Устройство для дуговой сварки

 

Изобретение относится к дуговой сварке , в частности к устройствам для дуговой сварки плавящимся электродом. Цель изобретения - повышение качества начального и конечного участков сварного соединения, повышение производительности, уменьшение разбрызгивания, экономия сварочных материалов и электроэнергии. В устройство для дуговой сварки плавящимся электродом , содержащее механизм подачи электродной проволоки, источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания и пусковой блок, введены датчик тока и две цепочки временной задержки. Начало и окончание процесса выполняются на напряжении сварки без задержки включения подачи проволоки и задержки на ее отключение. Устройство обеспечивает сокращение длительности начала процесса сварки, уменьшение длины участка в начале шва с малым проваром, уменьшение потерь электродной проволоки на отстрел в начале шва и разбрызгивание в конце сварки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. t/i С

у Фг, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 23 К 9/095

ГОСУДАРСТВЕН-!ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»!

«( (21) 4780846/27 (22) 10.01.90 (46) 15.01.92. Бюл. t+ 2 (75) Д.А.Дудко, А.Г.Потапьевский, А.Д.Глущенко и В.И.Худяков (53) 621.791.75(088.8) (56) Заруба И.И. и др. Сварка в углекислом газе, К.: Техника, 1966, с.276-277.

Полуавтомат сварочный типа ПДГ508УЗ, Паспорт ОЩЩ 468.005 ПС, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к устройствам для дуговой сварки плавящимся электродом. Цель изобретения — повышение качества начального и конечного участков сварного соединения, повышение производительности, уменьшеИзобретение относится к дуговой сварке. в частности, к устройствам для дуговой сварки плавящимся электродом.

Известны устройства для дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах, например, полуавтоматы типа А-537, ПДГ-504, ПДГ-508 и др., у которых сварка начинается с помощью пусковой кнопки, включающей источник питания сварочной дуги, подачу защитного газа в зону сварки и механизм подачи электродной проволоки к свгриваемой детали. R этих устройствах процесс сварки начинается после соприкосновения электродной проволоки со свариваел.ой деталью и 3-4 коротких замыканий и псрегораний электродной проволоки. При персгораниях отрезки электродной проволоки и расплавленный металл выбрасываются из зоны сварки в виде брызг.,, SU,, 1704977 А1 ние разбрызгивания, экономия сварочных материалов и электроэнергии, В устройство для дуговой сварки плавящимся электродом, содержащее механизм подачи электродной проволоки, источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания и пусковой блок, введены датчик тока и две цепочки временной задержки. Начало и окончание процесса выполняются на напряжении сварки беэ задержки включения подачи проволоки и задержки на ее отключение. Устройство обеспечивает сокрашение длительности начала процесса сварки, уменьшение длины участка в начале шва с л1алым проваром, уменычение потерь электродной проволоки на отстрел в начале шва и разбрызгивание в конце сварки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Поскольку после перегораний электрода дуга обрывается, то свариваемая деталь плохо прогревается и не проваривается в начале шва.

Прекращение сварки выполняется путем размыкания пусковой кнопки. При этом выключается механизм подачи электродной проволоки, а источник питания остается включенным на некоторое время.

B полуавтоматах А-537 и ПДГ-504 после выключения электродвигателя механизма подачи пооволока подается еще некоторое время из-за инерции механизма подэчи, Для предотвращения приваривания проволоки к детали сварщик вынужден быстро отводить де ржэ тель от шва, о бр ы вал дугу. В результате этого из держателя выходит значительный отрезок электродной проволоки — выбег", который существенно затрудняет

1704977

15

25

55 начало следующего шоэ. уьслмчиоаст потеpl1 на разбрызгивание и длину начального участка шва с неполным проваром.

В полуаотол1ате типа ПДГ-508 длл t4n»t.tl I!1A оыбсга применено элсктродинамичсское торл.оженис элск родоигатслп.

Однако при окон инин спарк» дуга, бысгро растлг»оаясь, оплавллст электродную проволоку. I (a ней образуются крупные капли, которые зачасту.о аыбрасываютсл из зоны сварки. резко увсличиоая разбрызгивание, а tia электроде остается крупная капля, затрудняющая начало следующего шоа.

Иэвсст»ы также устройства длл дуговой сварки в защитных газах, например, полуавтоматы типа ПДГ-502, Г!ДГ-312, ПДГ-515 и др. о которых сварка также начинается путем включения пусковой кнопки. При этол1 включаются источник ttитания дуги и подача защитного газа в зону сварки. Затем после обдуоа места сварки газом включается механизм подачи электродной проволоки.

