Источник питания контактной шовной сварки на повышенной частоте

 

Изобретение относится к источникам питания для контактной сварки и может найти применение, например, для шовной сварки особотонкостенных труб и гибких трубопроводов при производстве металлорукавов. Цель изобретения - повышение качества сварки, стабилизация напряжения при сварке и формирование пологого переднего фронта импульса сварочного тока. Источник питания имеет двуплечий формирователь переднего фронта импульсов, усилитель напряжения рассогласования, управляемый ключ, пороговое и пусковое устройства, что обеспечивает стабилизацию сварочного напряжения и отключение источника при резком его изменении, а также пологий передний фронт сварочного импульса. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к источникам питания для контактной сварки и может найти применение, например, для шовной сварки особотонкостенных труб и гибких трубопроводов при производстве металлорукавов. Известен источник питания для контактной сварки на повышенной частоте, содержащий источник постоянного тока с регулирующим блоком, задающий генератор импульсов прямоугольной формы с задатчиком числа импульсов, инвертор, выполненный из двухтактного усилителя и сварочного трансформатора, а также выпрямитель, узел сравнения и блок эталонных напряжений. Указанный источник питания обеспечивает стабилизацию амплитуды импульсов на выходе инвертора при изменяющихся напряжении сети и сопротивлении нагрузки (а.с. 685458, В 23 К 11/24). Однако источник по а.с. 685458 не имеет автоматического контроля за качеством сварки, а прямоугольная форма сварочных импульсов не обеспечивает стабильного качества при большой протяженности сварных швов. Указанные недостатки особенно неприемлемы при контактной сварке особотонкостенных гибких трубопроводов спиральным швом. Так высокое качество контактной шовной сварки гибких трубопроводов зависит не только от стабильности энергии тепловложений в каждую сварную точку, но и в значительной мере от качества подготовки свариваемых кромок формовки и свертки трубопровода до сварки. Некачественная формовка и свертка гибкого трубопровода под контактную шовную сварку даже при высокой степени стабилизации энергии тепловложений приводит к образованию сварочных дефектов, в частности к выплескам или прожогам. Устранение подобного рода дефектов невозможно без выявления и последующего устранения причин некачественной формовки и свертки трубопровода, для чего необходим автоматический контроль за качеством сварки. Прямоугольная форма сварочных импульсов также неприемлема, поскольку приводит к быстрому выходу из строя рабочей поверхности сварочных роликов. При этом протяженность качественного шва незначительна и не превышает 50 м, что недостаточно при производстве гибких спиральношовных трубопроводов для металлорукавов. Целью изобретения является повышение качества сварки путем введения автоматического контроля за качеством сварки, стабилизации напряжения при сварке и формирования пологого переднего фронта сварочных импульсов. Это достигается тем, что в предлагаемый источник, содержащий источник постоянного тока с регулирующим блоком, задающий генератор импульсов прямоугольной формы с задатчиком числа импульсов, инвертор, выполненный из двухтактного усилителя и сварочного трансформатора, а также блок эталонных напряжений, выпрямитель и узел сравнения, дополнительно введены двуплечий формирователь переднего фронта импульсов, усилитель напряжения рассогласования, управляемый ключ и пороговое и пусковое устройства. При этом плечи формирователя подключены к выходам двухтактного усилителя инвертора, а средняя точка соединена с минусовой клеммой источника постоянного тока, выход порогового устройства через управляемый ключ подключен к пусковому устройству источника, а вход соединен через усилитель с выходом узла сравнения, первый вход которого через выпрямитель подключен к регулирующему блоку, а плечи формирователя состоят из RS-цепей. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого источника; на фиг. 2 график импульса с пологим передним фронтом, сформированного одним плечом формирователя. Предлагаемый источник питания контактной шовной сварки содержит источник постоянного тока 1 с регулирующим блоком 2, задающий генератор импульсов 3 с задатчиком числа импульсов 4, инвертор, включающий выходные каскады двухтактного усилителя 5 и сварочный трансформатор 6, двуплечий формирователь 7, а также выпрямитель 8, блок эталонных напряжений 9, узел сравнения 10, усилитель напряжения согласования 11, пороговое устройство 12, управляемый ключ 13, пусковое устройство 14 и индикатор 15. Задающий генератор 3 подает на вход двухкаскадного усилителя 5 импульсы прямоугольной формы. С выходов двухкаскадного усилителя 5 импульсы попадают в двуплечий формирователь 7, каждое плечо которого формирует