Способ регулирования процесса импульсной сварки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке импульсной дугой, и может быть использовано преимущественно при сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов. Цель изобретения - повышение качества сварки Стабилизация проплава при импульсной сварке осуществляют корректировкой только одного параметра режима-времени импульса сварочного тока. Время импульса корректируется в зависимости от результатов сравнения измеренных параметров с заданными значениями и с учетом вида зависимостей времени импульса от этих параметров при постоянной ширине шва. Число контролируемых параметров не ограничено, Устройство содержит источник сварочного тока, в сварочную цепь которого включен силовой ключ, сварочную горелку, датчики параметров режима сварки, узлы сравнения контролируемых параметров с заданными значениями, связанные через усилители рассогласования с сумматором, который через интегратор и компаратор подключен к управляющему входу силового ключа. Для задания времени паузы имеется задатчик, который выходом связан с входом сброса интегратора и выходом - с выходом компаратора. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. « Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)ю В 23 К 9/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4734483/27 (22) 01.06.89 (46) 15,09,91, Бюл. N 34 (71) Тольяттинский политехнический инстиТУТ (72) В. П. Сидоров и С. M. Абросимов (53) 621,791,754(088,8)

{56) Оборудование для дуговой сварки:

Справочное пособие, Л.: Энергоатомиздат, 1986, с. 272. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИМПУЛЬСНОЙ CBAPKM u YCTPOACTBO ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к сварке импульсной дугой, и может быть использовано преимущественно при сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов. Цель изобретения — повышение качества сварки. Стабилизация проплава при импульсной сварке осуществляют

Изобретение относится к сварке, в частности к сварке импульсной дугой, и может быть использовано преимущественно при сварке неплавящимся электродом в среде защитных газов.

Цель изобретения — повышение качества импульсной сварки за счет учета большего числа параметров, влияющих на процесс сварки при одновременном упрощении оборудования и повышении его надежности.

На фиг. 1а представлена зависимость времени импульса (кривая 1) от величины тока в импульсе из условия получения постоянной ширины шва, (прямая 2 представляет собой производную dtgMn/д! в рабочей Ж 1676765 А1 корректировкой только Одного параметра режима-времени импульса сварочного тока.

Время импульса корректируется в зависимости от результатов сравнения измеренных параметров с заданными значениями и с учетом вида зависимостей времени импульса от этих параметров при постоянной ширине шва. Число контролируемых параметров не ограничено, Устройство содержит источник сварочного тока, в сварочную цепь которого включен силовой ключ, сварочную горелку, датчики параметров режима сварки, узлы сравнения контролируемых параметров сэаданным,и значениями, связанные через усилители рассогласования с сумматором, который через интегратор и компаратор подключен к управляющему входу силового ключа. Для задания времени паузы имеется задатчик, который выходом связан с входом сброса интегратора и вь|ходом — с выходом компаратора. 2 с.п, ф-лы, 3 ил. точке заданного тока в импульсе); на фиг. 1б— зависимость времени импульса от величины скорости сварки (кривая 3) при постоянной ширине шва (прямая 4 представляет собой производную dtpMq/дЧСВ в рабочей точке заданной скорости сварки, аналогичные зависимости определяются для всех учитываемых параметров сварки); на фиг. 2— функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 3 — формы выходных сигналов (на фиг. За — выходное напряжение 1-ro; на фиг. 3б — выходное напряжение после усилителя; на фиг. 3 в— выходное напряжение сумматора; на фиг.

Зг —; на

1676765 фиг, Зд — выходное напряжение компаратора).

Сущность способа заключается в том, что стабилизацию проплэва при импульсной сварке осуществляют не стабилизацией ряда изменяющихся параметров процесса, а корректировкой только одного параметра режима — времени импульса сварочного тока. Время импульса корректируется в зависимости от результатов сравнения измеренных параметров с заданными эначе10 ниями и с учетом вида зависимостей времени импульса от этих параметров при постоянной ширине шва (см, фиг. la, б), Для регулирования процесса сварки определяются производные к кривым фиг, 1а, б в рабочей точке режима, Численно производная равна тангенсу угла наклона касательной к кривой в рабочей точке.

