Устройство для термической резки металлических деталей

 

Изобретение относится к области обработки металлов электрической дугой и служит для термической резки металлических деталей. В устройстве обеспечивается повышение точности резки за счет фиксации места нагрева. Устройство содержит два основных контактных электрода, охватывающих деталь, и третий дополнительный. Резка детали производится между основными электродами за счет нагрева током основного выпрямителя, подключенного к первичным обмоткам четырехстержневого трансформатора . Многофазное напряжение на последнем создается управляемыми вентилями (ключами), соединенными с входным трехфазным выпрямителем, включенным в сеть переменного тока. Вентили основного выпрямителя, подключенного к вторичным обмоткам трансформатора, работают I pyii- пами по три вентиля и обеспечивают ток, протекающий через основные электроды, необходимый для расплавления детали. Дополнительный выпрямитель с высоким напряжением и током, ограниченным резистором через третий электрод, обеспечивает начальный нагрев в сечении реза, благодаря чему повышается точность резки. 2 ил. 1C (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (У) 4 В 23 К 11 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

67!

CA 4

ЬР 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4102052/31-27 (22) 05.08.86 (46) 07.02.88. Бюл. ¹ 5 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) Г. Л. Бенедиктов (53) 621.791.762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 944840, кл. В 23 К 11/22, 1982.

Заявка Японии № 58-23468, кл. В 23 К 11/22, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ

РЕЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к области обработки металлов электрической дугой и служит для термической резки металлических деталей. В устройстве обеспечивается повышение точности резки за счет фиксации места нагрева. Устройство содержит два основных контактных электрода, охватывающих

„„SU„„1371827 A 1 деталь, и третий дополнительный. Резка детали производится между основными электродами за счет нагрева током основного выпрямителя, подключенного к первичным обмоткам четырехстержневого трансформатора. Многофазное напряжение на последнем создается управляемыми пенпгилями (ключами), соединенными с входным трехфазным выпрямителем, включенным в сеть переменного тока. Вентили основного выпрямителя, подключенного h вторичным обмоткам трансформатора, работают I ðóllпами по три вентиля и обеспечивают ток, протекающий через основные электроды, необходимый для расплавления детали.

Дополнительный выпрямитель с высоким напряжением и током, ограниченным резистором через третий электрод, обеспечивает начальный нагрев в сечении реза, благодаря чему повышается точность резки. 2 ил.

1371827

Изобретение относится к контактной резке и может быть использовано в гибком автоматизированном производстве для резки металлических труб, прутьев и другого профилированного проката.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 диаграммы мгновенных значений напряжений и токов, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит два разъемных электрода и с приводом 2, который обеспечивает зажим разрезаемой детали 3. Части раз.ьемных электродов соединены кабелем 4.

Входной выпрямитель 5 подключен к сети переменного тока. Управление ключами 6 осугцествляется системой 7 управления, создающей четырехфазное напряжение. Выход каждого управляемого ключа 6 подсоединен к одной из ветвей первичной обмотки 8 трансформатора 9. Вторичные обмотки 10 соединены в звезду, к нейтрали которой подключен первый разъемный электрод 1.

Второй выпрямитель выполнен на вентилях 11, катоды которых об.ьединены и соединены с вторым разъемным электродом 1 .

Третий выпрямитель выполнен на вентилях 12, аноды которых объединены и соединены с резистором 3, который подключен к третьему электроду 14, установленному в изолированном держателе, который имеет обгций привод с подвижной частью второго раз ьемного электрода 1 .

Система 7 управления содержит задающий генератор, распределитель импульсов, усилители, формирователи импульсов и изолирукпцие импульсные трансформаторы, выходные обмотки которых соединены с управляющими цепями вентилей 6.

На фиг. 2 приведены диаграммы мгновенных значений: тока в четырех управляемых ключах 6 (диаграмма 15 — 18), напряжения на вторичной обмотке 10 первой фазы

А (диаграмма 19), напряжения на выходе второго выпря мите пя на катодах вентилей 11 (диаграмма 20); напряжения на выходе третьего выпрямителя на анодах вентилей 12 (диаграмма 21); тока в вентиле 11 первой фазы А (диаграмма 22), тока в вентиле !2 первой фазы А (диаграмма 23).

Устройство работает следующим образом.

Входной выпрямитель 5 обеспечивает положительное напряжение на анодах ключей 6. При срабатывании привода 2 разьемные электроды 1 и 1 обжимают разрезаемую деталь 3. Третий электрод 14 прижат с помощью привода 2 к разрезаемой детали 3 н точке, где должен производиться разрез. Поочередная работа ключей 6, управляемых от системы 7 управления, обеспечивает положительную полуволну напряжения на обмотках 10 в интервале, равном 3/4 периода повторения импульсов тока в вен5 !