Время задержки включения механизма под. ачи проволоки устанавливается обычно 1,5— . 2,0 с. испи до начала сварки электрод не касался свариоаемойдетали,тостабильный процесс устанавливается после 3-4 коротких замыка»ий и перегораний электрода и выброса из эоны сварки кусков электрода и жидких капель. Общее время начала уоспичивается на время задержки оключения механизма подачи проволоки. При начале сварки с предварительным закорачиоанием электрода на сваривасмое изделие при включении пусковой кнопки включаются источник питания дуги и подача защитного газа. При этом электрод разогреваетсл и перегорает со взрывом, а загоревшаяся дуга обрывается. Затем после выдержки nðñмени включается механизм подачи проволоки. Оплавленный конец проволоки приближается к детали, закорачивает разрядный промежуток, проволока перегревается, взрывается. Загорается и обрываетсл дуга. Затем все повторлется. Стабильный процесс устанавливастсл после 3-4 персгораний электрода. В этом случае длительность начала сварки и разбрызгивание больше, чел в устройстве без задержки включения механизма подачи.

Известны также устройства для дуговой . сварки, о которых спарку начинают с помощью пусковой кнопк». включающей блок управления. Последний вклю.ает источник питания дуги, подачу газа. а затем с задержкой орсмсни о 1.5-2,0 с вкл>чает механизм, подающий l1pon0nàêó с пониженной скоростью о течение заданного времени.

После устаноопения стабипьнэго процесса уоелич»оают скорос1ь подачи проволоки до получения заданной величины тока, необходимого длл сварки деталей. Прекращение процесса сварки пыполнлстсл так жс, как и в указанных устройствах. Улучшение соарки прi L1спользооании этих устройств достигается только при сварке на повышенных токах. На малых и средних режимах длительность начала больше, чем у самых простых устройсто типа Л-537, соответственно, ниже и производительность сварки, Изссстны тлкжс устройства дпл дуговой сварки, напримср, полуавтоматы Л-537Р и

ПДГ-508 (вариант сварки без пусковой к юпки), п которых начало сварки осущестоллстся с пол1ощыю реле или датчика тока, включенных о сварочную цепь, предварительно подключенную к потенциалу источника питания дуги. Сварку начинают путем эакорачиоания электродной прооолоки со соариоаел ой деталью. При этом реле тока или датчик тока обеспечивает одновременное включение подачи защитного газа и механизма подачи электродной проволоки.

Процесс сварки устанавлиоаетсл после 3-4 коротких замыканий и перегораний электрода.

Прекращение сварки в этих устройствах осуществляется путем отведения держателя от иэделия и обрыва дуги. За орсл1я отосдения держателя до обрыва дуги и выключения механизма подачи. осуществляемого по сигналу датчика тока, проволока продолжает подаваться. В результате имеет место оыбсг проволоки значительной длины, который затрудняет сварку следующего шоа. увсличивастсл разбрызгивание и количество электродной проволоки, оыбрасыоаемой в начале сварки.

Установлено, что улучшить начало и оконча»ие сварки можно за счет снижения напряженил источника питания дуги о начале и конце сварки, выполняемой с опре.деленными временными сдвигами относительно включения тока и механизма подачи проволоки.

Наиболее близким к предлагаемому является полуавтомат типа ПДГ-508 с оыпрямитслем типа ВДУ-505 или ВДУ-506, работающий от пусковой кнопки. Этот полуавтомат состоит из механизма подачи электродной проволоки, источника питания дуги, блока дистанционного изменения напряжснил, позволяющего изменять напряжение истоника под нагрузкой вручную, и пусковой кнопки.

Начало соарк» и переход к стабильному процессу происходят при питани» от источника, настроенного на рабочий рсж»м соарки, после 3-4 коротких эамыкан»й и персгораний электрода со взрывом. оыбра1704977 сь(вающим из зоны сварки куски проволоки и расплавле««ый металл. Прекращение сварки в(. полнлется путем выкл(очения i усковой кнопки. отключающей через промежуточное реле пита«ия электродвигателя подачи проволоки и тормозящей его. Выключение газового клапана и источника питания задерживается цепочкой реле времени на время, превь(в(ающее время до обрывадуги. Прекращение сваркИ(выполняется при работе источника питания, настроенного на рабочий режим сварки шва. При прекраще«ии подачи flpoeoëîêè она быстро сплавляется мощной дугой, ток сварки уменьшается, а длина дуги увеличивается.

