Способ адаптации сварочной горелки по стыку

 

Использование: при автоматизации сварочных процессов. Сущность изобретения: положение сварочной горелки определяют по отклонению от первоначального заданного положения оси горелки и свечению дуги, фиксируемому светочувствительными элементами, и корректируют в случае отклонения от стыка, т. е. отклонение определяют не по косвенным отклонениям, а непосредственно по дуге, что исключает искажение и обеспечивает симметричное отражение света. 4 ил.

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к автоматизации сварочных процессов.

Наиболее близким является способ слежения за стыком, заключающийся в том, что производят коррекцию положения сварочной горелки путем фиксации величины освещенности от излучения дуги на участке разделки [1] Недостаток этого способа заключается в том, что корректируют месторасположение не самой сварочной ванны, а источника излучения, который находится впереди дуги. Это вызывает отклонение от стыка, образуются непроваренные места, ухудшается качество сварки. Этот способ сложно применять для таврового соединения, так как в этом случае трудно или невозможно добиться симметричного отражения света, он дважды (или более в силу дефектов свариваемой поверхности) преломляется на полках таврового соединения, что также ведет к непровару и ухудшению качества.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение качества сварки и расширение технологических возможностей.

Для достижения цели в способе, включающем определение положения сварочной горелки относительно стыка и корректировку в случае отклонения от стыка, положение сварочной горелки определяют по отклонению от первоначального заданного положения оси горелки и свечению дуги, фиксируемому светочувствительными элементами.

Такое решение обеспечивает достижение цели. Отклонение горелки от стыка в одну сторону вызывает отклонение дуги в другую, что фиксируется светочувствительными элементами исполнительного механизма и отрабатывается последним в виде передвижения горелки в обратном направлении. Обеспечивается постоянное расположение горелки над стыком, исключается непровар. В случае кривизны стыка и движения горелки по прямой отклонение между направлением стыка и траекторией движения горелки вызывает отклонение дуги в сторону стыка. Исполнительный механизм будет каждый раз поворачивать горелку к стыку. Так же будет и в случае с тавровым соединением.

Сведения об определении положения горелки по свечению дуги в информации, имеющейся у заявителя, отсутствуют. Следовательно, решение соответствует критерию изобретения "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 схематично изображено нормальное горение дуги в угол; на фиг. 3 отклонение электрода вправо; на фиг. 4-отклонение электрода влево.

Устpойство (собственно горелка) содержит корпус 1, в корпус ввинчен токоподвод 2, с внешней стороны горелки внутрь установлены датчики 3 через сопло 4. Сопло имеет перед датчиками с внутренней стороны кольцевой выступ 5. Напротив выступа 5 на токоподводе 2 также выполнен кольцевой выступ 6. Кольцевые выступы 5, 6 имеют наклонные плоскости, обращенные друг к другу с зазором. Сопло 4 устанавливается в цанге 7, навинченной на корпус 1. Углекислый газ подводится через штуцер 8. (Датчики 3 могут быть введены в горелку через сопло 4, корпус 1 или цангу 7). Датчики 3 соединены с блоком 9 сравнения, имеющим связь с блоком 10 управления, блоком 11 питания и усилителем 12. Блок 9 сравнения имеет обратную связь с исполнительным устройством 13, также имеющим связь с блоком 11 питания и усилителем 12. Блок питания соединен с сетью. Блок управления имеет связь (но может быть и отдельное включение) с включением напряжения на дугу 14 (фиг. 2-4), запитываемого через токоподвод 2 и сварочную проволоку 15.

Устройство работает следующим образом. При запитывании блока 11 питания подается напряжение на блок 9 сравнения, усилитель 12, исполнительное устройство 13 и на блок 10 управления (фиг. 1), имеющий связь с цепью (не показано) запитки сварочной дуги 14 (фиг. 2-4). Одновременно подается защитный газ через штуцер 8 в корпус 1. Газ выходит сквозь щель между корпусом 1 и соплом 4, установленным в цанге 7. Электрическое напряжение подается на токоподвод 2, от которого запитывается сварочная проволока 15 (фиг. 2-4).