О

55 тилях. Каждый ключ 6 работает 1/4 периода и при этом обеспечивает работу трех вентилей 11, позволяет увеличить загрузку, получает питание от своей обмотки 10. Высокая и равномерная загрузка вентилей 11 позволяет получить ток в разрезаемой детали 3 между электродами и 1, необходимый для расплавления металла детали 3.

При работе ключа 6 ток проходит через три секции, расположенные на трех стержнях магнитопровода трансформатора 9, и магнитные потоки в этих стержнях имеют одинаковые положительные приращения.

Магнитные потоки этих трех стержней суммируются и в обмотке 10 четвертого стержня создается отрицательное напряжение, на втором выпрямителе Udz (диаграмма 20) и напряжение на третьем выпрямителе Ud> (диаграмма 21) . Напряжение от третьего выпрямителя через резистор 13 подводится к электроду 14. Резистор 13 ограничивает величину тока через электрод 14. Рабочий интервал вентилей 11 равен 3/4 периода (диаграмма 22) . Рабочий интервал вентилей 12 равен 1/4 периода (диаграмма 23).

Рабочие токи вентилей 12 много меньше, чем рабочие токи вентилей 11. За счет более высокого напряжения на третьем выпрямителе, который питает третий электрод 14, выделяемая мощность увеличивает температуру детали 3 в точке касания электрода 14. Локальное увеличение температуры вызывает локальное увеличение сопротивления, что,в свою очередь, вызывает изменение плотности тока по сечению детали 3. Увеличение плотности тока вызывает увеличение выделения мощности в этой области, что приводит к расплавлению детали 3 в сечении, в котором находится точка касания электрода 14.

При расплавлении металла детали 3 по всему сечению уменьшается ток через вентили 11 второго выпрямителя и после заданного системой 7 управления интервала перестают поступать импульсы управления на ключи 6.

Устройство позволяет использовать высокую частоту переключения вентилей. Частота выбирается достаточно большой, чтобы уменьшить размеры трансформатора 9. Частота ограничивается на уровне 400 — 500 Гц частотными свойствами вентилей 11 и условиями согласования линейных размеров силовых вентилей 11 и катушек трансформатора 9. Наличие входного выпрямителя обеспечивает равномерную загрузку фаз питающей сети переменного тока и высокий коэффициент мощности (не менее 0,9). Работа силового трансформатора с несимметричной формой напряжения позволяет получить два выходных напряжения, которые отличаются по значению в три раза. Напряжение меньшего значения позволяет полу1371827 чать необходимые токи для резки детали.

Напряжение большего значения позволяет создать начальный нагрев в сечении детали, где необходимо провести резку. Применение начального нагрева детали позволяет повысить точность резки. Точность резки составляет 1 — 2 мм при ширине реза, равном 5—

8 мм.

Формула изобретения

Устройство для термической резки металлических деталей, содержащее два расположенных по длине разрезаемых деталей разъемных электрода, состоящих из подвижной и неподвижной частей, установленных с зазором, в пределах которого осуществляют резку, первый выпрямитель, подключенный к сети переменного тока, четыре управляемых ключа с системой управления ключами, трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, второй выпрямитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности резки, в него введены третий выпрямитель, резистор и третий электрод, а 1рансформатор выполнен четырехстержневым, при этом положительный полюс первого выпрямителя подключен к анодам управляемых ключей, каждый катод которых подключен к отрицательному полюсу первого

5 выпрямителя через одну из ветвеи первичной обмотки, выполненной из трех секций, включенных последовательно и расположенных на трех стержнях магнитопровода трансформатора поочередно в каждой ветви, причем на каждом стержне магнитопровода размещена вторичная обмотка, первые выводы вторичных обмоток объединены и подключены к первому разъемному электроду, а вторые выводы каждой вторичной обмотки соединены с анодами вентилей второго и катодами вентилей третьего выпрямителей, катоды вентилей второго выпрямителя объединены и подключены к второму разъемному электроду, а аноды вентилей третьего выпрямителя объединены и подключены

20 через резистор к третьему электроду, закрепленному на подвижной части одного из раз»емных электродов, и электрически изолированному от него.

1871827 (.оставитель Б Грибова

Редактор В Ь> гl>«»»»âà 1 екред И Верес Корректор 1 11»ëè» HKo

Заказ 219, 16 Ти раж 920 Подписное

В11ИИ11И Гt>«t дар«твенно>з> к»м итета (.(:(:Р и» д«.>а>и изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35. Ра3 инская наб., д 4>5

Производственно-полиграфическое пр«лприят>п. г Ужгород, ул. Проектная, 4