Способ регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями

 

Использование: технология сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка. Сущность изобретения: в качестве показателя режима выбирают изменение времени цикла короткого замыкания, сравнивают его с эталонным значением и в зависимости от знака разности между указанными величинами регулируют процесс сварки напряжением холостого хода источника питания или скоростью подачи плавящегося электрода. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. Известен способ дуговой сварки плавящимся электродом (СПЭ), при котором в период между короткими замыканиями регистрируют импульсы тока и напряжения дуги и при появлении не менее двух импульсов переходят с одной характеристики на другую и изменяют скорость подачи проволоки. Недостатком способа является малая область оптимальных режимов сварки, при которых возможно выделение импульсов тока и напряжения дуги в период между короткими замыканиями (КЗ) и, следовательно, не исключена возможность неповторимости режима и выход из указанной области. Известен способ сварки в углекислом газе пульсирующей дугой с оптимальным выбором наклона внешней характеристики источника питания, когда ток импульса обеспечивает при работе на жесткой характеристике, а ток паузы - на крутоподающей. Недостатком способа является нестабильность процесса при сварке с КЗ из-за большого разбрызгивания на жесткой характеристике, что снижает качество сварки и соответственно ухудшает оптимальность режима. Известен способ регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором фиксируют разность между эталонным значением показателя режима и его действующим значением в момент каждого цикла короткого замыкания, а процесс регулируют одним из параметров режима. Этот способ взят за прототип, как наиболее близкий по технической сущности. Недостатком этого способа является неточность определения оптимального режима из-за недостаточной информации о длительности фазы короткого замыкания и выбора рационального параметра управления, что снижает точность регулирования. Целью данного изобретения является повышение точности регулирования и поддержания оптимального режима. Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка, при котором фиксируют разность между эталонным значением показателя режима и его действующим значением в момент каждого цикла короткого замыкания, а процесс регулируют одним из параметров режима, в качестве показателя режима выбирают изменение времени цикла короткого замыкания, при отрицательной разности между эталонным значением изменения времени цикла короткого замыкания и его действующим значением процесс регулируют напряжением холостого хода источника питания, а при положительном знаке указанной разности дополнительно определяют среднее значение времени цикла короткого замыкания, и процесс регулируют скоростью подачи плавящегося электрода, при этом фиксируют минимальное среднее значение времени цикла короткого замыкания и поддерживают режим, соответствующий этому значению. При проведении патентного поиска по данной заявке были обнаружены технические решения, которые обеспечивают процесс сварки плавящимся электродом на режимах, позволяющих уменьшить разбрызгивание электродного металла. Однако эти решения не обладают достаточной точностью регулирования и поддержания оптимальных параметров режима, т. к. не задают условия, при которых режим может считываться оптимально стабильным, при этом нет сведений о возможности получения минимального цикла между короткими замыканиями при сохранении стабильности процесса и уменьшении разбрызгивания электродного металла. Благодаря предложенной совокупности признаков способ повышает точность определения оптимального режима, т. к. определяет и поддерживает не только сварочный ток (скорость подачи электродной проволоки), но и плотность тока, протекающего через вылет электродной проволоки и сварочную дугу, а также повышает точность регулирования процесса и снижает разбрызгивание металла, при этом процесс сварки ведется при минимально возможной (оптимальной) длительности цикла КЗ (частоте КЗ). На фиг. 1 показана блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 условно изображено время цикла короткого замыкания (КЗ) в различных стадиях; на