проверено в лабораторных условиях на лабора( ю

1 торном макете. Экономический эффект достигается путем улучшения качества сварки, так как дает возможность получить стабильный процесс механизированной сварки плавящимся электродом черных сталей за счет надежного повторного зажигания дуги.

1423314

Составитель В. Ганюшин

Техред М.Ходанич

Редактор N. Середа

КорректорМ. Максимишинец

Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4473/16

Э

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