Способ управления процессом механизированной сварки в среде защитных газов с подачей сварочной проволоки

Изобретение относится к механизированной сварке металлов плавящимся электродом в среде защитных газов, а именно к способам получения качественных сварных соединений и сварки во всех пространственных положениях. Сварку осуществляют на переменном токе промышленной частоты с автоматизированной синхронизацией циклов импульсной подачи сварочной проволоки с циклами переменного тока промышленной частоты. Перенос электродного металла осуществляют в заданный момент за счет управления процессом сварки по каналам обратной связи. В результате получают качественное сварное соединение за счет высокой скорости и стабильности управляемого переноса электродного металла, снижения тепловложения в свариваемое изделие за счет периодического нарастания и спада тока по синусоидальному закону со сменой полярности. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области механизированной дуговой сварки в среде защитных газов на переменном токе промышленной частоты с технологическим оборудованием, обеспечивающим импульсную подачу сварочной проволоки в зону горения дуги, при сварке металлоконструкций в различных пространственных положениях.

Известен способ управления размером капли расплавленного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки [RU 2238827 C1, МПК 7 В23К 9/095, опубл. 27.10.2004).

В способе управления размером капли расплавленного металла при сварке с импульсной подачей сварочной проволоки, включающем выдачу сигнала в систему управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки с источником управляющего сигнала в автоматическом режиме, в качестве источника управляющего сигнала используют блок регистрации сварочного тока, а импульс подачи сварочной проволоки производят в момент уравнивания минимального сварочного тока с заданным. Это способ позволяет стабилизировать величину капли электродного металла и делает сварку нечувствительной к изменению напряжения источника питания.

Недостатками способа являются узкий диапазон регулировки сварочного тока и, соответственно, снижение номенклатуры толщин свариваемых изделий.

Известен способ управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки [RU 2198079 С2, МПК 7 В23К 9/095, В23К 9/12, опубл. 10.02.2003], включающий выдачу сигнала в систему управления механизмом импульсной подачи сварочной проволоки с источником управляющего сигнала в автоматическом режиме, при этом систему управления выполняют адаптивной, а в качестве источника управляющего сигнала используют датчик напряжения сварочной дуги, а импульс подачи сварочной проволоки производят в момент образования капли расплавленного металла, размер которой регулируют длиной сварочной дуги, и частоту следования импульсов подачи проволоки задают скоростью ее плавления.

Этот способ не гарантирует стабильных размеров капли электродного металла из-за различных возмущений, возникающих в процессе сварки и влияющих на величину напряжения источника питания, что вносит свои коррективы в "точку" отсчета начала подачи импульса, а это сказывается на качестве сварного шва.

Известен способ комбинированного управления переносом электродного металла при дуговой механизированной сварке в защитных газах, взятый за прототип [Патон Б.Е., Лебедев В.А., Микитин Я.И. Способ комбинированного управления процессом переноса электродного металла при механизированной дуговой сварке // Автоматическая сварка. - 2006. - №8. - С. 27-32].

Сущность этого способа заключается в наложении совмещенных по времени электрических импульсов тока дуги на механические импульсы подачи сварочной проволоки, причем питание дуги осуществляют от источника с жесткой внешней характеристикой, а импульсы сварочного тока, подаваемые синхронно с импульсами подачи сварочной проволоки, формируют в виде отрезков полусинусоиды на спадающей ее части от сварочного трансформатора. Частота импульсов привязана к частоте сети и равна 50 и 100 Гц. Налагаемые импульсы в зависимости от параметров импульсов тока и сдвига по фазе относительно начала полупериода напряжения сети, от которого запитываются и электромагниты импульсной подачи проволоки, обеспечивают переход капли в сварочную ванну как во время короткого замыкания, так и без него.

Недостатками данного способа являются: отсутствие управляемой синхронизации цикла короткого замыкания с циклами переменного тока источника питания, что сказывается на стабильности процесса переноса электродного металла; способ не позволяет использовать автоматическое управление процессом сварки по каналам обратных связей, в связи с чем синхронизация работы механизма импульсной подачи сварочной проволоки с электрическими импульсами тока сварочной дуги осуществляется за счет питания механизма импульсной подачи от источника питания электрической дуги, что может привести к дестабилизации процесса сварки по причине инерционности механической системы подачи проволоки, использование импульсов тока в виде отрезков полусинусоиды на ее спадающей части существенно снижает коэффициент мощности системы питания.

Задача изобретения - улучшение механических свойств сварных соединений за счет увеличения скорости и стабильности управляемого переноса электродного металла, снижение тепловложения в свариваемое изделие.

Предложенный способ управления процессом механизированной сварки в среде защитных газов с подачей сварочной проволоки так же, как в прототипе, включает импульсную подачу сварочной проволоки с одновременной импульсной подачей сварочного тока.

