Способ дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 В 23. К 9/173, 9/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23.06.93. Бюл, ¹ 23 (21) 4068671/27 (22) 19.05.86 (72) В.В.Муакаев, В.А.Букаров и Ю.Н.Корнеев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1053993, кл. В 23 К 9/16, 1982.

Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов, М.: Машиностроение, 1982, с. 174.

Заявка Японии h» 49-34292, кл. В 23 К 9/00, 1974. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ

ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварке ри может быть использовано.при изготовлении изделий, к сварным соединениям которых предъявляются высокие требования, например в судостроении, авиации и других отраслях народного хозяйства. Целью изобрете ния является повышение качества сварки путем уменьшения разбрызгивания металла эа счет исключения взрыва перемычки. Для достижения цели способ осуществляют следующим образом.

При дуговой сварке плавящимся электродом с к.э. в момент к.э. осуществляют дополнительные перемещения конца электрода и одновременно на ко.SU, 1434636 А 1 нец электрода накладынают колебания н направлении сварочной ванны и измеряют амплитуду возникающей той же частоты переменной состанляющей падения напряжения между электродом н ванной. По значению измеренной амплитуды осуществляют дополнительные перемещения электрода относительно понерхности сварочной ванны. Устройство дополнительно содержит приводной механизм дополнительных перемещений конца электродной пронолоки относительно сварочной наины, механизм продольных KQflpGBHHH конца электродной проволоки звуковой частоты, датчик к.э., реле времени горения дуги. В датчик состояния жидкой перемычки внеден полосоной фильтр.

Вновь введенные элементы со своими взаимосвязями обеспечивают исключе- С ние взрыва перемычки в процессе сварки эа счет того, что в момент к.з. л дугового промежутка электродную проволоку резко погружают в ванну жидкого металла на определенную глубину, а затем резко выдергивают из М сварочной ванны. В результате этого Ф силами поверхностного натяжения сва- . © 1 рочной ванны жидкий металл с электро- фф да снимается, а перемычка практически фф существует такое короткое время,что не успевает взорваться. 2 с. и 2 s.n. ф-лы, 3 ил.

143463б

Изобретение относится к сварке, в частности к способам электродуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и устройствам для их осуще5 ствления и может быть использовано при изготовлении изделий, к сварным соединениям которых предъявляются вы" сокие требования, например в судо- !0 строении, авиации, энергетическом машиностроении и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение качества сварки путем уменьшения разбрызгивания жидкого металла эа счет исключения взрыва его перемычки и повышения стабильности про" цесса сварки

На фиг. 1 представлена осциллограм- >0 ма изменения падения напряжения между электродом и ванной жидкого ме» талла на различных стадиях процесса; на фиг.2 — структурная схема устройства для дуговой сварки плавящим- 25 ся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка; на фиг.3 — - то же, с регулятором времени короткого замыкания.

Способ осуществляют следующим об» . разом. При дуговой сварке плавящимся электродом 1 с короткими замыканиями в момент t короткого замыкания (си. фиг.1) конца плавящегося элек1 трода с ванной 2 жидкого металла деталей 3 и 4 осуществляют дополнительные перемещения V в направлении, перпендикулярном поверхности сварочной ванны 2 и одновременно в том же направлении на конец электрода 1 накладывают колебания с частотой, лежащей в диапазоне низких звуковых частот, и амплитудой А, соизмеримой . с диаметром d электрода 1. При этом в течении всего периода короткого замыкания измеряют амплитуду возникающей той же частоты переменной составляющей падения на.Ю пряжеиия Ц между электродом 1 и ванной 2 жидкого металла.

Необходимость колебаний электрода 50 с частотой в диапазоне низких звуковых частот 20-400 Гц связана с воэможностью выделения достаточно точного.и стабильного сигнала О той же частоты, используемого для определения ээ состояния жидкой перемычки и управления процессом сварки. Наличие непрерывного сигнала переменной составЪ ляюшей 1J свидетельствует об измене" нии сопротивления участка электрод

1 - жидкая ванна.2, а в момент достижения значений U максимальных значений U „, предупреждает о необходимости вывода электрода 1 иэ ванны 2, По сравнению с регистрацией абФ солютных,значений падения напряжения между электродом . и ванной 2 фик- сирование U позволяет надежнее и достовернее устанавливать момент, предшествуюший выводу электрода 1 из ванны 2. В свою очередь, это по- зволяет избежать Образования жидкой перемычки с последующим ее взрывом.

