Способ управления процессом контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением

 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения труб большого сечения в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - стабилизация качества сварных соединений. В процессе оплавления на низкой скорости сближения контролируют два параметра: припуск на оплавление и среднюю скорость сближения деталей. По достижении ими заданных значений отключают коррекцию , после чего контролируют мощность в искровом промежутке, и при стабильной ее величине в течение полусекунды увеличивают скорость сближения. 2 ил. СЛ

Сооз соеетсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I) В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1-.К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f (21) 4464150/27 (22) 29.07.88 (46) 15,04,91, Бюл. N9 14 (71 Институт электросварки им. Е.О, Патона (72); С.И. Кучук-Яценко, И.Н. Мосендз, А.Н. Миронец, Б,И, Казымов, А.И, Горишняков и O,Â. Швец (53) 621. 791, 762. 5 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 593857, кл. В ?3 К 11/04, 1976.

Кучук-Яценко С.И. и др, Контактная стыковая сварка трубопроводов. Киев, 1986, с. 62-63, 73, 189-199, Изобретение относится к сварке и может быть использовано при контакт-. ной стыковой сварке оплавлением деталей большого развитого сечения, на . пример. труб.

Цель изобретения - повышение стабильности свойств сварных соединений за счет обеспечения повторяющегося от цикла к циклу разогрева деталей и исключения коротких замыканий в цепи сварки при повышении скорости сближения.

На фиг, 1 показан график зависимости температуры нагрева деталей от припуска йа оплавление при скоростях сближения деталей 0,11 и 0,25 мм/с (4, 10, 15, 70 мм — расстояние термо„„SU„„1641546 A i

2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОН7АКТНОИ СТЫКОВОЧ СВАРКИ НЕПРЕРЫВН11М

0IIJIABJIFHHEM (57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения труб большого сечения в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения — стабилизация качества сварных соединений, В процессе оплавления на низкой скорости сближения, контролируют два параметра: припуск на оплавление и среднюю скорооть сближения деталей. По достижении ими заданных значений отключают коррекцию, после чего контролируют мощность

; в искровом промежутке, и при стабиль- I ной ее величине в течение полусекунды увеличивают скорость сближения.

2 ил.

Вам пары от поверхности оплавления); на О фиг.2а — запись напряжения на двига-, 4 теле, управляющем следящим золотником, полученная при настройке свароч- Щ ной машины без свариваемых деталей фЬ (U — заданное напряжение в процес- ф се сближения деталей на низкой ско.рости); на фиг. 2б - запись йактического напряжения на двигатеЛе, управляющем следящим золотником, при сварке труб (Д11 — уровень снижения . )р напряжения на двигателе по сравнению с заданным; А — момент отключения

Ъ коррекции ; на фиг. 2в. — запись мощности в искровом промежутке при сварке труб.

Сущность данного изобретения состоит в следующем.

1641546

Процесс сварки деталей большого сечения производится на режимах, характеризующихся максимальным термическим циклом в"свариваемых деталях, который определяется квазистационарным тепловым состоянием.

Для рационального программирования процесса сварки необходимо знать момент получения квазистационарного 1р теплового поля при максимально возможном разогреве деталей, Проведенные эксперименты показывают, что разогрев при оплавлении наиболее точно определяется припуском на оплавление. l5

При этом квазистационарное тепловое состояние, например при сварке труб, листов толщиной 10-30 мм, наступает после оплавления 30 мм припуска (фиг.11 . Температурные поля в сплав- 20 ляемых деталях при скоростях сближения 0,1-0,25 мм/с (именно эти скорости обеспечивают получение максимального термического цикла) практически идентичные (фиг.1). Снижение ско- 25 рости менее 0,1 мм/с снижает устойчивость оплавления и ухудшает равномерность разогрева по сечению детали,. а повышение более 0,25 мм/с увеличивает градиент температурного поля, 30 т,е. уменьшается количество тепла, накопленное в детали.

При настройке программы сварки во времени, которая производится без свариваемых деталей, т.е. без тока в цепи сварки и без сигнала в цепи коррекции, на двигателе, управляющем следящим золотником, устанавливается на» пряжение U (фиг.2а), которое пропорционально скорости сближения дета- 40 лей. При отсутствии сигнала в цепи -.:ч коррекции и соответственно неизменной величине U во времени принуск

S на оплавление однозначно определяется соотношением S=V(U )t..При свар- .45 ке фактическов напряжение П (фиг,2б) на двигателе, который управляет следящим золотником, меньше U íà $U» и зависит от многих переменных факторов, например качества зачистки деталей, состояния токоподводящих башмаков сварочной машины, колебаний напряжения в сети и т,д., и является в связи с этим величиной. переменной и непредсказуемой от сварки к сварке, Колебания U приводят к изменению величины S от сварки к сварке, Соответственно колеблется и разогрев деталей, причем только в сторону уменьшения, так как П всегда меньше

tJ> при работе корректора скорости сближения, Таким образом, для получения повторяющегося от цикла .к циклу разогрева деталей необходимо обеспечить заданный припуск на оплавлеиие и среднюю скорость сближения деталей за время оплавления на низкой скорости.