Согласно изобретению сварку ведут в среде защитных газов с питанием электрической дуги переменным током с одновременным применением двух источников импульсов - механического и электрического. Сварку ведут на переменном токе промышленной частоты, синхронизированном с циклами импульсной подачи сварочной проволоки с управлением процессом за счет каналов обратной связи. Плавление сварочной проволоки осуществляют в цикле нарастания тока дуги по синусоидальному закону, согласованному с циклом паузы подачи проволоки. Перенос электродного металла происходит с коротким замыканием дугового промежутка в цикле спада и смены полярности тока дуги за счет импульса подачи сварочной проволоки. Зажигание дуги осуществляют принудительным движением проволоки от сварного шва в цикле нарастания тока дуги.

Сущность заявленного способа поясняется фиг. 1, на которой приведены диаграммы тока, напряжения и время включения импульсов подачи сварочной проволоки, где iд - ток дуги, А; uu - напряжение импульса подачи сварочной проволоки, В; u2 - напряжение сварочного трансформатора, В; t1, t2 - время циклов, с.

Способ сварки заключается в следующем. Плавление сварочной проволоки и первоначальное формирование капли электродного металла осуществляется в момент отсутствия подачи сварочной проволоки в момент времени, когда полярность дуги переменного тока промышленной частоты - обратная. Во время паузы в подаче сварочной проволоки при горении дуги на обратной полярности, когда анод горячее катода, увеличивается скорость плавления и при этом формируется капля электродного металла. Далее происходит импульс подачи сварочной проволоки Uu в момент t1, когда синусоида напряжения дуги достигает нулевого значения, а ток дуги, сдвинутый по фазе, плавно снижаясь, стремится к нулю и, соответственно, перенос жидкой капли электродного металла через дуговой промежуток происходит при минимальном давлении на нее сил сварочной дуги. Процесс перехода капли в сварочную ванну происходит с коротким замыканием дугового промежутка во время перехода тока дуги с обратной полярности на прямую и в период окончания цикла импульса подачи проволоки t2. При этом ток дуги имеет небольшое значение, что уменьшает силу газодинамического удара при разрыве перемычки и способствует более плавному переходу электродного металла в изделие. Стабилизация поджига дуги и снижение времени разрыва жидкой перемычки электродного металла между сварочной проволокой и сварочной ванной происходит за счет управляемого по каналам обратной связи поступательного движения сварочной проволоки вверх от изделия.

Лабораторные испытания показали возможность использования предлагаемого способа в промышленных условиях. При исследовании механических свойств сварных соединений из стали 30ХГСА, выполненных в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С, выявлено, что при использовании предлагаемого способа происходит увеличение ударной вязкости.

Металлографические исследования сварных соединений показали снижение зоны термического влияния до 15% по сравнению с процессом механизированной сварки в среде защитных газов на постоянном токе за счет циклов нарастания и спада тока дуги со сменой его полярности. Видеосъемка и осциллографирование процесса сварки показали стабилизацию процесса переноса электродного металла за счет отсутствия осевых отклонений дуги и снижение разбрызгивания электродного металла до 4%.

Использование всех отличительных признаков позволяет:

а) осуществить синхронизацию работы механизма импульсной подачи сварочной проволоки с импульсами тока за счет каналов обратной связи;

б) согласовать перенос электродного металла с циклами смены полярности тока промышленной частоты за счет импульсной подачи сварочной проволоки при токе, близком к нулю, и минимальном давлении сил дуги при снижении тока дуги по синусоидальному закону за счет импульса подачи проволоки;

в) осуществлять переход электродного металла во время смены полярности тока с коротким замыканием дугового промежутка;

Предложенный способ позволяет:

- стабилизировать перенос электродного металла в сварочную ванну за счет управления процессом по каналам обратной связи автоматизированной системой управления. Перенос осуществляется с промышленной частотой 50 Гц,

- снизить размер переносимой капли электродного металла вследствие снижения тока дуги по синусоидальному закону и, как следствие, отсутствия давления дуги во время переноса капли, что позволяет получать мелкокапельный перенос, снижение теплоемкости электродного металла и выгорания легирующих элементов, что приводит к увеличению ударной вязкости сварного соединения,

- уменьшить время перехода капли электродного металла в сварочную ванну в связи с тем, что короткое замыкание и одновременный переход капли электродного металла в сварочную ванну осуществляется в момент перехода тока через ноль и смены его полярности с обратной на прямую, что приводит к снижению силы газодинамического удара до минимума. Это способствует снижению потерь электродного металла на разбрызгивание до 4%,

- увеличить коэффициент мощности системы питания за счет использования импульсов тока в виде полного отрезка полусинусоиды;

- уменьшить ширину зоны термического влияния сварного соединения до 15% за счет цикличного и плавного, по синусоидальному закону, изменения тока дуги и его полярности и, как следствие, цикличной эмиссии электронов с катода, что приводит к получению более равновесной, мелкозернистой микроструктуры сварного соединения,

- снизить энергопотребление процесса сварки за счет использования для питания электрической дуги сварочных трансформаторов переменного тока.

