Способ автоматической электродуговой сварки погруженной дугой модулированным током

 

О П И"С"-"А "-"Й-И Е

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (> 727365

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.11.78 (21) 2681549/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл .

В 23 К 9/10

Гасударственный комитет

СССР аа аеаам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.80 (53) УДК 621.791..75 (088.8) P И. Дедюх, А. Ф. Князьков, Н. А. Азаров и А. С. Киселев (72) Авторы изобретения. Томский ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ

ПОГРУЖЕННОЙ ДУГОЙ МОДУЛИРОВАННЫМ ТОКОМ

1

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для сварки погруженной свободной или сжатой дугой как с контролируемой глубиной проплавления, так и со сквозным проплавлением.

Известен способ автоматической электродуговой сварки с регулируемым проплавле- нием, которое осуществляют путем измерения температуры скользящей подкладки и воздействия на параметры сварки (1J.

Недостатком известного способа является то, что он требует громоздких механических устройств для перемещения скользящей подкладки, а также он имеет большую инерционность при передаче сигнала от зоны. сварки к исполнительному механизму. Это объясняется инерционностью процесса распространения тепла в скользящей подкладке.

Известен способ автоматической импульсной сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа со сквозным проплавле- нием, в котором используют оптический дат- 2о чик, регистрирующий интенсивность светового излучения корневой поверхности шва, Сигнал, формируемый оптическим датчиком, прерывает импульс сварочного тока (2}.

Однако этот способ требует для реализации громоздких механических систем, необходимых для перемещения и визирования оптического датчика, а также его показания существенно зависят=от темiiepaiyðû. "

Из известных способов автоматической электродуговой .сварки погруженной дугой модулированным током наиболее близким к предлагаемому изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является способ с автоматическим регулированием проплавления путем изменения длительности импульса сварочного тока (3).

Способ позволяет прерывать импульс сварочного тока в момент сквозного проплавления, или с определенной задержкой с момента получения сигнала о наличии сквозного проплавления. Сигнал о наличии сквозного проплавления получают с помощью фотодатчика, расположенного с обратной стороны свариваемой детали, который реагирует на световой поток плазмы.

Недостаток известного способа заключается в ограниченном применении, так как во многих свариваемых конструкциях затруднен или вообще невозможен доступ к

727

365

3 обратной стороне шва (например, трубы, балки коробчатого сечения и т. д.) a также сложности системы регулирования: для реализации способа требуются громоздкие механические системы, необходимые для установки и перемещения фотодатчика, которые существенно усложняют технологическую подготовку способа.

Цель изобретения — точное дозирование энергии, идущей на проплавление, и упрощение способа и оборудования для-его реализации.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе момент отключения импульса тока

" " ойределяют путем сравйения напряЖенйя на- дуге в интервале протекания импульса тока с опорным напряжением.

На фиг. 1 представлены эпюры напряжения и тока; на фиг. 2 изображена функциональная схема устройства ля =фейллйзации способа.

Питание дуги осуществляют модулированным током. При этом ток импульса 1>, ток паузы l„и длительность паузы 1 задают программой, а длительность импульса 1„ в процессе сваркй изменяют в зависимости от погружения дуги в свариваемый металл

= - вб" время протекания тока импульса;

Погружение дуги в металл зависит от давления дуги, которое пропорционально

- . квадрату силы сварочного тока, и времени протекания тока импульсами.

Под действием давления дуги расплавленйый металл вытесняется из кратера, и дуга погружается в металл.

С увеличением погружения дуги в свариваемый металл увеличивается" скрытая со-ставляющая длины дуги. Это приводит к увеличению напряжения на дуге Uq. Напряжение дуги Uq сравнивают с опорным напряжением U>, в момент достижения напряжения дуги опорного напряжения Ue или с определенной задержкой ток импульса отключают. Во время паузы под действием " сйл поверхностного натяжения и веса расплавленного металла кратер затягивается.

Ванна приходит в равновесное состояние.

