Автомат для электрошлаковой сварки

 

Изобретение относится к сварке , в частности, к электрошлаковой сварке вертикальных прямолинейных швов проволочными электродами. Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет увеличения надежности контроля и регулирования уровня сварочной ванны и скорости сварки, а также улучшение условий труда. Контроль осуществляет посредством датчиков скорости подачи электродных проволок и ширины зазора. Датчики скорости и ширины зазора соединены с делительным счетно-решающим аналоговым устройством, на выходе которого включен микродвигатель (МЭ). Скорость вращения МЭ является функцией скорости заполнения стыка электродным металлом. Вал МЭ связан с валом привода вертикального перемещения головки автомата следящей системой. Благодаря этому поддерживается равенство скоростей сварки и перемещения головки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 23 К 25/00 и < ь- < »»< » ° » »»»

t< ». г, (;... " 1 .<»3

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4281041/25-27 (22) 10.07.87 (46) 15.08,89. Бюл. Р 30 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

»»ЦНИИТ »1»» (72) Н.М.Трофимов (53) 621.791.793.037 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н» 804293, кл. В 23 К 25/00, 1981. (54) АВТОМАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИЛАКОВОЙ

СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к электрошлаковой сварке вертикальных прямолинейных швов проволочными электродами. Цель изобретения - повьппение качества сварных

< соединений за счет увеличения надежИзобретение относится к сварке, а именно к электрошлаковой сварке вертикальных прямолинейных швов проволочными:электродами, и может быть использовано в производствах машино строительной промьппленности (минис"

° терств энергетического, тяжелого, транспортного машиностроения).

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет увеличения надежности контроля и регулирования скорости сварки и уровня ванны, улучшение условий тру да °

На фиг ° 1 показана блок-схема автомата; на фиг.2 — принципиальная схема автомата с приводами раздельной подачи электродных проволок.

„„SU„„1500452 А 1 ности контроля и регулирования уровня сварочной ванны и скорости сварки, а также улучшение условий труда. Контроль осуществляют посредством датчиков скорости подачи электродных проволок и ширины зазора. Датчики скорости и ширины зазора соединены с делительным счетно-решающим аналоговым устройством, на выходе которого включен микроэлектродвигатель 01Э). Скорость вращения У3 является функцией скорости заполнения стыка электродным металлом. Вал МЭ связан с валом привода вертикального перемещения головки автомата следящей системой. Благодаря этому поддерживается равенство скоростей сварки и перемещения головки. 2 ил.

Ф

Автомат содержит электродвига"гель

1 подачи электродов, электродвигатель 2 привода перемещения тележки, служебный дополнительный микроэлек) тродвигатель 3, задающие органы 4, тиристорный электропривод 5 электродвигателя 1, механический редуктор 6 привода подачи электродов, датчик 7 скорости подачи электродов, счетнорешающие делительные блоки 8, 9, усилитель 10 мощности, датчик 11 ширины зазора, задатчик 12 толщины свариваемых деталей, датчики 13, 14 углового положения вала (сельсины), узел 15 выделения угла рассогласования, регулятор 16 (усилитель), тиристорный электропривод 17 электродвигателя 2, механический редуктор 18 привода пе3 ) 500452 ремещения тележки, ведущий ролик 19 привода перемещения тележки, прибор

20 индикации скорости ЭШС (вольтметр со шкалой, проградуированной в м/ч), узел 21 сравнения, регулятор 22 (ин5 тегрирующий усилитель), мундштуки 23, формообразующие ползуны 24, тележка

25 вертикального перемещения, роликибегунки 26 тележки, вертикальная колонна 27 (рельс), переключатель,28 режимов работы.

Структурная блок-схема автомата (фиг.1) состоит из двух систем: системы 29 регулирования скорости Э111С и следящей системы 30. Переключатель 28 имеет три положения, определяющие режимы работы:

I — ручной: электродвигатели 1 и

2 работают независимо друг от друга; 20 скорость электродов устанавливается заданием — Ьр{, скорость тележки,т.е. и формообразующих ползунов, — заданиПог

II — автоматический: автоматичес- 25 кое слежение за образованием сварного шва (уровнем ванны) . Заданием По{ определяется скорость подачи электродов.