Способ осуществляют следующим образом. Во время горения дуги свечение, излучаемое ею, попадает в пространство между соплом и токоподводом 2, далее попадает на наклонную плоскость выступа 5, отражается на наклонную плоскость выступа 6 (могут быть и другие элементы или устройства), на датчики 3, т.е. кольцевые выступы 5, 6 защищают датчики 3 от попадания брызг. При горении дуги нормально (фиг. 2) свет попадает равномерно на оба датчика и сигнал на исполнительное устройство 13 (фиг. 1) не поступает. Если же произойдет отклонение дуги 14 (фиг. 3, 4) от угла или от стыка (если сварка выполняется стыковой, не показана), то на датчики 3 поступит разная сила света дуги, что отразится на сигнале, поступающем от датчиков к блоку 9 сравнения.

Сигнал рассогласования поступит через усилитель 12 на исполнительное устройство 13, которое и отработает указанное рассогласование. В случае, если одинаковое свечение на оба датчика невозможно, например при сварке в угол (фиг. 2-4), блок сравнения снабжается балансировкой (фиг. 1), которая ограничивает поступление сигнала на исполнительное устройство при поступлении рассогласования от датчиков. Блок сравнения имеет небольшую задержку в выдаче сигнала на случай кратковременного рассогласования. Если же отработка рассогласования не влечет в течение 0,5-1,5 с уменьшения рассогласования в блоке сравнения, то на этот случай последний снабжен механизмом выдачи сигнала, требующего от исполнительного механизма реверса равного или большего отработанного рассогласования (не показано).

П р и м е р. Нажатием кнопки "Пуск", находящейся в блоке управления, включается блок питания и спаренный с ним запуск сварки. При горении дуги 14 точно в угол (фиг. 2) или встык (не показан) излучение равномерно распространяется в разных направлениях и, следовательно, на оба датчика, изготовленных из фоторезисторов ФСК-П1А. При отклонениях дуги со стыка отклоняется и центр излучения. Следовательно, один датчик получает больше света, а второй меньше. Пределы выдаваемых сигналов этими датчиками колеблются от 1 до 10 мА. Основу блока сравнения составляет микросхема Кр 140УД6 и элементы выделения основного сигнала, в дальнейшем сигнал усиливается усилителем до 0,5 А. Исполнительное устройство изготовлено на основе электродвигателя МН-145А. Все устройство запитано от сети 220В через трансформатор ОСН1-0,6343. Исполнительное устройство, получив сигнал от усилителя и блока питания, отрабатывает имеющееся рассогласование.

При сварке в угол отклонение дуги от центра существует и при сварке точно по стыку. В этом случае блок сравнения получает корректировку с помощью балансировки, изготовленной из резистора. При сварке на токах до 300 А специальными активированными проволоками и при расстоянии от дуги до датчиков 60 мм токоподвод и сопло изготавливались без кольцевых выступов. При сварке сварочной проволокой Св08Г2С появилась необходимость выполнять кольцевые выступы, так как датчики за несколько часов работы засорялись брызгами. Засорение брызгами кольцевых выступов на токоподводе и сопле происходило за 4-5 ч. После этого токоподвод и сопло легко сменяются на новые, а использованные отдаются на зачистку. Этот способ позволяет очень быстро определять отклонение дуги от стыка и вовремя отработать корректировку, так как в этом случае отклонение определяется не по косвенным отклонениям, а непосредственно по дуге.

Преимущества заявляемого способа заключаются в улучшении качества сварки и расширении технологических возможностей.

Формула изобретения

СПОСОБ АДАПТАЦИИ СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ПО СТЫКУ, при котором коррекцию положения сварочной горелки производят по изменению освещенности от излучения дуги, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки и расширения технологических возможностей, замер разности освещенности осуществляют поперек шва двумя датчиками, чувствительные поверхности которых располагают в плоскости или плоскостях, расположенных над стыком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4