При этом первоначально в период

У вЂ” t короткого замыкания конца элек трода 1 со скоростью V>, соответст" вующей максимальному значению амплитуды переменной составляющей падения напрлжений U, перемещают до по- гружения в жидкую ванну 2 на глубину

h = (0,3-1,0)д,где d - диаметр пла-. вящегося электрода (электродной про" волоки), в мм (см. положение электрода i в момент с фиг.!).

Если глубина b погружения конца электрода 1 в сварочную ванну 2 будет менее чем 0,3d (например, 0,25d); то масса жидкого металла между концом плавящегося электрода и поверхностью сварочной ванны 2 такова, что силы инерции меньше сил поверхностного натяжения капли 5, и потому происходит взрыв и разбрызгивание ме- талла.

Если же глубина погружения конца электрода 1 в сварочную ванну 2 будет больше, чем !,0d (1, 1д), то взрыва капли 5 не произойдет, так как силы инерции массы слоя жидкого металла между концом электрода 1 и поверхностью сварочной ванны 2 значительно больше сил поверхностного натяжения капли, но при этом возможны утыкания конца электрода 1 в дно сварочной ванны 2, что приведет к нарушению процесса и ухудшит качест»

so сварки.

Экспериментально установлено,что при глубине (0,3-1,0)d не наблюдается нарушения стабильности процесса сварки.. После окончания погружения электрода 1 в ванну 2, момент t которого определяют по достижению амФм плитудой измеряемого напряжения 0 переменной составляющей заданного минимального значения U д,, „ (см.

3 14 1 фиг.1),электрод начинают перемещать н обратном напранлении со cKAPUcTbYJ

V>, при этом скорость Ч перемещения увеличивают пропорционально увеличению амплитуды переменной Г! составляющей падения напряжения между электро" дом и ванной жидкого металла и при достижении ею порогового значения

U резко выводят электрод из ванны. Резкий вывод электрода 1 в сочетании с колебаниями с частотой в диапазоне низких звуковых частот (20-400 Гц) не принодит к образованию жидкой перемычки между электродом I и ванной 2 и соответственно к взрыву. В момент с зажигания снарочной дуги электрод 1 фиксируют на заданном расстоянии от ванны 2 и дуга

-2 горит в течение г.4 t (3 1О

-I з

3 ° 10 ) с, в результате чего на конце электрода 1 в момент t возника»

5 . ет капля 5 жидхого металла, после чего начинают перемещение конца электрода 1 в сварочную ванну 2, в результате в момент t4(t4) возникает следующее короткое замыкание конца плавящегося электрода f со сварочной ванной 2, погружение электрода в которую заканчивают в момент времени t>(tz), на который в момент

t<(t,) в направлении перемещения электрода 1 снова накладывают описанные выше колебания, т.е. процесс повторяется.

ВРемя горения-дуги t4 — tg составляет (3i10 - 3 10 ) с. Как известно, тепловая инерционность дуги составляет (10 - 10 ) с, поэтому время горения дуги й4 — tr, должно превыпать время достижения дугой квазистациоиарного состояния, т.е. (tg - t ) . 3 10" с, но при горении дуги электрод 1 быстро рас" плавляется с образованием капли 5.

Время образования оптимальных размеров капли 5 составляет не более

3 ° 10 с. При (t - t4) 3 10 с, капля 5 достигает таких размеров, что еамопроиэвольно замыкается электрод 1 с ванной 2. Такое состояние недопустимо, так как может вызвать взрывоопасный щ оцесс. Поэтому в момент времени t 6(с6 t4 3 10 с) электрод 1 резко вводят в ванну 2 на глубине (0,3-1,0)d и процесс продолжается.