III — автоматическж : стабилиза- 30 ция скорости перемещения тележки (ползунов) и автоматическое слежение за уровнем ванны. Заданием Бр{ определяется скорость ЭШС.

Принципиальная схема (фиг.2) явля- 35 ется примером реализации и одновременно поясняет устройство автомата дополнительно к блок-схеме (фиг.1).

Все блоки и узлы автомата, в т.ч. приводы электродов (блоки 1, 4, 5,6), 40 привод перемещения тележки (блоки 2, 18), датчик 11 ширины зазора, мундштуки. 23 и ползуны 24, образующие рабочую головку, установлены на тележке 25, показанной пунктирным конту- 45 ром. Тележка посредством бегунковроликов 26 и приводного ролика 19 перемещается вертикально по колонне

27. В схеме фиг.2 цепи, показанные пунктиром (блоки 21, 22), отсутствуют. Эта схема соответствует режиму

II, и переключатель 28 режимов тоже . опущен.

Автомат работает следующим образом

Скорость вращения вала микроэлектродвигателя 3 как выходная величина системы 29 является функцией скорости заполнения стыка электродным меЧ{ (t) К{ К d — — К вЂ” -- =

v,(t) 8(t) s d, 1 1 1 (2) сГ(t) s й,„ к{ где — — —— р ({.) коэффициент передачи блока 8 (К вЂ” делимое;

8 (t) — делитель);

К2 коэффициент передачи блока 9 (К вЂ” делимое, S — делитель); коэффициент передачи блоков 7, 10, 3; диаметры приводных роликов электродных проволок и тележки;

КЗ

ЙА, dg!

IIç{{ = —.—.— x зп — К.К .К

С1А — передаточное отношение от перемещения электродов до перемещения тележки при единичных делителях блоков 8, 9.

Делитель E (й) вырабатывается датчиком 11 как параметр ширины зазора в относительных единицах.

b (t) = — — —, В(Е) (3)

В{{ а делитель S аналогично выдается блоком 12 как параметр толщины свариваемых деталей:

S (4)

У где В (t) — текущая ширина сварочно го зазора;

 — некоторая величина ширины

Ф зазора, принятая за единицу1

S - толщина свариваемых деталей в

Б — некоторая толщина детали, при ня тая з а еди ницу .

С учетом (3) и (4), уравнение (2) выр ажа ет ся: чд() 1 в» s„

4 (2а)

v (t) п,„s в(е) 4 таллом, а благодаря следящей системе в процессе сварки обеспечивается равенство угловых скоростей вала электродвигателя 3 и ведущего ролика 19 перемещения тележки, т.е. согласно обозначенной на блок-схеме:

/ п2 п3

Поэтому отношение скоростей электродов и тележки в соответствии с блоксхемой выражается зависимостью

Известна зависимость

150045 где V (t) — текущая скорость ЭИС, Если конструктивные параметры П „, В„, S „, с вяз аны усло ви ем — 1

Чсв (t) э

m 1 (5)

S S(t)

R3ó 1 4 м (1а) 1 6

В этом примере условие (! ) сводится к назначению фиксированных сопротивлений обратной связи Rэ„ и R4

При однотипности операционных усилителей и m = 1

В». 8» — — — -=П и Fý то из (2а) и (S) следует равенство скорости тележки и скорости ЭИС для любого момента времени, т.е. 4() v„ (t) В схеме (фиг.2) резистивным датчиком 11 и делительным блоком 8 обеспечивается

Rs

Кд где К 1 — чувствительность датчика (Ом/мм);

R - сопротивление обратной связи операционного усилителя блока 8.

