Устройство для дуговой сварки

 

Изобретение относится к области машиностроения , а именно, к проектированию сварочных источников питания переменного тока. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений путем удаления окисных плен из ванны с помощью низкочастотной модуляции сварочного тока. Устройство содержит два управляемых выпрямителя , отрицательные выводы которых объединены, а положительные через индуктивные накопители подсоединены к дуге. Коммутация сварочного тока осуществляется двумя силовыми диодами, конденсатором и дву.мя тиристорами посредством блока управления тиристорами. Устройство управления выпрямителями содержит блок низкочастотной модуляции и два программных задатчика тока. Устройство позволяет повысит:. прочность швов при сварке алюминиевых сплавов путем создания низкочастотной м(; дуляции сварочного тока, способстсвующеГ: удалению окисных плен из сварочной ванн;, .1 з.ф-лы, 3 ил. f и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (5«1 4 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3-"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4252883/31-27 ,(22) 07.04.87 (46) 23.12.88. Бюл. № 47 (71) Институт злектросварки им. Е. О. Патона (72) И. В. Пентегов, Е. П. Стемковский, В. А. Легостаев и Д. А. Шейковский (53) 621.791.65.03 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1382613, кл. В 23 К 9/00, 1986. (54) устРо1 1ство длч дуговой

СВАРКИ (57) Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к проектированию сварочных источников питания переменного тока. Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем удаления

ÄÄ SUÄÄ 1445881 окисных плен из ванны с помощью низкочастотной модуляции сварочного тока. Устройство содержит два управляемых выпрямителя, отрицательные выводы которых объединены, а положительные через индуктивные накопители подсоединены к дуге.

Коммутация сварочного тока осуществляется двумя силовыми диодами, конденсатором и двумя тиристорами посредством блока управления тиристорами. Устройство управления выпрямителями содержит блок низкочастотной модуляции и два программных задатчика тока. Устройство позволяет повысить прочность швов при сварке алюминиевы. сплавов путем создания низкочастотной м<; дуляции сварочного тока, способстсвуюпц : удалению окисных плен из сварочной ванпь1 з,п.ф-лы, 3 ил.

1445881

Изобретение относится к электросварочному оборудованию и предназначено для проектирования источников питания переменным прямоугольным током.

Цель изобретения — повышение качест5 ва сварных соединений путем удаления окисных плен из ванны с поМощью низкочастотной модуляции сварочного тока.

На фиг. представлена функциональная схема устройства для дуговой сварки переменным током; на фиг. 2 — принци- !О пиальная электрическая, схема блока управления управляемым выпрямителем; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 управляемые выпрямители, первый 3 и второй 4 индуктивные Iëêoïèòåëè, первый 5 v. второй 6 диоды, конденсатор 7, первый 8 и второй 9 тиристоры, блок 10 управления ти1:. сторами, первый 1 н, второй 12 блоки управления выпрямителями, первый 13 и вто- 20 рой 4 йрограммные задатчнки тока, блок 15 модуляции. Выход устройства подключен к сварочному электроду 18 и сварочному изделию 17 (IIe показано).

Первый 11 и второй 12 блоки управ,ления вырпямителями идентичны и состоят

25 из нуль-органа 18, первого формирователя 19 импульсов, регулирующего величину сварочIIoro ToK3. оптрона 20, B: oporo формирова-.еля 21 импульсов, учоавляющих вели иной тока B . паузе нри сварке с модуляцией сварочног:" тока, третьего формирователя 22 имчульсов, упр-:вляющих сварочным током при вводе в режим и заварке кратера, схе:".ы ИЛИ 23, первого инвертора 24, первого усилителя-формирователя 25, дифференцирующей цени 26, первого элемента 27 задержки на 1/3 полупериода питаюшей сети, второго инвертора 28, второго усилителяформирователя 29, второго элемеита 30 задержки на 2/3 полупериода питающей сети, третьего инвертора 31 и третьего усилителяформирователя 32. 40

Первый 1 и второй 2 управляемые выпрямители параллельно подключены к трехфазному сварочному трансформатору.