46 16, 1:1н обсгцгч(.цця ад,пцц>й г:!ъ ьцць! погружения конца электрод» 1 п нанну 2 можно испольэовать сигнал U, по которому момент лос гижения этой с, глубины с (t< ) определяют по минимальной величине амплитуль П, например (О, 2-0, 3) U „ = Б4 „„„. Следует отметить, что операция ввода

10 tZ — t, и вывода С Z — t4 электрода 1 с наиной 2 сопроножлают иэм .— нением тока сварки. В момент внопа

t6(t,) ток короткого замыкания or раничинают значениями (0,1-0,2)I и н момент t4 зажигания дуги увеличинают до 1, где I — ток дуги,А.

Оценку качества полученньгх таким . способом сварных соединений производят внешним. осмотром и металпограZp фическимп исследованиями.

Пример ы. Способ осуществля- ют на макете специапьной сварочной установки, Сварку ведут н среде аргона проволокой диаметром 1,2 мм мар25 ки Сн-08Г2С. Наппавляют валики на пластины размером 200х100х5 мм из материала ОХ18Н10Т. Колебания конца электродной проволоки 1 осуществляют механизмом продольных колебаний...

30 -с частотой 100 Гц и амплитудой 0,7мм. . Вывод и I sop конца электрода 1-осуществляют механизмом дополнительных перемещений тракта подачи проволоки н вертикальной плоскости. Скорость дополнительных перемещений автоматически меняется в зависимости от сигнала U с помощью электромагнитного механизма дополнительных перемещений конца электродной проволоки 1.Сварку проводят на режиме: I = 210 А;

Vrrð = 42 мм/с; Ug = 30 В; Чъ мин =

1,4 мм/с; Чэ „ = 830 мм/с; Сигнал

U снимают между мундштуком электрода 1 и иэделием. Сигналы с другой

45 частотой не регистрируют.

Зажигают дугу и после достижения устойчивого существования дугового разряда и расплавления ванны 2 электрод 1 перемещают в ванну 2 с одновременными колебаниями конца электрода i с частотой 100 Гц и погружают в ванну на глубину h = 1 2мм.

В момент окончания погружения V

= 0,1-0,15 В.Затем электрод 1 выво55 дят иэ ванны 2 вначале с Ч 1,4 мм/с, а затем V растет до 500 мм/с про:порционально U, значения которой также увеличиваются, и с.приближением конца электрода i с поверхности ван5 14346 ны составляет 4,5 В. При достижении этого значения скорость вывода проволоки резко увеличивают до 830 мм/с.

Такой рост обусловлен образованием

5 конусообразной поверхности ванны 2 высотой 0,5-0,6 мм. Таким образом в момент достижения U = 4,5 В с,7э „ „

= 830 мм/с электрод 1 выводят из ван« ны 2 до зажигания дуги, время горе- 10 ния которой составляет 0,2 с, после чего электрод 1 вновь вводят в ванну 2е

По изменению амплитуды переменной составляющей 9 падения напряжения между мундштуком 6 и изделием 3-4 фиксируют моменты времени,при кото" рых жидкой перемычки (электрод ванна 2) не наблюдается, а следовательно, отсутствует ее взрыв и разбрызгивание металла.

Качество сварного соединения оценивается визуально и металлографическим исследованиями, Устройство для дуговой сварки пла- 25 вящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка (см. фиг.2) содержит приводной механизм 7 подачи электродной проволоки l с за-. датчиком 8 скорости подачи проволоки, источнйк 9 сварочного тока, подключенный через мундштук 6 к дуговому промежутку, датчик 10 состояния жидкой перемычки, выполненный в виде фильтрж .11 верхних частот, вход которого подключен к дуговому промежутку, блока 12 выпрямления, выход которого подключен к входу элемента

