Способ регулирования длины дуги при сварке

 

Изобретение относится к дуговой сварке плавящимся электродом. Цель изобрет1В- ния - улучшение качества сварки пут^м повышения быстродействия и точности регулирования. Сварочная система наряду с каналом регулирования длины дуги путем изменения скорости подачи электродной проволоки дополнительно оснащена каналом регулирования длины дуги сварочным током. Для этого по обе стороны от нулевого значения сигнала рассогласования напряжения дуги устанавливают зону в пределах 0,3-0,95 от величины максимально допустимого сигнала рассогласования. При выходе величины сигнала рассогласования за эту зону изменяют значение сварочного тока на величину, пропорциональную заданному сварочному току и разности между величиной рассогласования и ближайшей границей зоны с тем, чтобы уменьшить величину рассогласования. 1 ил,, 1 табл.СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 9/10

Ф

° а

Ъ Ф

Ю

О

О

ЬЭ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4779148/27 (22) 08.01,90 (46) 15.02.92. Бюл. N -6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт (72) Н.Г.Кобецкой, Г.П.Петров и Ю.В.Цыганков (53) 621.791.75 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1152742, кл. В 23 К 9/10, 1983. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛИНЫ

ДУГИ ПРИ СВАРКЕ (57) Изобретение относится к дуговой сварке плавящимся электродом. Цель изобретения — улучшение качества сварки путем повышения быстродействия и точности реИзобретение относится к дуговой сварке плавящимся электродом (СПЭ).

Наиболее близким к предлагаемому является "Способ автоматического регулиро- вания длины сварочной дуги", в котором текущее значение напряжения дуги 0д сравнивают с заданным значением Uo, полученную разность Л0 = Uo — 0А интегрируют и суммируют с напряжением дуги, а скорость подачи сварочной проволоки регулируют пропорционально этой сумме. Величину постоянной времени интегратора при нарастании сигнала рассогласования умень- . шают, а при снижении — увеличивают.

Однако увеличение постоянной времени интегрирования при уменьшении сигнала рассогласования приводит к затягиванию переходных процессов при средних и малых значениях сигнала рассоггулирования. Сварочная система наряду с каналом регулирования длины дуги путем изменения скорости подачи электродной проволоки дополнительно оснащена каналом регулирования длины дуги сварочным током. Для этого по обе стороны от нулевого значения сигнала рассогласования напряжения дуги устанавливают зону в пределах

0,3 — 0,95 от величины максимально допустимого сигнала рассогласования. При выходе величины сигнала рассогласования за эту зону изменяют значение сварочного тока на величину, пропорциональную заданному сварочному току и разности между величиной рассогласования и ближайшей границей зоны с тем, чтобы уменьшить величину рассогласования. 1 ил., 1 табл. ласования. Кроме того, в связи со значительной инерционностью системы подачи проволоки, особенно при полуавтоматической сварке с длинным каналом подачи, невозможно избежать значительных отклонений длины дуги от заданного значения в динамике.

Целью предлагаемого изобретения является повыщение качества сварки путем повышения точности и быстродействия регулирования параметров сварочного процесса, Цель достигается тем, что в способе регулирования длины дуги при сварке плавящимся электродом, и ри котором стабилизируют заданную величину сварочного тока, напряжение дуги сравнивают с заданным значением, полученный сигнал рассогласования интегрируют и суммируют

1712092 ном за счет изменения сварочного тока, что может отрицательно сказываться ра качестве сварного шва. При у > 0,95 AUmax практически исчезают преимущества, 50 связанные с воздействием тока на длину дуги.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется приведенной на чертеже функциональной схемой регулятора, реализующего предлагаемый способ регулирования, длины дуги. с напряжением дуги, а скорость подачи сварочной проволоки регулируют пропорционально этой сумме, согласно изобретению задают максимально и минимально допустимые сигналы рассогласования и при вы- 5 ходе сигнала рассогласования за границы интервалов, равных 0,3 — 0;95 величины максимально и минимально допустимых сигналов рассогласования, изменяют значение сварочного тока на величину, пропорцио- 10 нальную заданному току и разности между сигналом рассогласования и ближайшей границей интервала.

Таким образом, сигнал коррекции Ь = (ЛО -у) ° 1 К>, где К вЂ” коэффициент про- 15 порциональности, зависящий от параметров сварочной проволоки, требований к переходному процессу и получаемый при настройке.

Изменение тока сварочного выпрямите- 20. ля приводит к изменению длины дуги как за счет изменения скорости плавления проволоки, так и за счет изменения напряжения дуги Од, вызывающего дополнительное изменение скорости подачи проволоки, Кроме 25 того, за счет повышения коэффициента пропорциональности К до значений, недостижимых в линейной системе регулирования из-за потери устойчивости, может быть получена, значительная форсировка процесса 30 регулирования длины дуги сварочным током. Совместное воздействие на длину дуги сварочного тока и привода продолжается до момента входа ЛО в пределы зоны, после чего регулирование дуги производится 35 только приводом подачи проволоки. Ликвидация значительных отклонений длины дуги от заданного значения обусловлена значительно меньшей инерционностью канала регулирования током по сравнению с кана- 40 лом регулирования длины дуги скоростью привода подачи проволоки.

Пределы < (0,3 — 0,95) 4Umax установлены по следующим причинам. При у(0,3

hUm» практически.отсутствует "зависимая" 45 подача, т.е. регулирование длины дуги приводом подачи проволоки. Оно идет в основРегулятор состоит из узла 1 сравнения напряжения дуги Од с заданным значением

Uo, интегрирующего усилителя 2 с постоянным коэффициентом передачи, узла 3 суммирования пропорционального и интегрального сигналов, усилителя 4, исполнительного механизма привода подачи проволоки 5, усилителя 6, имеющего регулируемую зону нечувствительности, блока 7 умножения, вырабатывающего сигнал коррекции, узла 8 суммирования сигнала коррекции и сигнала обратной связи по току, сварочного выпрямителя 9, включающего задатчик 10 сварочного тока, узел 11 сравнения скорректированного сигнала обратной связи по току с заданным значением тока, блок управления выпрямителем 12, силовую часть 13 выпрямителя, датчик 14 тока сварки, датчик 15 напряжения сварки, механизма 16 подачи проволоки.