Плюсовые вь:воды управляемых выпрямителей 1 и 2 подключены к соответствующему первому 3 и второму 4 индуктивному накопителю, другой вывод каждого из индуктивных накопителеи через соответствующий первый 5 и второй б диоды связан с конденсатором 7, первый 8 и вторым 9 50 тиристорами, управляющие цепи которых подсоединены к блоку 10 управления тиристорами. Каждый из управляемых выпрямителей 1 и 2 связан с соответствующим первым 11 и вторым 12 блоком управления выпрямителямп, которые соединены с со- 55 ответствух ..им . ервым 13 и вторым 14 программным задатчиком тока и блоком 15 модуляции.

Минусовые выводы управляемых выпрямителей объединены и связаны с объединенными катодами тиристоров 8 и 9 и блоком 10 управления тиристорами.

Блоки 11 и 12 управления выпрямителями содержит нуль-орган 18, входы которого подключены к фазе А и нулю трехфазной сети, а выход его связан с входами первого формирователя 19 импульсов, управляющих величиной сварочного тока, и третьего формирователя 22 импульсов, управляющих сварочным током при вводе в режим и заварке кратера, — непосредственно, " с входом второго формирователя 21 им ульсов, управляющих величиной тока в паузе при сварке с модуляцией тока, — через выходную цепь оптрона 20, входная цепь которого подключена к блоку 15 модуляции. Три входа схемы ИЛИ 23, подключены к выходам формирова,слей 19, 21 и 22 импульсов, а ее выход через первый иньертор 24 связан с усилителями-формирователями 25, 29 и 32 соответственно для фазы А„фазы В и фазы С выпрямителя. Выход первого инвертора 24 соединен с входом первого усилителя-формирователя 25 непосредственно, а с вхо;1ами усилителей-формирователей 29 и 32 - — через дифференцирующую цепь 26, выход которой через перви и элемент 27 задержки на 1/3 полупериода питающей сети и второй инвертор 28 подключен к входу второго усилителя-формирователя 20 для фазы В выпрямителя, а через вBто1 ой элемент 3д задери:хи на 2/3 полупериода питающей cP;i, и тре-нй ипвертор 31 подсосдинен к входу третьего уc;;ëèòåJ:ë-формирователя 32.

При сварке некогорых алюминиевых .члавов B шве наблюдаю сь остатки окисной пленки алюмик я, что приводнг к снижению качеств;-. сварного соединения, Оки ..ная пленка удаляется из шза, если величинз сварочного тока периодически изменяется (так называемая модуляция сварочного тока), причем частота модуляции сна:очно.. о тока низкая (от дол=.ÿ Гц до 10 ц ..

Устройствс; работает следующим образом.

С блока 10 управления тиристорами поочередно, с заданной частотой, поступают импульсы в управляющие цепи тиристоров и 9. Допустим, что и первый момент поступил импульс в цепь управления тиристора 8. Последний открывает, а тиристор 9 закрывается, так как до момента включения тиристор", 8 конденсатор 7 заряжен так., что минус напряжения конденсатора 7 приложен к аноду тиристора 9, а в момент включения тиристора 8 плюс напряжения конденсатора

7 прикладывается и катоду тиристора 9.

После включения тиристсра 8 индуктивный накопитель 3 начинает заряжаться по цепи: плюс управляемого выпрямителя 1, индуктивный накопитель 3, диод 5, тиристор 8, минус управляемого выпрямителя 1, причем скорость зарядки индуктивного накопителя 3 прямо пропорциональна выходному напря!

445881 жению управляемого выпрямителя 1. Индуктивный накопитель 4 к этому моменту заряжен до величины, которая зависит как от величины напряжения на выходе выпрямителя 2, так и от времени зарядки, которое определяется блоком 10 управления тиристорами. С момента включения тиристора 8 конденсатор 7 начинает перезаряжаться по цепи: плюс управляемого выпрямителя 2, индуктивный накопитель 4, диод б, конденсатор 7, тиристор 8, минус выпрямителя 2. В это же время ток в дуговом промежутке по мере перезаряда конденсатора 7 начинает сначала уменьшаться, а затем и меняет направление., и после перезаряда конденсатора 7 весь ток индуктивного накопителя 4 протекает через дуговой промежуток по цепи: плюс выпрямителя 2., индуктивный накопитель 4, изделие 17, электрод 15, дио7 5., тиристор 8, минус управляемого выпрямителя 2. При этом сварочный ток из,еняется не мгновенно из-за наличия в цепи дуги паразитных индуктивностей, Величина зарядного тока индуктивных накопителей, а следовательно, и сварочного тока при„ о пропорционально зависит от выходных на: ряжении управляемых выпрямителей 1 и 2, поэтому установить задачный варочный ток как прямой, так и обратной полярностей можно, управляя работой управляемых гь;прями7елей 1 и 2.