Соответстве«но увеличивается диаметр капель, образующихся на электроде. Они зачастую выбрасываются за пределы шва в виде крупных брызг, прочно приваривающихся к кромкам свариваемой детали. После обрыва дуги на конце электрода обычно остается крупная, сильно ок(.сленная капля, на нижней части которой скапливается слой застывающего стекловидного шлака, «еэлектропроводного в холодном состоянии. В кратере шва образуются трещины, снижающие механические свойства сварного соединения.

Наличие слоя неэлектропроводного шлака требует его удаления, что затрудняет начало сварки следующего шва.

Цель изобретения — повышение качества начального и конечного участков сварного соединения. повышение производительности, уме((ьшение разбрызгивания, эко«омия сваро (н((x материалов и электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дуговой сварки плавящимся электродом. содержащее механизм подачи электродной проволоки. источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания и пусковое устройство, дополнительно введены датчик тока в сварочной цепи и две цепочки временной задержки, при этом к пусковому реле через датчик сварочного тока подключены входы первой и второй цепочек временной задержки и первые концы обмоток исполнительного и промежуточного реле, выход первой цепочки временной задержки через нормально замкнутый контакт испол«111ельного p(.!le, соединен с BTGpb(hl концом обмотки ис«оп««телы(ого реп=, второй ко((ец обмотки про>- ежуточ((о(о реле через свой «орм..(льно разомкнутый контакт соединен с выходом второй цепочки време«i.oLI задержки, кроме того, г устройство дополн((те((ь((о вве;,ен "i т;.:етья цепочка вре5

50 гг менной задержки, которая подкл(очена параллельно обмотке промежуточного реле.

Улучшение качества ((авала шва достигается за счет сокращения длительности установления стабильного процесса сварки, ускорения проплавления и у(1сньшен((я разбрызгивзния. Сокращение длитель«ости установле«ия стабиль«oro процесса сварки обеспечивает возможность повышения производительности за счет увеличения времени на сварку основного участка шва.

Ускорение проплавления обеспечивает уменьшение длины начальноco участка шва с недостаточным проваром соединения, что также сокращает потери време(«1 на выполнение ненужного у гастка шва, г также вместе с уменьшением потерь на разбрызгивание обеспечивает эко((омию сварочных материалов, труда и электроэнергии. Сокрагцение длитель«ости установления процесса сварки в предлагаемом устройстве достигается за счет начала и окончания сварки на пониженном напряжении, а также за счет задержки второй временной цепочкой отключения механизма подачи проволоки или снижения скорости подачи проволоки после подачи сигнала на прекращение сварки и снижение напряжения сварки.

Это обеспечивает уменьшение длины дуги и размера капель электродного металла, образующихся на электроде. В результате снижается разбр((згива«ие за счет выброса капель и на конце электрода после обрыва дуги осгается небольшая слабо окисленная капля.

При сварке с повышенным вылетом электрода и сварке на фор;1ированных режимах устройство, дополненное третьей цепочкой временной задержки, задерживающей включение механизма подачи проволоки, обеспечивает за счет слабого прижатия проволоки к изделию быстрый перегрев проволоки у иэдел((я и предупреждает изгиб проволоки до ее перегорания, что приводит к перегоранию проволоки у изделия tla небольшой длине. В результате дуга, загоревшаяся при перегора«ии проволоки, не обрывается и процесс сварки переходит в стабильный. Повышение напряжения, с одной стороны, предотвращает обрыв дуги. а с другой, увеличивая t (o(LLI(oc Tb дуги, ускоряет проплавление изделия. Сокр:(щается дл,(на у loclva f(;Ucl с мэл.((1(lpo((apG(1.

Улучш ние к»(e tПоло(:L1 вд,угу, достигаемое пр длагаемым сочетанием элементов обеспе (i(воет 3aooр",у hpd(epa Ll ((р,(t преж1704977

40 датчика 15 тока. Диод 26 обеспечивает независимость работы цепочки от других элементов схемы. Вторая щепочка временной 45

55 дает образование в нел микротрещин, которые обычно служат началол1 развития макротрещины, вызывающей пре.кдевременное разрушение сварной конструкции.

Небольшая капля, оставшаяся на электроде, облегчает, как и в первомае случае, установление процесса при сварке следующего шва.

На фиг.1 и 2 приведены электросхемы двух вариантов реализации устройства.