13 сравнения, другой вход которого подключен к задатчику 14 порогового напряжения, механизм 15 продольных колебаний конца электродной проволоки с задатчиком 16 звуковой частоты этих колебаний, механизм 17 дополни" тельных перемещений конца электрод" ной проволоки с задатчиком 18 импульсов этих перемещений, реле 19 времени горения дуги, датчик 20 ко" роткого замыкания сварочной дуги, подключенный к дуговому промежутку, и полосовой фильтр 21, вход которо- 50 го подключен к выходу фильтра 11 верхних частот, а выход - к входу блока 12 .выпрямления датчика 10 состояния жидкой перемычки. При этом выход датчика 20.короткого замыкания 55 сварочной дуги подклюЧен к задат.чику 16 и входу реле 19 времени горения дуги, выход которого подключен

6 6 к входу задатчпка 18, другой вход которогn попключен к выходу элемента

13 сравнения датчика 10 состояния жидкой перемычки, а выход — к входу механизма 17 дополнительных перемещений конца электродной проволоки 1, другой вход которого подключен к выходу блока 12 выпрямлення датчика 10 состояния жидкой перемычки.

В устройство для дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка (фиг.3) дополнительно введены задатчик 22 времени короткого замыкания сварочной дуги, генератор 23 линейно-нарастающего напряжения с входами запуска и останова, блок 24 сравнения, два элемента 25 и 26 И, реверсивный счетчик 27. Вход запуска генератора 23 подключен к выходу датчика 20 короткого замыкания, а вход останова - к выходу элемента 13 сравнения датчика 10 состояния жид,.кой перемычки. Выход генератора 23 линейно-нарастающего напряжения подключен к входу блока, 24 сравнения, другой вход которого подключен к задатчику 22 времени короткого замыкания. Два выхода блока 24 сравнения подключены к входам первого 25 и второго 26 элементов И, два других входа которых подключены к выходу задатчика 18 импульсов дополнительных пере" мещений конца электродной проволоки

1..Выход первого элемента 25 И.под- ключен к входу обратного счета реверсивного счетчика 27,выход второго элемента И 26 — к входу прямого счета реверсивного счетчика 27, входы данных которого подключены к шине данных.задатчика & скорости подачи электродной проволоки 1, а выходык шине данных управления приводным механизмом 7 подачи электродной проволоки 1.

Иеханизм 15 продольных колебаний конца электродной проволоки 1 выпол" нен в виде механизма, в котором про-, дольные колебания конца электродной проволоки : осуществляются специальным генератором колебаний через эксцентрик, связанный с гибким направляющим каналом„ где частота колебаний зависит от частоты вращения генератора продольных колебаний конца электродной проволоки l, определяется задатчиком 15 звуковой частоты ет команду P

23 и йно на

7 143 этих колебаний и лежит в диапазоне низких звуковых частот 20...400 Гц.

Амплитуда продольных. колебаний конца электродной проволоки не пре" нышает диаметра d электродной проволоки 1, Полосоной фильтр 21 датчика 10 состояния жидкой перемычки, резонансная частота f> которого равна частоте продольных колебаний конца электродной проволоки 1, обеспечит высококачестненное выделение переменной составляющей Vr падения на э пряжения между концом электродной проволоки 1 и изделием 3-4.

Механизм 17 дополнительных перемещений конца электродной проволоки

1 представляет собой безредукторный электромагнитный механизм, в котором дополнительные перемещения электродной проволоки осуществляются под действием магнитных сил. Амплитуда дополнительных перемещений конца электродной проволоки составляет 3...5 мм.

Задатчик 18 импульсов дополнительных перемещений конца электродной проволоки 1 ныполнен в виде статического RRS-триггера или его электромеханического эквивалента (электро" магнитного реле), периодически включающего и выключающего обмотку электромагнита механизма 17 дополнительных перемещений конца электродной проволоки l В качестве датчика 20 короткого замыкания сварочной дуги применяется реле дуги, срабатывающее при зажигании снарочной дуги и отключающееся при ее коротком замыкании, . Генератор 23 линейно-нарастающего напряжения с входами запуска и останова обеспечивает линейный закон нарастания выходного напряжения при наличии на входе запуска команды на включение генератора линейк.у ..