Способ управления процессом механизированной сварки в среде защитных газов с подачей сварочной проволоки, включающий импульсную подачу сварочной проволоки с одновременной импульсной подачей сварочного тока, отличающийся тем, что импульсную подачу сварочного тока синхронизируют с циклами импульсной подачи сварочной проволоки, при этом плавление сварочной проволоки осуществляют в цикле нарастания тока дуги по синусоидальному закону, который согласуют с циклом паузы подачи сварочной проволоки, перенос металла сварочной проволоки осуществляют в момент короткого замыкания дугового промежутка в цикле спада сварочного тока и смены полярности тока дуги, а зажигание дуги осуществляют путем принудительного движения сварочной проволоки от сварного шва в цикле нарастания тока дуги, при этом сварку ведут на переменном токе промышленной частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при полуавтоматической сварке электродной проволокой в среде защитных газов. Втулочная система (2) установлена в корпусе (1) устройства (L) для подачи проволоки для вращения катушки (3).

Токопроводящий наконечник (1) для газовой дуговой сварки металлическим электродом, содержащий: корпус (3) из металлического материала с трубчатой основной частью (4) и двумя или более держателями (5a, 5б), простирающимися в аксиальном направлении от переднего конца основной части; по меньшей мере один канал (7) подачи проволоки, простирающийся аксиально через корпус, в котором помещается и подается сварочная проволока; прорези (10a, 10б), расположенные между держателями с целью отделения их друг от друга, и пружинное средство (11), окружающее держатели и оказывающее радиально сдавливающее действие на держатели с такой силой, чтобы держатели в холодном состоянии оставались разделенными, так что не оказывается давления на поверхность оболочки сварочной проволоки, введенной в канал подачи проволоки, а при нагревании до температуры выше температуры размягчения металлического материала сдавливались силой пружины радиально внутрь для оказания давления на поверхность оболочки сварочной проволоки, размещенной в канале подачи проволоки.
Изобретение относится к способу автоматической сварки неповоротных кольцевых стыков, расположенных в горизонтальной плоскости. Изобретение может быть использовано при сварке труб из жаростойкого материала типа ВНС-16.

Изобретение относится к устройству для замены электрода в электрододержателе сварочного устройства. Устройство содержит контейнер для использованных электродов с образованным в нем отверстием, на котором установлен узел, содержащий сквозной канал (7) с продольной осью (X), соединяющий гнездо (46), предназначенное для удержания образующего оправку конца электрододержателя, с контейнером.

Изобретение относится к способу и устройству для управления источником тока (1), соединенным с ручным рабочим прибором (4) в виде сварочной горелки. Посредством элементов управления (3) блока (2) управления и индикации на источнике тока (1) настраиваются параметры источника тока (1).

Изобретение относится к способу и устройству формирования конца сварочного электрода (13) с комбинацией материал / диаметр для процесса заправки в направляющий канал (12).

Изобретение относится к устройству для вращения и подачи сварочного электрода и может быть использовано в химическом, нефтяном, энергетическом машиностроении. .

Изобретение относится к устройству для подачи сварочной проволоки при дуговой сварке изделий или полос. .

Изобретение относится к изготовлению и ремонту деталей машин, а именно к устройствам автоматической аргонодуговой наплавки поверхности деталей, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей цилиндрических деталей, а также для придания поверхности детали особых физико-механических свойств при их изготовлении.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварного соединения встык краев полос на установке для соединения встык (M1) установки обработки полос.

Изобретение относится к области сварки, осуществляемой штучными покрытыми электродами. При данном способе сварки обеспечивают постоянную скорость плавления электрода во времени, а плотность тока дуги J во времени t регулируют в соответствии с формулой где β - коэффициент пропорциональности, равный β = (Aк - A0)/tэJ0, A0 - начальное значение коэффициента расплавления электрода, Aк - конечное значение коэффициента расплавления электрода, J0 - начальное значение плотности тока на электроде при зажигании дуги, tэ - время полного сгорания электрода при плотности тока на электроде J0.

Изобретение относится к модулю управления и сварочной системе для дуговой сварки(варианты). Для сопряжения сварочного источника (12) питания и механизма (16) подачи проволоки предусмотрен внешний модуль (14) управления.

Способ управления подводом тепла для сварочных систем включает в себя этап приема данных, кодирующих требуемый диапазон значений подвода тепла, заключенных между верхним и нижним пределом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в импульсном сварочном источнике питания. Техническим результатом является обеспечение быстрого реагирования на быстро происходящие события в сварочной дуге, возникающие с интервалами времени менее 1 мс.

Изобретение относится к способу управления сварочным аппаратом, содержащим плавкий электрод, в котором величины параметров сварки, требуемых для процесса сварки, запоминают в запоминающем устройстве и хранят в виде так называемых характеристических кривых (1) при помощи, по меньшей мере, одной опорной точки (2) на характеристической кривой (1).

Изобретение относится к способу дуговой сварки с использованием сварочной проволоки полуавтоматическим сварочным гибким производственным модулем, полуавтоматическому сварочному гибкому производственному модулю, способу отслеживания сварочной производственной линии с упомянутым модулем и сварочной производственной линии с упомянутым модулем.

Изобретение относится к источникам питания для электродуговой сварки. .
Наверх