Если средняя скорость сближения ни-. же заданной, то оплавление продолжают, а коррекцию отключают, когда фактическая величина средней скорости соответствует заданной.

При отключении коррекции (точка А на фиг. ?б,в) происходит некоторое повышение скорости сближения деталей (в зависимости от LU). Это может привести к скачкообразному повышению мощности, обусловленному приращением средней площади одновременно существующих контактов и переходными процессами в цепи сварки. В связи с этим после отключения коррекции команду на повышение скорости сближения необходимо подавать только при стабильном уровне мощности. Экспериментально установлено, что стабильный уровень мощности в течение 0,5 с является свидетельством установившегося процесса. Увеличение времени более 0,5 с приводит к непроизводительным затратам времени и энергии, а снижение менее

0 5 с не позволяет достоверно говорить об устойчивом процессе.

Пример. Осуществление контактой стыковой сварки оплавлением труб.

114-14?О мм.. Трубы такого диаметра применяются при строительстве трубопроводов ответственного назначения, поэтому при сварке таких труб особенно необходимо, высокое и стабильное качество соединений. Сварка труб

122!9 Х20 мм на машине К584 производится по программе, предусматривающей

I оплавление-на первом этапе со скоростью 0,2 мм/с. После включения программы контролируют величину припуска на оплавление и среднюю скорость сближения. Если приоплавлении 30 мм припуска средняя скорость сближения находится в пределах 0,11-0,25 мм/с, подают команду на отключение коррекции. После отключения коррекции контролируют уровень мощности в цепи сварки и, если он находится на стабильном уровне, в течение 0,5 с выдают команду на повышение скорости. Возможен ва

1641546 риант, когда средняя скорость сближения меньше О,1 мм/с (выше 0,25 мм/с она быть не может, так как при работе корректора фактическая скорость сближения всегда меньше заданной).

В этом случае процесс оплавления продолжают, а корректор отключают, когда величина средней скорости достигает заданного значения в пределах

0,10-0,25 мм/с. Установлено, что если после оплавления 30 мм средняя скорость была ниже заданной (в нашем случае меньше 0,1 мм/с), то при продолжении оплавления на 3-5 мм, фактическая средняя скорость достигает заданного значения. Это объясняется тем, что с наибольшей интенсивностью корректор снижает заданную скорость сближения в начальной стадии оплавления. По мере разогрева торцов процесс оплавления протекает все устойчивее и при продолжении оплавления на 3-5 мм припуска более 30 мм с заданной скоростью сблииенин 0,2 мм/с (обычно устанавливаемая на практике заданная скорость сближения деталей при оплав ленни.иа низкой скорости} средняя скорость сближения достигает -заданного значения. Только в этом случае воз- 30 можна выдача команды на отключение коррекции. Если дальнейшее оплавление (на 3-5 мм припуска) не дает же-лаемого результата, то процесс прерывают, так как это свидетельствует о грубых нарушениях технологического режима сварки или неисправности привода перемещения.

Для реализации способа используют известные устройства. Например, для щ отсчета величины припуска на оплавление можно испольэовать сигнал дат1 чика перемещения, для опредвлвния среднего значения скорости сблыжвния - сигнал на двигателе, управляю . щем следящим золотником, обработанный на определенном усилителе. Контроль стабильности уровня мощности обеспечивается по сигналу датчика мощности компаратором.

Применение предлагаемого способа управления процессом контактной стыковой сварки позволяет снизить брак при сварке на 4 .

Формула изобретения

-,Способ управления процессом контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением деталей, преимущественно труб развитого сечения, при котором управление во времени осуществляют по программе, включающей поддержание оплавления на низкой скорости сближения деталей с ее коррекцией по

I току оплавления, отключение коррек- т ции и повышение скорости сближения перед включением осадки, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения стабильности свойств сварных соединений за счет обеспечения повторяющегося разогрева деталей во всех циклах и исключения коротких замыканий в цепи сварки при повышении скорости сближения, в процессе оплавления на низкой скорости измеряют величину оплавленного припуска с момента начала отсчета программы и среднюю скорость сближения деталей, сравнивают их с заданными и при дости-, жении заданных значений обоими параметрами отключают коррекцию, после чего контролируют изменение мощности . в искровом промежутке и при стабильном уровне мощности в течение полусекунды подают команду на повышение скорости сближения, 1641546

1300 тао

1000

800

700

025 гж/с

011 ям/с

Ю0а

500

ЮВ

Составитель Л. Лапина

P едектоР С. Кисина ТехРеД С.кнтрноне . КоРРектон С. Шенктн

Заказ 11И1 Тнрек 536 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"„ г. Ужгород, ул. Гагарина, 30I