H0»нарастающего напряжения, а также прекращение нарастания выходного на

\ пряжения при поступлении на вход останова соответствующей команды R, Генератор 23 линейно-нарастающего напряжения выполнен на основе типовых элементов (генератор постоянного тока; аналоговый коммутатор, интегратор). Блок 24 сравнения вырабатываR если нап яжение U на выходе генератора л не растающего напр»жени» больше, чем эталонное напряжение U задатчика

22 времени короткого замыкания сва4636 ро чной дуги, и команду Й,, если

U U», блок 24 сравнения выполнен на базе типовых элементов — интегральных операционных усилителях

6 и компараторах.

Устройство для дуговой снарки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка работает следующим образом. Перед на-. чалом сварки электродная проволока 1 проходит через приводной механизм 7 ее подачи и мундштук 6 к свариваемому изделию 3-4, к которому подключают один полюс источника 9 снарочного тока, другой полюс которого подключен к мундштуку 6 (см. фиг.2). На выходе датчика 20 короткого замыкания присутствует команда, соответствующая короткому замыканию свароч" ной дуги (сигнал логического нуля

О). При этом задатчик 18 импульсов выкпючен, а обмотка электромагнита механизма 17 дополнительных

26 перемещений конца электродной проволоки обесточена. По внешней команде на включение источника 8 сварочного тока известным способом (напри-. мер, касанием) осуществляется зажигание сварочной дуги, которая обеспечивает сварочную ванну 2. Одновременно на выходе датчика 20 короткого замыкания вырабатывается команда, соответстнующая зажиганию сварочной дуги (сигнал логической единицы (Q „ = 1), которая включает реле горения дуги. При этом от той же внешней команды включают приводной механизм 7 подачи электродной проволоки

1и эадатчик 18 импульсон дополнитель40 ных перемещений конца электродной . проволоки 1, на выходе которого по-. явится соответствующая команда (импульс) на дополнительное перемещение конца электродной проволоки 1 от ван45 ны 2 жидкого металла (сигнал логической единицы Я = 1). При наличии на одном входе механизма 17 дополнительных перемещений указанного импульса включится электромагнит механизма 17, в резJJlbTRTG чего осуществится заданной амплитуды перемещение конца электродной проволоки от ванны жидкого металла 2.

Электродная проволока плавится, образуя на ее конце каплю 5 жицкого металла. Время горения дуги (3 10 ...3 10 с} задано с учетом

9 Ы ЗМ>З6 гr Ã0, t ) об t исключить слмоироп Звольный отрыв капли жидкого металла с конца электродной проноиоки. По истечении заданного времени горения ду" ги срабатывает реле 19 времени горения дуги, от которого на другой вход задатчика 18 импульсов дополнительных перемещений поступает очередная команда на дополнительное перемещение конца электродной проволоки 1 к ванне 2 жидкого металла (сигнал логического нуля S О). По этой команде на выходе. задатчика 18 появится сигнал логического нуля (Q О).

Обмотка электромагнита механизма обесточится, в результате чего конец электродной проволоки 1 начнет пере-, мещаться к ванне жидкого металла со скоростью V, соответствующей макси» мальной скорости при его перемещении от ванны 2 жидкого металла.

В момент с, (см. фиг.1) короткого замыкания сварочной дуги образуется жидкая перемычка, длина которой будет резко уменьшаться вследствие погруже" ния конца электродной проволоки 1 в ванну жидкого металла 2. Перемещение конца электродной проволоки в ванне жидкого металла прекратится при его погружении на заданную глубину в момент времени t. Одновременно в момент короткого замыкания срабатыва ет датчик 20 короткого замыкания, на выходе которого появится соответствующий сигнал логического нуля (Ц„„ = О), при этом выключается реле19 времени горения дуги. При наличии на входе задатчика 16 звуковой частоты продольных колебаний указанного сигнала должен быть включен механизм

15 продольньгх колебаний конца электродной проволоки.

Фильтр 11 верхних частот и поло совой фильтр 21 датчика 10 состояния жидкой перемычки начинают выделять из падения напряжения 0 между концом электродной проволоки 1 и изб делием 3-4 переменную Ug составляЭ ющую, частота которой Еэ равна частоте продольных колебаний конца электродной проволоки. С выхода полосового фильтра 21 переменное напряжение 0 поступает в блок 12 выпрямленна, где переменное напряжение 0 преобразуется в сглаженное постоянное напряжение U<

Э

С выхода блока 12 BbttlpBMIIPHHrr напряжение Ug поступает на вход элемента 13 сравнения датчика !О состояния жидкой перемычки н на второй вход механизма 17 дополнительных пере5 мещений конца электродной проволоки который связан через управляющий транзистор с обмоткой электромагнита механизма 17 и цепью ее питания.