Задатчиком 12 на потенциометре P и делительным блоком 9 создается

R4

S уИ где Я— удельное сопротивление намотки потенциометра (Ом/мм); масштаб шкалы потенциометра; сопротивление обратной связи операционйого усилителя блока 9. о

Y—

Ф

Это означает, что формообразующие ползуны, перемещение которых осуществляется тележкой, осуществляют при условии (1) слежение за перемещающейся при образовании шва сварочной ванной, т.е. осуществляют регулирование уровня ванны. Это регулирование про" исходит в разомкнутой системе по принципу компенсации возмущений ширины зазора и подачи электродов.

В режиме III скорость тележки (и ползунов) стабилизирована отрицательной обратной связью через блоки 21, 22 и регулирующим параметром является скорость подачи электродов. При этом, как и в режиме II, следящая система 30 обеспечивает регулирование уровня ванны по принципу компенсации возмущений ширины зазора, а скорость тележки равна скорости 3LIC.

Настройка счетно-решающего устройства (блоки 8 и 9) для выполнения сварки сводится лишь к установке толщины свариваемых деталей S на шкале потенциометра P между значенияМОНС МИН

ВтоРая половина потенциометра P подключена к источнику F. благодаря чему в процессе сварки движком этого потенциометра можно осуществлять ручную корректировку положения полэунов относительно уровня. При этом положение "0" соответствует остановке ползунов,. а установка движка ниже нуля обеспечивает движение ползунов вниз.

После ручной корректировки положения тележки, т.е. ползунов, движок потенциометра устанавливают вновь в поло- жение, соответствующее толщине детали.

Небольшие ручные корректировки вблизи установки движка P на отметке свариваемой толщины без возвращения на эту отметку способствуют повышению точности автоматического регулирования уровня. Введенная корректировка при этом автоматически учитывает длительные отклонения сечения шва из-за неравномерности ширины зазора по толщине детали.

При раздельной подаче электродов

40 возможна в принципе стабилизация скорости ЭИС по режиму III. Однако в этом случае должны быть известны и-заданы закономерности в виде соотношений между скоростями отдельных

45 электродных проволок, а их .электроприводы должны иметь устройства для обеспечения указанных соотношений.

Технические преимущества изобретения состоят в упрощении настройки автомата и повышении надежности контроля скорости 3LIC и уровня ванны 301С.

Надежность увеличивается за счет того, что вместо датчика уровня ванны в автомате для контроля и регулирования уровня используются датчики скорости электродов и ширины зазора, 5 удаленные от зоны высоких температур

Кроме того, облегчается труд сварщика-оператора. В целом использование!

500452 предлагаемого автомата повышает качество сварочных соединений.

Формула изобретения

Автомат для электрошлаковой сварки, содержащий рабочую головку, установленную на тележке, снабженный приводом ее перемещения, привод подачи электродов с датчиком скорости их подачи, подключенным к одному входу счетно-решающего делительного блока, другой вход которого соединен с датчиком величины сварочного зазора, а выход соединен с приводом подачи электродов., отличающий с я тем, что., с целью повышения качества сварных соединений за счет увеличения надежности контроля и регулирования скорости сварки и уровня ванны, улучшения условий труда, он снабжен вто- ., рым счетно-решающим делительным бло-. ком, имеющим задатчик толщины свариваемых деталей и включенным последо. вательно с первым, при этом выход второго блока соединен с дополнительВ Я (П „„tl = — р э передаточное отношение пеРемещений электродов и тележки; величины относительных единиц датчика ширины зазора и задатчика толщины свариваемых деталей; площадь сечения применяемых электродов; количество электродов, по» даваемых одним двигателем. где П „ ным микроэлектродвигателем, вал которого связан с валом привода перемещения тележки следящей системой посредством двух датчиков углового положения, установленных на этих валах, узла выделения рассогласования и регулятора, на выход которого подключен электродвигатель перемещения тележки, а передаточное отношение между перемещением тележки и электродов выполнено равным

1500452

Составитель В.Пучинский

Редактор М.Бандура Техред М.Дидык Корректор Т.Колб

Заказ 4808/15 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101