Аналогично получают регулировочные 20 характеристики для других параметров, влияющих на размеры швэ (расход плазмообразующего газа, напряжение на дуге и др.), Число контролируемых параметров не ограничено, Устройство состоит иэ источника 1 сварочного тока, который через силовой ключ

2, обеспечивающий импульсный режим сварки, подсоединен к сварочной горелке 3.

В эту же цель включен датчик 4тока. Расход защитного газа через сварочную горелку 3 измеряется с помощью датчика 5 расхода.

Скорость движения сварочной горелки от30 носительно изделия измеряется с помощью ряется между электродом сварочной горелки 3 и изделием с помощью датчика 7 напряжения на дуге.

Датчики контролируемых величин сое40 динены с узлами 8, 9, 10, 11 сравнения, на вторые входы которых подаются заданные

ЭНЭЧЕНИЯ СИГНдЛОВ Оэад.1 азад. 4. ВЫХОДЫ узлов 8 — 11 сравнения соединены с усилителями 12, 13, 14, 15 сигналов рассогласования, коэффициенты усиления которых по знаку и величине равны производной к кривой зависимости времени импульса от данного контролируемого параметра в рабочей точке, Сигналы с усилителей 12 — 15 подаются на сумматор 16, выход которого 16 соеди50 нен со входом интегратора 17, Выход интегратора 17 соединен со входом компаратора 18, где происходит сравнение выходного сигнала интегратора 17 с постоянным фиксированным уровнем срабатывания компарэторэ 18. Выход компаратора 18 соединен с управляющим входом силового ключа 2 и входом задатчикэ 19 времени паузы, Время паузы определяется нэпряженидатчика 6 скорости, закрепленного нэ сва- 35 рочной горелке 3, Напряжение на дуге замеем Us .е. Выход задатчика 19 времени паузы соединен со входом сброса интегратора

17. После сброса сигнал на выходе интегратора 17 равен нулю, а сигнал на выходе компаратора 18 становится равным логической единице, При этом включается силовой ключ 2. При превышении сигнала на выходе интегратора 17 уровня срабатывайия компаратора 18 сигнал на выходе компаратора

18 становится равным нулю, При этом выключается силовой ключ 2 и выключается задатчик 19 времени паузы, Способ осуществляют следующим образом, ДО СВаРКИ УСтаНаВЛИВаЮт Оззд1, СООтветствующее номинальному напряжению на дуге в импульсе: Оэзд,z — напряжение, соответствующее сигналу с датчика тока при номинальном рабочем токе; 0»q.з — напряжение, соответствующее технологически необходимой скорости сварки; Оззд.4— напряжение, соответствующее номинальномУ РасходУ газа; Оэзд,5 напРЯжение, соответствующее номинальному времени импульса; 0» .6 — напряжение, соответствующее номинальному времени паузы.

В соответствии с влиянием каждого параметра на ширину шва задают коэффициент усиления усилителей 12 — 15 по знаку и величине равные производной и кривой зависимости времени импульса отданного параметра в рабочей точке (см. фиг, 1а, б).

По окончании выдержки времени паузы на выходе зэдатчика 19 времени паузы по- является сигнал, осуществляющий сброс интегратора 17, сигнал.на выходе интегратора 17 становится равным нулю, сигнал на выходе компараторэ 18 также становится равным единице, поэтому включается силовой ключ 2 и подает питание от источника 1 сварочного тока к горелке 3 и изделию. Мачинается импульс сварочного тока. его длительность задается напряжением Оэзд.5, которое через суммэтора16 поступает на вход интегратора 17. Сигнал с датчика 4 тока (см. фиг. За) поступает на вход узла 9 сравнения, где сравнивается с заданным напряжением U»a.г, определяющим рабочий ток.