пологий передний фронт импульсов на соответствующем плече первичной обмотки сварочного трансформатора 6 (см. фиг. 2). Сварочные импульсы с вторичной обмотки сварочного трансформатора 6 поступают через сварочные ролики на свариваемое изделие, а с дополнительной обмотки сварочного трансформатора 6 импульсы напряжения, пропорциональные сварочным и имеющие различную полярность, выпрямляются выпрямителем 8 и подаются в узел сравнения 10, где сравниваются с заданным уровнем напряжения, поступающим с выхода блока эталонного напряжения 9. Напряжение рассогласования, вырабатываемое узлом сравнения 10, усиливается усилителем 11. С первого выхода усилителя 11 напряжение рассогласования подается на вход порогового устройства 12. Пороговое устройство 12 при уровне напряжения рассогласования выше установленного опорного напряжения обеспечивает через управляемый ключ 13 срабатывание пускового устройства 14 и выключение источника питания в целом. Опорное напряжение для подачи команды отключения в пороговом устройстве 12 устанавливается в зависимости от требуемого качества сварки и в общем случае составляет 10-20% эталонного (номинального сварочного). Напряжение рассогласования, поступая с второго выхода усилителя 11 на вход регулирующего блока 2, приводит выходное сварочное напряжение к номинальному, тем самым обеспечивая стабилизацию энергии тепловложения в сварной шов. Кроме того, усилитель 11 имеет дополнительный выход на индикатор 15, световой сигнал которого изменением яркости предупреждает оператора-сварщика об изменении уровня напряжения рассогласования, т.е. об ухудшении качества сварки. В процессе сварки изменение величины напряжения рассогласования, вырабатываемое узлом сравнения 10, является следствием колебаний амплитуды напряжения сварочных импульсов в зависимости от изменения сопротивления нагрузки. Незначительные изменения сопротивления нагрузки компенсируются системой стабилизации энергии тепловложений, а резкие скачки изменения сопротивления, возникающие при образовании сварочных дефектов, например, выплесков или прожогов, вызываемые такими причинами, как чрезмерное окисление сварочных роликов, некачественная формовка, остановка движения ленты и другими, вызывают отключение источника питания, тем самым предотвращая неисправимый брак. Плавное нарастание тока в каждом сварочном импульсе, обеспечиваемое формирователем переднего фронта, повышает качество сварки и стойкость рабочей поверхности инструмента, причем протяженность качественного шва, свариваемого непрерывно, возрастает более, чем в 2-3 раза и достигает 500-700 м при скорости сварки 5-7 м/мин. Макет источника по предлагаемому изобретению был изготовлен и испытан для контактной шовной сварки гибкой части металлорукавов. Испытания показали высокое качество сварки, высокую надежность источника и четкость работы систем стабилизации энергии тепловложения в сварной шов, автоматического контроля качества сварки и формирования пологого переднего фронта сварочных импульсов. Предлагаемое изобретение найдет применение при производстве особотонкостенных труб и гибких трубопроводов и позволит обеспечить высокое качество сварных швов, увеличить протяженность сварных швов более, чем в 2-3 раза или увеличить скорость сварки более, чем в 1,5 раза и практически полностью исключить брак свариваемых изделий.

Формула изобретения

1. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ КОНТАКТНОЙ ШОВНОЙ СВАРКИ НА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЕ, содержащий источник постоянного тока с регулирующим блоком, задающий генератор импульсов с задатчиком числа импульсов, инвертор, выполненный из двухтактного усилителя и сварочного трансформатора, блок эталонных напряжений, выпрямитель и узел сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки, в него введены двуплечий формирователь переднего фронта импульсов, усилитель напряжения рассогласования, управляемый ключ, пороговое и пусковое устройства, сварочный трансформатор выполнен с дополнительной вторичной обмоткой, а регулирующий блок - с дополнительным выходом, при этом плечи формирователя переднего фронта импульсов подключены к выходам двухтактного усилителя инвертора, а средняя точка - к минусовой клемме источника постоянного тока, выход порогового устройства через управляемый ключ соединен с пусковым устройством, а вход через усилитель напряжения рассогласования - с выходом узла сравнения, первый вход которого через выпрямитель подключен к дополнительной вторичной обмотке сварочного трансформатора, а второй через блок эталонных напряжений - к дополнительному выходу регулирующей блока. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью стабилизации напряжения при сварке, усилитель напряжения рассогласования дополнительным выходом подключен к регулирующему блоку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2