При возрастании напряжения Ui соответственно возрастает ток, протекающий через обмотку электромагнита, в результате чего механизм 17 начинает плавно перемещать конец электродной проволоки 1 из ванны 2 жидкого металла. Возрастание напряжения Uy э приводит к увеличению скорости этого перемещения. При достижении амплитудой переменной составляющей

Ug порогового значения Utt < т.е. прй Ug = П „, срабатывает элемент

Э сравнения 13, на выходе которого появляется соотвЬ гствующий сигнал логического нуля (Е = О), который поступает на вход задатчика 16 им2б пульсов дополнительньгх Перемещений, При этом на выходе задатчика 18 появится соответствующцй импульс ((» -" 1), который поступит на вход механизма 17 дополнительных перемещений конца электродной проволоки

В результате rio обмотке электроJ магнита будет протекать максимально возможный ток, а конец электрод- ной проволоки 1 будет перемещаться от ванны 2 жидкого металла с максиЗб мальной скоростью V . В момент зажигания с, (см. фиг. l) дуги на выходе датчика 20 короткого замыкания вырабатывается соответствующая команда (et, = 1), которая включает реле

19 времени горения дуги. По истечении заданного времени горения дуги в момент t > (см. фиг.1) срабатывает укаэанное реле 19 времени, от ко" торого на другой вход задатчика 18 импульсов дополнительных перемещений поступает очередная команда на дополнительное перемещение конца электродной проволоки 1 к ванне 2 жидкого металла.

По этой команде на выходе эадатчика 18 импульсов,:,этих перемещений появится сигнал логического нуля ((} = .О). Обмотка электромагнита механизма 17 обесточивается, и процесс дополнительных перемещений конца электродной проволоки 1 к ванне 2 жидкого металла повторяется с момента tq(tq) короткого замыкания сва10!

20

30

I I

1 рочной дуги. Наличие в измеряемом напряжении переменной составляющей

6 э, частота которой равна частоте продольных колебаний конца электродной проволоки при коротком замыкании, можно объяснить тем, что под влиянием указанных периодических продольных колебаний действие сил поверхностного натяжения жидкой перемычки приобретают периодический характер, что влияет на форму жидкой перемычки.

В результате среднее омическое сопротивление участка сварочной цепи с жидкой перемычкой возрастает за счет появления переменной составляющей омического сопротивления данного участка. Соответственно. этим можно объяснить появление по осциллограмме напряжения переменнбй составляющей

%»

U = У, частота которой равна àñ; тоте продольных колебаний конца проволочного электрода.

Кроме указанной переменной составляющей в сигнале, поступающем на вход датчика 10 состояния жидкой перемычки, содержатся другие переменные составляющие напряжения, частоты которых могут быть кратны частоте питающей сети. Введение в него полосового фильтра 21, резонансная частота йэ которого равна звуковой частоте продольных колебаний конца электродной проволоки, дополнительно повысит точность датчика состояния жидкой перемычки за счет подавления помех, частота которых лежит за пределами полосы прозрачности полосового фильтра, При выведении электрода из ванны жидкого металла при помощи электромагнитного механизма 17 дополнительных перемещений конца электродной проволоки амплитуда измеряемого сигнала U возрастает, при этом жидкая перемычка приобретает форму конусообразной поверхности 6 ванны жидкого металла с вершиной на конце электрода (см. фиг.1). При достижении амплитудой Uf порогового значения Уиии скорость Ч .перемещения конца электродной проволоки, увеличивающаяся пропорционально значению увеличиваЮС Ф ющегося напряжения Uy (Ug ),скачЭ кообраэно возрастает йо команде, вырабатываемой элементом сравнения датчика состояния жидкой перемычки. За счет резкого увеличения скорости перемещения электрода из ванны происходит разрыв жидкой перемычки между концом электродной проволоки и ванной жидкого металла без ее взрыва и разбрызгивания. При этом обеспечивается более полное удаление с конца электродной проволоки жидкого металла. Это объясняется действием сил поверхностного натяжения, электродинамической силы, сил инерции, возникающих как за счет ускоренного перемещения конца проволочного электрода, так и за счет наложения на него механических продольных колебаний, частота которых лежит в области низких звуковых частот (20...400 Гц) .