фиг. 3 приведены характерные зависимости времени цикла КЗ и коэффициент вариации времени цикла от параметров режима Т = = f(U; V_э; I) и СVT = f(U; V_э; I). Способ регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом осуществляют следующим образом. Между электродом 1 и изделием 2 возбуждают дугу 3 на режиме с соответствующими параметрами Р; (Р₁ -> I₁; U_xx , V_э1 и т. д. ) (фиг. 2), где I - ток сварки; U_хх - напряжение холостого хода сварочного источника и V_э - скорость подачи плавящегося электрода. После образования сварочной ванны 4 в период t₁ - t₂ фиксируют длительность цикла КЗ с помощью блока 5 (фиг. 1). Одновременно с помощью указанного блока за тот же период времени фиксируют разброс длительность фазы КЗ. ΔТ₁ и среднее значение длительности КЗ Т_ср1, а затем это значение вводят в функциональный блок 6, в котором ΔТ₁ сравнивается с эталонным (заданным) его значением ΔТ_эт. При ΔТ₁ > ΔТ_эт блок 6 выдает сигнал на сварочный источник питания 7 на изменение U_хх и Т_ср1 не фиксируется в памяти блока 6. В следующий период времени t₃-t₄ происходят аналогичные операции в блоке 5 и вводят следующие значения ΔТ₂ и Т_ср2 в блок 6. При ΔТ₂ < ΔТ_эт Т_ср2 фиксируется в памяти блока 6 и блок 6 выдает сигнал приводу 9 подачи плавящегося электрода изменить скорость подачи плавящегося электрода (например увеличить). В последующие моменты времени t₁-t_i+1 в блоке 6 ΔТ_i сравнивается с эталонным, при ΔТ_i > ΔТ_этоперации повторяются, как указано выше, а при ΔТ_i < ΔТ_эт Т_срiсравнивается со значением Т_ср2, находящимся в памяти блока 6. При Т_срi > Т_ср2 блок 6 выдает сигнал блоку 8 уменьшить скорость V_э подачи плавящегося электрода, а при Т_срi < Т_ср2 Т_срi заносится в память блока 6 и выдается сигнал блоку 8 еще увеличить скорость подачи электрода. Указанная операция повторяется до тех пор, пока не будет найдена Т_ср.мин, которая заносится в память блока 6. Блоки 6, 7 и 8 в последующие периоды времени поддерживают указанную Т_ср.мин за счет корректировки скорости подачи плавящегося электрода и разброс значений времени цикла КЗ ΔТ_i, имеющий значение меньше ΔТ_эт за счет изменения напряжения холостого хода сварочного источника. Таким образом регулируют процесс сварки, поддерживая минимальное время цикла КЗ и разброс этого значения в пределах заданного, что соответствует критерию оптимального режима сварки плавящимся электродом. П р и м е р. Способ осуществляли при наплавке проволокой СВ-08Г2С в среде углекислого газа на пластинах из стали СТ3 при питании от источника ВДУ-504. Длительность времени цикла КЗ Т_i и его разброс ΔТ_iопределяли с помощью специально разработанного датчика и устройства. Сварку начинали на исходном режиме Т = 200 А; U_хх = 24 В; d_э = 1,2 мм; V_св = 18 м/ч. Скорость подачи плавящегося электрода V_э = 150 м/ч, длительность цикла КЗ изменялась от значения 0,0296 до 0,0127 сек, ΔТ_этбыло задано 10% Т_срi. В конечном итоге был установлен и поддерживался с помощью аппаратуры управления следующий режим I = 200 А; U_хх = 22,5 В; U = 21,2 В; d_э = 1,2 мм; V_св = 18 м/ч; V_э = 220 м/ч и длительность цикла КЗ = Т = 0,0128 с при ΔТ = 9% Т_ср. (56) Авторское свидетельство СССР N 738665, кл. В 23 К 9/16, 1978.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ, при котором фиксируют разность эталонного значения режима и действующего значения в момент каждого цикла короткого замыкания, а процесс регулируют одним из параметров режима, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в качестве параметра слежения выбирают изменение времени цикла короткого замыкания. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отрицательной разности эталонного значения изменения времени цикла короткого замыкания и его действующего значения производят регулирование напряжения холостого хода источника питания. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при положительном знаке разности эталонного значения изменения времени цикла короткого замыкания и его действующего значения определяют среднее значение времени цикла короткого замыкания, производят регулирование скорости подачи плавящегося электрода, при этом фиксируют минимальное среднее значение времени цикла и поддерживают режим, соответствующий этому значению.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3