Регулятор работает следующим образом, С выхода узла 1 сигнал рассогласования ЛО = Uo — Од поступает на два канала регулирования длины дуги, канал подачи проволоки (вход интегратора 2) и канал управления по току (вход усилителя 6).

По каналу подачи проволоки ЛО интегрируется усилителем 2, интегрированный сигнал поступает на узел 3, где,производится его суммирование с сигналом обратной связи по напряжению дуги, снимаемым с датчика 15, С выхода усилителя 4 для управления исполнительным механизмом 5 поступает сигнал

Чпр = К2(Од+ (Uo+ Ugd< . о

Скорость исполнительного механизма 5 изменяется таким образом, чтобы ликвидировать возникающие по разным причинам отклонения длины дуги.

Если сигнал рассогласования не выходит за границы зоны нечувствительности усилителя 6, то регулирование длины, дуги происходит как описано выше, и выходной сигнал усилителя 6 равен О.

В случае выхода сигнала рассогласования за границы у зоны нечувствительности на выходе усилителя 6 появляется сигнал, пропорциональный разности сигнала рассогласования и соответствующей границы зоны. Указанный сигнал умножается в блоке 7 на величину заданного сварочного тока lo, снимаемую с задатчика тока 10 сварочного выпрямителя 9, суммируется узлом

8 с сигналом обратной связи по току, снимаемому с датчика 14, и подается на узел 11 сравнения с заданным значением тока. Да5 1712092 6

Результаты приведены в таблице..

ЛЧп, О

П имечание

1пе .п .с

Формирование неудовлетворительное. Из-за больших колебаний тока проплавление неравномерно

Формирование удовлетворительное I, Формирование хорошее

Формирование удовлетворительное

Формирование удовлетворительное из-за длительного переходного процесса и превышения on

0,2

0,08

0,1

20 0,1

0,3

0,2

0.3

0,6

0,12, 0,15

0,7

0,95 10

10.

0,1.8

1,0

1,0

П р и м е ч а н и е. Допустимое отклонение длины дуги доп устанавливалось 15 . лее через элементы сварочного вып рямителя производится изменение тока дуги 1д в сторону уменьшения сигнала рассогласования Ь0 до тех пор, пока указанный сигнал не войдет в зону нечувствительности усили- 5 теля 6.

При реализации указанного способа граница зоны нечувствительности g выбирается, исходя из максимально допустимого отклонения длины дуги от заданного значе- 10 ния, и составляет 0,3-0,95 величины этого отклонения.

Сигнал коррекции ® вырабатываемйй блоком умножения 7, устанавливается в пределах 10-25% от величины Io, чтобы из- 15 менение тока не оказало заметного влияния на качество сварного шва. Для обоснования выбора величины зоны нечувствительности проводилась сварка на полуавтомате

ПДГИ-301, модернизированном в соответ=.; 20 ствии с приведенной функциональной схемой. Горелка полуавтомата укреплялась на сварочном тракторе ТС-35. Сваривались листы из нержавеющей стали типа 18-8 толщиной 10 мм, проволокой св. ОХ20Н10Г7Т 25 . диаметром 2,0 мм. Ток сварки Io = 250 А, напряжение на дуге Од = 24 В, скорость подачи проволоки \4 = 180 м/ч. Скорость. сварки Vcs = 35 м/ч; Расход аргона 0 = 15 л/мин. Возмущения на длине дуги вноси- 30 лись искусственно путем резкого поднима. ния или опускания горелки. При этом с помощью осциллографа К-117 регистрировались в момент переходного процесса от.клонения от установившегося режима Ь, 35

Л0, AVn и время переходного режима. После сварки визуально и металлографически (исследованием макрошлифов) определялись геометрические размеры шва и его формирование. 40

Как видно из таблицы, при у < 0 3 и у >

> 0,95 качество сварки в переходном режиме резко снижается.

Предлагаемый способ позволяет повысить стабильность сварочного процесса, вести сварку на короткой дуге.

При проведении сварки на коротких дугах возрастает КПД сварки, увеличивается проплавление металла детали, что позволяет повысить производительность труда на

15 и íà 15% уменьшается расход защитного газа. Увеличение проплавления металла позволяет уменьшить разделку кромок при сварке и, значит, уменьшить расход сварочной проволоки примерно на 10%. Стабильное горение дуги, отсутствие колебаний длины позволяют снизить квалификацию сварщика по крайней мере на 1 разряд, Формула изобретения

Способ регулирования длины дуги при сварке плавящимся электродом, при котором стабилизируют заданную величину сварочного тока, напряжения дуги сравнивают с заданным значением напряжения дуги, полученный сигнал рассогласования интегрируют и суммируют с напряжением дуги, а скорость подачи сварочной проволоки регулируют пропорционально этой сумме, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества сварки путем повышения быстродействия и точности регулирования параметров сварочного процесса, задают максимально и минимально допустимые сигналы рассогласования, и при выходе сигнала рассогласования за границы интервалов, равных

0,3-0,95 величины максимально и минимально допустимых сигналов рассогласования, изменяют значение сварочного тока на величину, пропорциональную заданному току и разности между сигналом рассогласования и ближайшей границей интервала.

1712092

Составитель Н.Кобецкой

Редактор Н,Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101