Таким образом, наложение на электрод продольных низкочастотных колебаний позволяет не только повысить точность датчика состояния жидкой перемычки, но и способствует снижению разбрызгивания жидкого металла.

Эагулирование времени короткого sanarrcazva a предложенном устройстве осуществляется следующим образом. В момент короткого замыкания датчик 20 короткого замыкания вырабатывает со-. ответствующую команду (0 „= О), которан поступает на вход запуска генератора 23 линейно-нарастающего напряжения (см. фиг.3), на выходе которого вырабатывается сигнал U, прямо

t пропорциональный текущему времени с момента t, начала короткого залыкания (см. фиг. 1) . При достижении в. момент времени t (сл1.фиг.1) ам- . плитудой переменной составляющей U, .

*э порогового значения U«< (Ug U д ) срабатывает элемент 13 срави р нения датчика 10 состояния жидкой перемычки, на выходе которого появляется соответствующий сигнал логического нуля (R О), который поступает также на вход останова генератора 23 линейно-нарастающего напряжения. При этом блок сравнения 24 вырабатывает команду R (R, = 1), если напряжение U больше, чем этаФ лонное напряжение U или команду.

R +, (R » 1), если напряжение U

1 меньше, чем эталонное значение U задатчика 22 времени короткого замыкания.

Если напряжение U на выходе генератора 23 s момент поступления команды на его останов равно эталонному значению (U U ), то на обоФ

10

16

40

13

143 их выходах блока сравнения 24 присутствуют сигналы логического нуля (R. -" О, В, = О). По сигналу

R (Н = О), поступающему на вход задатчика 18 импульсов дополнительньж перемещений, на выходе последнего вырабатывается соответствующий импульс (сигнал логической единицы () 1), поступающий также на обьединенные входы первого 25 и второго

26 элементов лсгического И. При наО личин на выходе блока .24 сравнения команды R< (R < = 1) на выходе первого логического элемента И 25 вырабат пмется импульс, поступающий на вход обратного счета реверсивного счетчика 27. При этом содержимое реверсивного счетчика 27 уменьшается на единицу. Соответственно на дискретное значение уменьшится скорость подачи электродной проволоки 1< При наличии на выходе блока 24 сравнения команды К (R < 1). на вьжоде второго логического элемента И 26 вырабатывается импульс, поступающий на вход. прямого счета реверсивного счетчика 27. При этом содержимое реверсивного счетчика 27 увеличится на единицу. Соответственно на дискретное значение увеличится скорость подачи электродной проволоки 1; таким образом вывод конца электродной проволоки из ванны жидкого металла будет осуществляться, во-первых, по достижению амплитудой переменного Uy на лряжения порогового напряжения У„, во-вторых, время, в течение которого U достигает Uno, будет поддерживаться равным заданному задатчиком 20 времени короткого замыкания, при этом взрывы жидкой перемычки будут отсутетвовать.

Таким образом, способ дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка по сравнению с прототипом позволяет повысить качество сварного соединения путем исключения разбрызгивания жидкого металла за счет исключения взрыва его перемычки в процессе сварки, которое достигается тем, что в момент короткого замыкания дугового промежутка электродную проволоку резко погружают s ванну жидкого металла на определенную глубину, а затем резко выдергивают из сварочной с ванны. В результате силами поверх-, ностного натяжения сварочной ванны

4636 14 жидкий металл с электрода снимается, а перемычка существует такое корот» кое время, что не успевает взорватьсяе

Предлагаемое устройство для осуществления способа позволяет повысить качество сварного процесса эа счет исключения разбрызгивания металла и обеспечить стабильность это го процесса за счет строгой периодичности его протекания.