Устройство (фиг.1) состоит из механизма подачи электродной проволоки с приводны л электродвигателем 1, источника питания сварочной дуги 2, пусковой кнопки

3, пускового реле 4 с нормально открытыми контактами 5, блока дистанционного изменения напряжения исто-,ника, содер>кащего исполнительlloO реле 6 с контактал1и 7-10 и регулнроаочные резисторы 11 и 12, обеспечивающие дистанционное изменение напряженияя.

Устройство содержит щюмежуточные реле 13 и 14, включающие электродвигатель по команде датчика 15 тока через нормально открытые контакты 16 промежуточного реле 13 н нормально открытые контакты 17 и 10 промежуточного реле 14. Динамическое торможение электродвигателя 1 при окончании свар«и осуществляется норл ально открытыми контактами 19 и 20 пускового реле 4 и нормально закрытыми контактами

21 и 22 промежуточного реле 14.

Устройство содержит таклсе временные цепочки. Первая цепочка временной задержки, обеспечивающая задержку повышения напряжения, входом подключена к выходу датчика 15 тока и состоит из емкости 23, резистора 24, подключенных параллельно реле 6 через нормально закрытые контакты

25 исполнительного репа 6, обеспечивающие задержку включения исполнительного реле С только в начале сварки по сигналу задержки состоит из емкости27 и резистора

28, включенных параллельно катушке промежуточного реле 13 через собственные нор -сально открытые контакты 29 промежуточного реле 13. Для независимой работы проме>куточное реле 13 и цепочка из емко.сти 27 и резистора 20 отделена от питающей цепи диодом 30. Задер>«ка отключения источника питания дуги от питающей цепи осуществлена за счет включения емкости 31 параллельно катушке пускового реле 4.

Для предварительной продувки зоны сварки защитным газом служит газовый клапан 32, питаемый от выпрямительного моста 33 lI.pc.* кнопку 34, норл1ально закрытые

35 контакты 35 и нормально открытые контакты 36 пускового реле 4. Питание блока управления и механизма подачи осуществляется от трансформатора 37.

Во втором варианте реализации устройства (фиг.2) третья цепочка временной задержки, обеспечивающая задержку включения механизма подачи проволоки в начале сварки, выполнена в виде емкости 38 и резистора 39, включенных параллельно промежуточному реле 13. В остальном устройство имеет ту же конструкцию.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

При нажатии кнопки 3 "Пуск" срабатывает электромагнитный клапан 32 подачи газа и в зону сварки подается защитный газ.

Затем с некоторой задержкой времени срабатывает пусковое реле 4, которое своими нормально открытыми контактами 5 включает источник питания сварочной дуги 2, настроенный с помощью резистора 11 на низкое начальное напряжение, и контактами 36 и 35 переключает газовый клапан 32 на непрерывную подачу защитного газа в зону сварки. При соприкосновении электродной проволоки со свариваемым изделием в сварочной цепи начинает протекать ток короткого замыкания. В результате датчик тока, взятый, например, в виде герметиэированного электромагнитного контакта. замыкает контакты 15, включает промежуточное реле 13, которое своими контактами 16 включает промежуточное реле 14. Последнее, в свою очередь, контактами 17 и 18 включает электродвигатель 1, а контактами 29 подготавливает вторую цепочку временной задержки к работе.

Начинается подача проволоки в зону сварки. Под действием тока короткого замыкания электродная проволока перегревается и перегорает со взрывом. При этом загорается дуга. Поскольку для сварки используется специальный сварочный источник питания с высокими динамическими свойствами, настроенный с помощью резистора 11 на низкое напряжение, то электрод перегорает на небольшой длине и загоревшаяся дуга не гаснет.

Первая цепочка временной задержки, состоящая из емкости 23 и резистора 24, запускаемая контактами 15 датчика тока, настраивается на задержку времени несколько большего, чем время перегорания электрода. После этого включается исполнительное реле 6, которое своими контактами 7-10 отключает резистор 11 и подключает резистор 12, обеспечивающий повышение напряжения источника 2 до рабочего напряжения сварки, на котором аы1704977

40 кости 37 промежуточное реле 13 включается 50

55 полняется сварка основной части ш ва. Контактом

25 исполнительного реле 6 первая цепочка временной задержки отключается. Установившаяся работа устройства продолжается до тех пор, пока пусковая кнопка 3 удерживается замкнутой.

Сигнал на прекращение сварки подается размыканием пусковой кнопки 3, При этом от цепи питания отключаются исполнительное реле 6 и прсмежуточные реле 13 и 14.

