Способ возбуждения дуги при импульснодуговой сварке

 

Использование: для автоматизации оборудования для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах. Сущность изобретения :подают электрод до касания им детали и отрывают его, возбуждая дугу на постоянном токе, Непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке и фиксируют достижение имзаданного значения. После этого подают на дуговой промежуток импульсы тока, причем нарастание тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность пропорциональна корню квадратному из произведения критической плотности тока электрода на его площади. Число импульсов выбирают из диапазона 1-6. По прохождении заданного числа импульсов включают основную сварочную дугу и привод подачи проволоки. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 К 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1 И САН И Е И ЗО БР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4871818/08 (22) 03.07.90 (46) 07.06.92. Бюл. ¹ 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт (72) Н, Г. Кобецкой, Г. П, Петров и Ю, В. Цыганков (53) 621.791.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1199515, кл, В 23 К 9/06, 1983. (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ДУГИ ПРИ

ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКЕ (57) Использование: для автоматизации оборудования для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах, Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в сварочных машинах, предназначенных для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов.

Наиболее близким к предлагаемому яв-, ляется способ возбуждения дуги при сварке плавящимся электродом. Способ состоит в подаче электрода к изделию до короткого замыкания, отрыве от изделия, возбуждении вспомогательной дуги, замерах напряжения Vg на ее дуговом промежутке и включении основной дуги при достижении

Vg значения 5-25 В.

Существенным недостатком этого способа является значительная нестабильность перехода от зажигания дуги к основной сварочной дуге, состоящая в следующем. При переходе к основной сварочной дуге на малых дуговых промежутках (2-3 мм) часты за, )5U 1738522 А1

Сущность изобретения:подают электрод до касания им детали и отрывают его, возбуждая дугу на постоянном токе, Непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке и фиксируют достижение им заданного значения.

После этого подают на дуговой промежуток импульсы тока, причем нарастание тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность пропорциональна корню квадратному из произведения критической плотности тока электрода на его площади. Число импульсов выбирают из диапазона 1-6. По прохождении заданного числа импульсов включают основную сварочную дугу и привод подачи проволоки. 1 ил, мыкания и приварка электрода к изделию, При увеличении заданного Vg, соответствующего увеличению дугового промежутка, на котором происходит включение основной дуги, увеличивается размер капли на конце 4,) электрода, влияющей на размер Чц, зача- Q) стую закорачивающей дуговой промежуток (Л или обрывающей дугу.

Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом, Указанная цель достигается тем, что электрод подают до касания им детали, затем отводят электрод, возбуждают вспомогательную малоамперную дугу на постоянном токе, непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке, фиксируют достижение им заданного значения с

1738522

50! и = К2 pp Sap

55 последующим включением основной сварочной дуги.

С момента достижения напряжением дуги заданного значения между электродом и изделием подают 1-6 импульсов сварочного тока, причем нарастание тока. каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность импульса пропорциональна корню квадратному из произведения критической плотности тока на его площадь, После прохождения этих импульсов тока включают основную сварочную дугу.

Подача импульсов тока после возбуждения вспомогательной дуги и достижения ее напряжения заданного значения позволяет стабильно увеличить дуговой промежуток путем сброса капель расплавленного металла с конца электрода и и редотвратить замыкание электрода на изделие при переходе от вспомогательной дуги к основной, что увеличивает стабильность возбуждения дуги.

Нарастание тока импульса производится по квадратичному закону во времени

1и= to+ К1с, г где 1и — ток импульса, А;

4 — ток вспомогательной дуги, А; с — время, мс;

К1 — коэффициент пропорциональности, А мс

Квадратичный закон нарастания тока импульса задает вначале плавное, а затем резкое увеличение электромагнитной силы, воздействующей на каплю, и обеспечивает четкий переход ее в сварочную ванну. В случае более крутого нарастания тока импульса возможен выброс ее из зоны сварки, что увеличивает разбрызгивание, Длительность импульса, равная где tg — длительность импульса; д р — критическое значение плотности тока электрода, а/мм, при котором начинается струйный перенос металла;

$эл — площадь электрода, мм; г, К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяет величину импульса тока, чтобы она была не ниже критического значения и обеспечивала отрыв капли и перенос ее в сварную ванну.

Накладываемые на дуговой промежуток мощные импульсы приводят к гарантированному сбросу капли определенного объема, что обеспечивает стабильную требуемую длину дугового промежутка. Вместе с тем энергия импульсов, достаточная для

30 сброса капли, мало влияет на тепловложение в шов, что устраняет прожоги на малых толщинах детали и обеспечивает возможность начала сварочного процесса с малых токов, что важно для реализации программного повышения тока в начале шва.

Диапазон 1-6 для числа импульсов, а следовательно, и для количества сбрасываемых при зажигании дуги капель установлен из следующих соображений. При сбросе более шесть капель дуги сильно растягивается, что может вызвать ее отклонение от шва, а при угловых швах — переброску на стенки изделия. При отсутствии импульсов стабильный дуговой промежуток не обеспечивается.

Количество требуемых импульсов при зажигании дуги устанавливают экспериментально, исходя из надежного зажигания дуги при заданном сварочном токе.