При этом восстанавливается первоначаль ная длина дуги, равная открытой «составляющей, а следовательйо, и устанавливается первоначальное напряжение на дуге. Во время паузы происходит кристаллизация сварочной ванны. После паузы включают ток им " пульса, и йроцесс продолжается.""

Задавая опорное напряжение U, oiIpeделяют напряжение дуги Uy, при котором отключают импульс сварочного тока. Это напряжение соответствует определенной глубине погруженйя дуги в металл, а следовательно, определенной глубине проплавления. Установив опорное напряжение Ц> равным напряжению дуги Uy в момент прорыва плазмы с обратной сторойьГ шва, ток импульса будет отключаться в момент сквозного проплавления. Задержка в "выключении

4 тока импульса относительно момента получения сигнала о наличии сквозного проплавления позволяет регулировать ширину обратной. стороны шва.

Пример. Сваривают встык пластины из стали 12Х18Н9Т толщиной 3 мм без разделки кромок автоматической сваркой. Сварку ведут погруженной дугой. Питание дуги осуществляют модулированным током. Модулированный ток получают путем введения . в сварочную цепь балластного реостата. Ток импульса lu, ток паузы 1 и длительность паузы t < задают программной (соответственно 350 А, 10 А, 4 с), а длительность импульса изменяют в зависимости от погружения дуги в металл. Опорное напряжение устанавливают 15 В.

Глубину погружения дуги в металл, а следовательно, и глубину проплавления конт " ролируют по напряжению на дуге Ug,. При достижении напряжения на дуге 15 В ток импульса выключают, протекает ток паузы

26

l „в течение 4 с. Ванна приходит в равновесное состояние и кристаллизуется. Устанавливается первоначальная длина дуги, равная открытой составляющей, а следовательно, устанавливается первоначальное напряжение на дуге. После паузы включа2 ется ток импульса, и процесс продолжается.

В сварочную цепь источника питания 1-:::" с падающей внешней характеристикой включено балластное сопротивление 2, ограничивающее ток во время паузы 1п, которое

30 во время импульса шунтируется тиристорным ключом 3.

Модулированный ток "получают путем включения и выключения тиристорного ключа 3. Сигнал, поступающий на тиристорный ключ 3 с блока сравнения 4 через усилитель 5 м и блок задержки 6, выключает ток импульса !ц. Начийает протекать ток паузы 1 через время, равное продолжительности включения тока паузы1, сигнал, полученный в блоке формирования длительности паузы 7, включает ток импульса l . Опорное напря>кение вырабатывается в блоке формирования опорного напряжения 8.

Регулирование длительности импульса сварочного тока в зависимости от погружения дуги "позволяет получить швы с контролируемой глубиной проплавления и, как предельный случай, со сквозным проплавлением. На глубину проплавления и на получение сквозного проплавления йе оказывают влияния -изменение в процессе сварки величины зазора между свариваемыми деталями, притупления кромок и другие возмущения,:например условия теплоотвода в начале и конце процесса сварки.

Использование предлагаемого способа обеспечивает точное дозирование энергии, идущей на проплавление, расширение технологических возможностей применения способ и упрощения системы его реализации по сравнению с известными способами.

727365

Формула изобретения

Способ автоматической электродуговой сварки погруженной дугой модулированным током с автоматическим регулированием глубины проплавления путем изменения длительности импульса сварочного тока, отличающийся тем, что; с целью точного дозирования энергии, идущей на проплавление, упрощения способа и оборудования для его реализации, момент отключения импульса

6 тока определяют путем сравнения напряжения на дуге в интервале протекания импульса тока с опорным напряжением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 46-9647, кл. 12 В 1.

2. Патент США № 3702915, кл. 219-137, 1973.

3. Ж. «Сварочное производство::, 1975, № 3, с. 19 — 20 (прототип).

727365

Составитель Г. Чайковский

Редактор Г. Нечаева Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо

Заказ 896/1О Тираж 1160 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 !