Однако благодаря наличию второй цепочки временной задержки, состоящей иэ емкости

27 и резистора 28, промежуточное реле 13 остается включенным вследствие разряда на

° катушку промежуточного реле 13 емкости 27.

В результате проволока продолжает подаваться в зону сварки. Пусковое реле 4 также остается включенным, и источник питаниядуги2 работает. Исполнительное реле

6 отключается и своими контактами 7 — 10 отключает резистор 12 и подключает резистор 11. Напряжение источника 2 снижается. В результате снижается напряжение дуги, уменьшаются длина дуги, диаметр капель на электроде и ток сварки, происходит заварка кратера. До тех пор. пока емкость

27 не разрядится, промежуточное реле 13 ,остается включенным. После разряда емкости 27 промежуточное реле 13 отключается и своими контактами 27 промежуточное реле 13 отключается и своими контактами 16 отключает промежуточное реле 14, которое отключает и динамически тормозит электродвигатель 1, подающий проволоку в зону сварки. Подача проволоки прекращается.

Дуга оплавляет электрод и обрывается. После этого заканчивается разрядка емкости

31 на катушку пускового реле 4 и оно отключается, выключая своими контактами 5 источник питания дуги. На этом цикл работы устройства и сварки шва оканчивается. Устройство готово к сварке следующего. шага.

Работа предлагаемого устройства во втором варианте реализации (фиг.2) отличается тем, что в начале сварки при эакорачивании электрода с иэделием и замыкании контактов 15 датчика тока третья цепочка временной задержки, состоящая из емкости

38 и резистора 39, задерживает включение промежуточного реле 13. После заряда еми своими контактами 16 включает промежуточное реле 14, которое, в свою очередь, контактами 17 и 18 включает электродвигатель 1 подачи электродной проволоки.

Начинает подаваться в зону сварки электрод мя проволока. В дальнейшем устройство работает так же, как и в первом варианте реализации.

Яадержка включения электродвигателя

1 улучшает начало процесса при сварке с

35 повышенным вылетом электрода и сварке с высокими скоростями подачи проволоки, так как обеспечивает перегорание проволоки у изделия до начала подачи проволоки.

Это предупреждает изгиб и перегорание проволоки у мундштука, вызывающее обрыв дуги. сокращает длительность процесса начала сварки и повышенное разбрызгивание.

Предлагаемое устройство изготовлено на базе полуавтомата ПДГ-508 и выпрямителя ВДУ-506. Испытания показали, что по сравнению с серийно выпускаемым полуавтоматом ПДГ-508 с выпрямителем ВДУ-506, в котором начало и окончание процесса выполняются на напряжении сварки беэ задержки включения подачи проволоки и задержки отключения проволоки, предлагаемое устройство обеспечивает сокращение длительности начала процесса сварки. уменьшение длины участка в начале шва с малым проваром, уменьшение потерь электродной проволоки на отстрел в начале шва и разбрызгивание в конце сварки. Соответственно снижается расход защитного газа и электрозцергии. Улучшение начала шва и заварка кратера шва обеспечивают возможность выполнения сварки на повышенных режимах и исключают образование в кратере микротрещин. Это обеспечивает повышение срока службы сварных конструкций.

Формула изобретения

1. Устройство для дуговой сва рки плавящимся электродом, содержащее механизм подачи электродной проволоки с блоком реле, источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания, включающий пусковое и исполнительное реле, а также промежуточное реле. подключенное к блоку реле механизма подачи электродной проволоки, о т л и ч а ющ e e с я тем, что, с целью повышения качества начального и конечного участков сварного соединения, повышения производительности, уменьшения разбрызгивания, зкономии сварочных материалов и электроэнергии, в него введены датчик сварочного тока и две цепочки временной задержки, при этом к пусковому реле через датчик сгарочного тока подключены входы первой и второй цепочек временной задержки и первые концы обмоток исполнительного и промежуточного реле, выход первой цегочки временной задержки через нормально замкнутый контакт исполнительного реле соединен с вторыл1 концом обмотки исполнительного реле, второй конец обл1отки промежуточного реле через свой нормально разомкнутый контакт соединен с выходом второй цепочки временной задержки.

1704977

2. Устройство пс п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введена третья цепочка

1 временной задержки, которая подключена параллельно обмотке промежуточного реле.

1704977

17 28

fuz.2

Составитель Д.Дудко

Редактор И.Касарда Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 153 Тирах Подписное

ВНИБПИ Государственного комитета Ro изобретениям и открытиям при ГК (Т СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10t