При отличии тока импульса от заданной величины на выходе узла 9 сравнения появляется сигнал, равный разности сигнала с датчика тока и напряжения задатчика тока

U»q. z. Разностный сигнал усиливается усилителем 13 (см. фиг. Зб), коэффициент которого задается в соответствии со знаком и величиной производной олимп/о!имп.раб в рабочей точке (см. фиг. 1а)., Сигнал с выхода усилителя 13 поступает на вход сумматора 16. Аналогично производится слежение за расходом газа с по1676765

40

55 мощью датчика 5, узла 11 сравнения и усилителя 15; за скоростью сварки с помощью датчика 6, узла 10 сравнения, усилителя 10, усилителя 14, за напряжением на дуге с помощью датчика 7, узла 8 сравнения и усилителя 12, Количество контролируемых параметров не ограничено. Сигнал с выходов усилителей 12, 14, 15 поступают на входы сумматора 16, При равенстве заданной величине тока импульса, расхода rasa, скорости сварки, напряжения на дуге сигналы на выходе усилителей 12-15 равны нулю и не вносят поправки времени импульса сварочного тока. При отклонении указанных параметров от заданной величины в напряжение

0з д.б вводится поправка (см. фиг. 3e), обеспечивающая получение сварочного шва заданной ширины. Напряжение с выхода сумматора подается на интегратор 17, 8ремя, в течение которого напряжение на выходе интегратора 17 нарастает до фик,.сированного уровня напряжения срабатывания компаратора 18, обратно пропорционально средней величине входного напряжения (см, фиг. 3r). По достижении напряжения на выходе интегратора 17 фиксированного уровня срабатывания компаратора 18, на выходе компаратора снимается напряжение управления (cM, фиг. Зд) и силовой ключ 2 отключает ток импульса.

Сигнал с выхода компаратора запускает задатчик 19 времени паузы. Ло окончании выдержки времени паузы процесс повторяется.

Способ регулирования процесса импульсной сварки и устройство для его реализации нозволяет упростить процесс стабилизации импульсной сварки за счет уменьшения числа регулируемых параметров до одного — времени импульса сварочного тока, Использование этого параметра в качестве регулируемого не требует специальных регулирующих и стабилизирующих устройств для других технологических параметров — тока, расхода rasa, скорости сварки, длины дуги и других, сложных в реализации. Регуляторы технологических величин при этом могут быть простыми, ток можно регулировать механическим путем— перемещением обмоток или частей сердечника силового трансформатора, расход можно изменять при помощи газового редуктора, скорость — при помощи реостата или сменных шестерен или подобными способами, имеющими высокую надежность.

При этом повышается по сравнению с жестким заданием режимов сварки стабильность размеров сварного соединения, а по сравнению с автоматическим поддержанием заданных режимов на установленном уровне значительно упрощается схема регулирования, Формула изобретения

1. Способ регулирования процесса импульсной сварки, при котором параметры процесса сварки устанавливают до начала сварки, возбуждают дугу, измеряют параметры, характеризующие сварочный процесс, сравнивают их с заданными значениями, определяют величину отклонений измеренных параметров от заданных, отличающийся тем,что,сцелью упрощения регулирования процесса сварки путем уменьшения числа регулируемых параметров, во время импульса определяют среднюю величину отклонения каждого измеряемого параметра к данному моменту времени от заданного значения и длительность импульса изменяют на величину, определяемую по формуле л 4м, . =,, „" A rii, 1б Р!Раб где Л Ь ;,л — изменение времени импульсе; о 1имп г доизводная зависимости о Р раб времени импульса от I-го параметра по этому параметру в рабочей точке;

Л Pi — измеренное среднее отклонение

I-го параметра к данному моменту времени от заданной величины в рабочей точке; п — число учитываемых параметров.

2. Устройство для регулирования процесса импульсной сварки, содержащее силовой ключ, включенный последовательно в сварочную цепь, датчик тока, датчик расхода газа, датчик скорости сварки, датчик напряжения на дуге, связанные соответственно с узлами сравнения величин контролируемых параметров с заданной величиной, соединенные с усилителями рассогласования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в устройство введены последовательно соединенные сумматор, интегратор и компаратор, а также задатчик времени паузы, причем входы сумматора связаны с выходами усилителей рассогласования, выход компаратора- с управляющим входом силового ключа, задатчик времени паузы подключен выходом к входу сброса интегратора, а входом — к выходу компаратора.

1676765

tavern.

1676765

Составитель В.Родимов

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор С.Шевкун

Редактор M.Áîêàðåâà

Ф

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

Заказ 3069, Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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