11а пе вой дна "uамме (фиг. За) зх нктиром по:.;азаHo фазисе напряжение, оплошно линией — напряжение на выходе вь.пряь ителя, если бы схема Ларионова была собрана на диодах. сплошной жирной линие. ::-напряжение Hа выходе выпрямителя, если схема Ларионова собрана на тиристоVс.;

В блоке 1! либо 12 управления выгрямителями вырабатываются импульсы, передний <ррронт которых соответствует началу полупериода фазы А, а задний фронт С7ределяет время запуска тиристоров фазы Л выпрямителя, а также начальные фронты отрицательных импульсов, длительность котср,.х равна /3 и 2/3 полуволны питающей сети, задние фронты которых соответственно определяют время запуска тиристороь фазы В и С выпрямителя. При этом, изменяя длительность импульса, напряжение на выходе управляе.. ых выпрямителей 1 либо 2 изменяется.

Устройство (фиг. 1) в динамическом режиме работает следующим образом. При включении устройства »а сварку с блока 10 управления тиристор .ми поочередно, с заданной частотой, пос,упают импульсы в управл".,ощие цепи тири-торов 8 и 9. На выходе управляемых выпрямителей 1 и 2 установлено минимально заданное напряжение. Программные задатчики 13 и 14 тока начинают вь1рабатывать сигналь:, управляющие соответственно блоками 11 н 12 управления выпрямителями так, что напряжение HB выходе

55 управляемых выпрямителей и 2 увеличивается с заданной скоростью до тех пор, пока не достигает заданного режимом сварки величины. Блок 15 модуляции вырабатывает низкочастотные сигналы (фиг. Зб). управляющие блоками !1 и 12;ения выпрямителямн так, что когда на выходе блока : модуляции имеется апряжение 1/. — вре,, паузы), напряжение на выходе управля".:. выпрямителей 1 и 2 уменьшается до данного напряжения в паузе сварочного ка. Форма сварочного тока показан;, фиг, Зб.

В конце сварки программные зада тч ики 13 и 14 тока начинают вырабатывзть сигналы, управляю цие блоками 11 и 12 управления выпрямителями так,:- напряжеНИЕ На ВЫХОДЕ УПРаВЛЯЕМЫХ :НОЯМИтЕлей 1 и 2 уменьшается со скоростью заварки кратера.

Рассмотрим работу блока 11 либо !2 управления выпрямителями (фиг. 2). Фаз: " напряжение фазы А прикладывается к вход) нуль-Органа 18, на выходе которого вырабатываются отрицат.=льные короткие импу7ьсы, по длительности совпадающие с:-.1-. м

НаПРЯЖЕНИЯ фаЗЫ А. 3ТН ИМПУЛЬСЫ .7 ан vOкают первый !9 и третий 22 формирователи импульсов, а также второй формирователь 21 импульсов, если огггрон 20 Открыл. Перзый формирователь 19 импульсов вырабатывBe7 отр < B ."Сльный импульс, д.;ятельность которого мОжнО уcTBHBH.÷HÂBòb заранее, причем длительность импульса о. ре еляет сварочный то": l;.TðoéñòBB. Tpel и Ibor.мирователь 22 им узьсов вырабатывает отрицательный имп льг, длительность которого определяется программным задатчиком ! 3 тока, Второй форм ироэател1- 21 импул ьсов вырабатывает стрицател >ный импульс, длительность кс.-opuro устанав .вается заранее и Определяет велчч.;ну сварочногс тока в паузе модулированного тока (фиг. 3б) .