На чертеже представлена функциональная схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Установка состоит из неуправляемого сетевого выпрямителя 1, инвентарного преобразователя 2 с блоком 3 управления,управляемого выпрямителя 4 с блоком 5 управления, механизма 6 подачи электродной проволоки с блоком 7 управления, делителя 8 напряжения, датчика 9 тока, двух логических элементов И 10 и 11,компаратора 12, генератора 13 линейно изменяющегося напряжения, интегратора 14, счетчика

15 импульсов, задатчика 16 числа импульсов, схемы 17 сравнения, асинхронного

RS-триггера 18, логической схемы НЕ 19.

Плавящийся электрод 20 подается .приводом 6 к изделию 21.

При возбуждении дуги установка работает следующим образом.

Нажатием кнопки на сварочной горелке подается сигнал на S-вход триггера 18, устанавливающий его в единичное состояние.

Сигнал от кнопки поступает также в блок 5 управления, который переключает управляемый выпрямитель 4 на режим падающей характеристики с установленным током вспомогательной дуги (5-15 А). Затем электрод 20 подводится к иэделию 21 до замыкания и отводится обратно, При этом возбуждается вспомогательная дуга и на выходе логического элемента 10 появляется сигнал, поступающий на вход логического элемента 11. При достижении напряжения на дуге, снимаемого с делителя 8, заданного значения U3, на выходе компаратора 12 появляется сигнал, поступающий на второй вход логического элемента 11. Сигнал на третий вход этого элемента подается с выхода триггера 18. При наличии сигналов на

1738522 всех трех входах элемента 11, на выходе последнего также появляется единичный сигнал, разрешающий работу генератора

13 линейно изменяющегося напряжения.

Это напряжение интегрируется интегратором 14, на выходе которого появляется напряжение задания блока 5 управления управляемого выпрямителя 4 с квадратичной зависимостью от времени. Выходное напряжение выпрямителя 4 в точности повторяет закон изменения этого напряжения задания.

Вследствие этого в сварочной цепи появляются импульсы тока с квадратичной зависимостью от времени, Импульсы, накладываемые на ток подпитки, сбрасывают ряд капель с расплавленного конца электрода, стабильно увеличивая дуговой промежуток. Число прошедших импульсов фиксируется счетчиком 15 и сравнивается схемой 17 сравнения с установленным на задатчике 16. При совпадении числа прошедших импульсов с заданным числом на выходе схемы 17 сравнения появляется сигнал логической "1", устанавливающий триггер 18 в нулевое состояние. На выходе логического элемента 11 сигнал исчезает и генератор 13 перестает работать, импульсы прекращаются, а на выходе элемента 19 появляется сигнал, включающий механизм 6 подачи на основную скорость, а управляемый выпрямитель 4 — на ток основной дуги.

Экспериментальная проверка предла-. гаемого способа возбуждения проводится на полуавтомате для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом типа ПДГИ303, модернизированным в соответствии с приведенной схемой. Сваривают листы из нержаве ю щей стал и типа 18-8, тол щиной 10 мм, проволокой св 0,8х20Н9Г7Т ф2,0 мм. Сварочная дуга возбуждается следующим образом. Электрод подается к изделию до замыкания, затем отводится от изделия. При этом возбуждается вспомогательная дуга с током 10 А. Напряжение на дуге непрерывно изменяется и в момент равенства его и напряжения задания U3, которое устанавливается в пределах 18-22

В, включаются импульсы тока. Нарастание тока импульса осуществляют по квадратичному закону:

1и=1о+ Кт и, г где 1о = 10А — ток вспомогательной дуги;

А

К=20...25 г, — коэффициентпропормс циональности; с — время, мс.

Длительность импульса устанавливается в соответствии с выражением

= K2 gp Бзл где ти — длительность импульса в мс; дквп = 125 — критическая плотность тока электрода;

5 Ям = 3,2 мм — площадь поперечного г сечения электрода;

Кг = 0,15-0,25 — коэффициент пропорциональности.

После прохождения от одного до шести

10 импульсов производится переключение механизма подачи и источника питания на основную сварочную дугу с режимами; тока сварки 200 А, напряжение на дуге 24 В, скорость подачи проволоки 250 м/с, скоро15 сть сварки 35 м/ч.

Для оценки процесса возбуждения дуги с помощью осциллографа К-117 проводится регистрация напряжения и тока дуги. При подаче от одного до шести импульсов ука20 занной формы происходит надежное возбуждение дуги, наплывов и, прожогов в начале шва не наблюдалось. При отсутствии импульсов наблюдаются утыкания электрода и прихватка его к изделиям. При подаче

25 более шести импульсов заменяют обрывы дуги и возбуждение приходится повторять, Предлагаемый способ возбуждения дуги при импульсно-Дуговой сварке плавящимся электродом обеспечивает по

30 сравнению с известным повышение производительности труда сварщика, зкономию защитного газа, сокращение расхода сварочной проволоки. Особенно значительный экономический эффект может быть получен

35 при сварке короткими швами. Кроме того, предлагаемый способ позволяет улучшить качество сварочного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги.

Формула изобретения

40 Способ возбуждения дуги при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом, при котором электрод подают к изделию до их замыкания, затем отводят электрод от изделия, возбуждая вспомогательную дугу, 45 непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке, фиксируют достижение им заданного значения с последующим включением основной сварочной дуги, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества

50 сварного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги, с момента достижения напряжением дуги заданного значения между электродом и изделием подают 1-6 импульсов сварочного тока, причем нарастание

55 тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность импульса пропорциональна корню квадратному из произведения критической плотности тока электрода на его площадь, 1738522 8пфкя

Составитель Н. Кобецкой

Редактор M. Бланар Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л, Патай

Заказ 1961 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101