Формула изобретения

Снос об дуговой сварки плавящимся электродом с короткими замыканиями дугового промежутка и дополнительными перемещениями конца плавящегося электрода относительно ванны жидкого металла, начало которых определяют по достижению порогового значения одного из иэмеряемьж параметров процесса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,,с целью повышения качества сварки путем уменьшения разбрызгивания жидкого металла эа счет исключения взрыва его перемычки в, процессе сварки, дополнительные пе" ремещения конца плавящегося электрода осуществляют в момент короткого замыкания его с ванной жидкого металла в направлении, перпендикулярном ее поверхности, и одновременно в том же направлении конец электро35 да колеблют с низкой звуковой час тотой и амплитудой, соизмеримой с диаметром. электрода, при этом в течение всего периода короткого замыкания измеряют амплитуду возникающей той же частоты переменной сос" б тавляющей падения напряжения между электродом и ванной жидкого металла, причем в начале короткого замыкання конец электрода со скоростью, 45 соответствующей максимальному зна« чению амплитуды переменной составляющей падения напряжения, погружают в жидкую ванну на глубину (0,3-1,0)d, где 1 - диаметр плавящегося электрода в мм, в момент достижения амплитудой порогового значения конец плавящегося электрода выводят из ванны жидкого металла со скоростью, изменяющейся пропорционально увеличению амплитуды переменной составляющей, до зажигания дуги, время rope ния которой выдерживают в течение

310 - 310 с. г

1434б

2. Способ ivI огк и спарки по и. t о T л и ч а ю fit и Й Г я тем что заданную глубину погружения конца электрода в ванну жидкого металла определяют по постижению амплитудой измеряемого напряжения переменной составляющей заданного минимального значения.

3. Устройство для дуговой сварки плавящимся электродом C короткими замыканиями дугового промежутка, содержащее приводной механизм подачи электродной проволоки с задатчиком скорости подачи, первый вывод источника сварочного тока, подключенный к мундштуку, датчик состояния жидкой перемычки, выполненный на фильтре верхних частот, вход которого подI ключен к второму выводу источника сварочного тока, выход блока выпрямления соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика порогового напряжения, о т л и ч а ю — 2 щ е е с я тем, что в него введены механизм продольных колебаний конца электродной проволоки с задатчиком звуковой частоты этих колебаний, механизм дополнительных перемещений конца электродной проволоки с эадатчиком импульсов этих перемещений, реле времени горения дуги, датчик короткого замыкания сварочной дуги и полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу фильтра верхних

35 частот, выход †.к входу блока выпрям-. ления, при этом вход фильтра верхних частот соединен через датчик короткого замыкания сварочной дуги с входом задатчика звуковой частоты пропольных колебаний конца электроднпй проволоки и входам реле времени горения дуги, выход которого подключен к первому входу задатчика импульсов дополнительных перемещений электродной проволоки, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к первому входу механизма дополнительных перемещений конца электродной проволоки, второй вход которого подключен к выходу блока выпрямления, 4. Устройство по п.З, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него введены задатчик времени короткого замыкания сварочной дуги, первый элемент И и последовательно соединенные

rенератор линейно-нарастающего напряжения, блок сравнения, втерой элемент

И и реверсивный счетчик, при этом вход запуска и вход останова генератора линейно-нарастающего напряжения соединены соответственно с выходом датчика короткого замыкания и выходом элемента сравнения, выход задатчика времени горения соединен с вторым входом блока сравнения, второй выход которого соединен через .первый элемент И с вторым входом реверсивного счетчика, задатчик скорости подачи зпектродной проволоки через.реверсивный счетчик соединен с приводным механизмом подачи электрод- . ной проволоки, вторые входы элементов И вЂ” с выходом задатчика дополнительных импульсов перемещения конца электродной проволоки. 143.4636

14 346 3

Составитель В. Грибова

Техред М.Уоданнч Корректор Э.Лончакова

Редактор Л.Народная

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Распекая наб., д. 4!5

Заказ 2377

Произволственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4