Все эти импульсы под"þ-;;ся н - входы схемы И,ЛИ 23, на выходе которой формир)ется Отри,BTKlbHbIII чмпулъс дпительнос Гь которого равна дл ител ьности н аибол ьп1е го импульса на входе- - ем -! ИЛИ 23. После первого инвертора 24 импу.,ьс подается на вход первого усилителя формирователя 25 и дифференцируюгцую цегь 26. Первый усил..тель-формирователь 25 вырабатывает запускающие импульсы, совпадающие по вр; мени с задним фронтом положительного импульса первого Н«оер7ора 24. Запуск;".ющие импульсы первого усилителя-формирователя 25 подаю--H в управляющие цепи тиристоров выпрямителя 2 (либо 1) фазы A.

Отрицательные импульсы дифференцирующей цепи 26 запускают элементы 27 и 30 задержки на 1/3 и 2/3 полу", риода питающей сети, которые вырабаты .ают отрицателЬные HMI7gs7bCbl длите.7bHoC fblo 1/3 H 2/3 длительности полупериода питающей сети.

Эти импульсы через второй 28 и третий 3!

1445881 инверторы поступают на второй 29 и третий

32 усилители-формирователи, которые вырабатывают запускающие импульсы, подаваемые соответственно в управляющие цепи тиристоров фазы В и фазы С выпрямителей.

В начале сварки длительность импульса третьего формирователя 22 импульсов больше, чем длительность импульса первого формирователя 19 импульсов, поэтому на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу третьего формирователя

22. По мере ввода устройства в режим длительность импульса третьего формирователя

22 уменьшается и после того, как он станет короче импульса первого формирователя 19, на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу первого формирователя 19.

Длительность импульса второго формирователя 21 импульсов устанавливается всегда больше длительности импульса: —:ервого формирователя 19, поэтому когда из блока 15 модуляции приходит сигнал, открывающий оптрон 20, на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу второго формирователя 21. В это время сварочный ток уменьшается. При заверке кратера блок ввода сварочного тока в режим управляет третьим формирователем 22 импульсов так, что импульс третьего формирователя 22 увеличивается. После того, как импульс третьего формирователя 22 станет больше импульса первого формирователя 19, на выходе схемы ИЛИ 23 формируется импульс, аналогичный импульсу третьего формирователя 22. При этом напряжение на выходе управляемых выпрямителей и 2 уменьшается.

Технико-экономические преимущестьа нзобретени". состоят B более LUHpoKHx технологических возможностях, возможности получения модулированного сварочного тока, а также .в обеспечении ввода в режим и заварки кратера, что сказывается на улучшечии качества сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом.

Формула изобретения

1. Устройство для дуговой сварки, содержащее два трехфазных управляемых выпрямителя, два индуктивных накопителя, два тиристора, два диода, конденсатор, два блока управления управляемыми выпрямителями, блок управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества сварки, вводится блок модуляции и

1О два программных задатчика тока, причем блок модуляции соединен с обоими блоками управления управляемыми выпрямителями, а каждый программный задатчик тока подсоединен к соответствующему блоку управления управляемым выпрямителем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из блоков управления управляемыми выпрямителями содержит последовательно соединенные нуль-орган, первый

20 формирователь импульсов, схему ИЛИ, первый инвертор, первый усилитель-формирователь, а также оптрон, второй и третий формирователи импульсов, дифференцирующую цепь, второй и третий инверторы, первый и второй элемент задержки, второй и третий усилители-формирователи, прием вход нульоргана подкл:очен к фазе А и нулю трехфазной сети, а выход — к первому входу оптрона и первому входу третьего формирователя импульсов, второй вход которого

ЗО соединен с выходом соответствующего программного задатчика, второй вход оптрона подключен к выходу блока модуляции, выход оптрона соединен с входом второго формирователя импульсов, выходы первого, второго и третьего формирователя импульсов

З являются тремя входами схемы ИЛИ, вход дифференцируюгцей цепи соединен с выходом перво.о инвертора, а выход — с входами двух цепей, состоящих из последовательно соединенных первого элемента задержки, второго инвертора, второго усилителя-формирователя и второго элемента задержки, третьего инвертора и третьего усилителяформировател я.

1445881

Puz. 2

Составитель В. Бродягин

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 6643/16 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

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