Способ стабилизации длины дуги

 

Ю.Е.Сергеев, В.Н.Чушкин, В.Н.Тефаноэ и А .И.Акулоа,Р"

I )с"; I

f

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе с

4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ДЛИНЫ ЛУГИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении ответственных сварных конструкций, в процессе сварки которых необходимо точно контролировать расстояние от конца электрода до поверхности свариваемого изделия.

Известен способ стабилизации длины дуги, при котором используют сравнение напряжения снимаемого с дуги с опорным напряжением, после чего производят коррекцию дугового промежутка (1).

Недостатком известного способа контроля длины дуги является то, что он не может быть применен при сварке импульсами тока малой длительности.

При испальзованик коротких импульсов тока менее 10 мкс напряжение на дуге имеет сложную форму, а напряжение сравнения формируется иэ переменной составляющей напряжения дуги, что очень сильно искажает сигнал рассогласования, который несет информацию об отклонении длины дуги от за- . данного значения. Сложная форма на пряжения на дуге при сварке импульсами тока короче 10 мкс определяется непостоянством градиента потенциала дуги, который колеблется в широком диапазоне 0,8-10 В/мм.

Наиболее близким но технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ стабилизации длины импульсной дуги, заключающийся в том, что переменную составляющую напряжения на дуге, линейно зависящую от длины дуги, сравнивают с напряжением, сфорированным из той же переменной составляющей с помощью усилителя с характеристикой, нелинейно зависящей от длины дуги (21.

Однако данный способ не поэваляет точно контролировать длину дуги, так как при сварке импульсами длитель.ностью менее 10 мкс напряжение на ду2102

55 ге имеет сложную форму, это вызва но изменением градиента потенциала дуги во времени. Так з течение 11, 5 мкс градиент потенциала растет до 10-15 В/мм, затем в течение 2,02,5 мкс он стабилизирует и составляет 8,0-9,0 В/мм, потом уменьшается практически до О, а при дежурной дуге составляет 0,8-1,0 В/мм. К тому же в цепи питания дуги имеются индуктивности, которые дают обратный всплеск напряжения на дуге после окончания действия импульса сварочного тока . Все это сильно исказит сигнал рассогласования, который получается в результате сравнения переменной составляющей напряжения на дуге, линейно зависящей от длины дуги, с напряжением, сформированным из той же переменной составляющей с помощью усилителя с нелинейной характеристикой.

Цель Изобретения — увеличение точности и надежности контроля длины дуги при сварке импульсами длителькостью менее 10 мкс.

Указанная цель достигается тем, что в известном. способе стабилизации длины дуги, при котором измеряют напряжение дуги и сравнивают с заданным напряжением, напряжение дуги измеряют в интервале времени от момента начала нарастания сварочного тока со скоростью 50 А/мкс до момента достижения им максимального амплитудного значения.

На чертеже приведены снятые осциллограммы напряжения и тока дуги .при изменении длины дуги, кривая 1 форма напряжения на дуговом,промежутке при заданном значении длины ду- ги, кривая 2 — форма напряжения на дуговом промежутке при увеличении длины дуги, кривая 3 — ток дуги в импульсе.

При подаче импульса напряжения на дежурную дугу напряжение на дуговом промежутке имеет вид кривой l.

Так за время tg нарастание напряжения 1 происходит до максимального зна чения, ток 3 при этом имеет небольшую.скорость Нарастания порядка

5-1, А/мкс, это происходит в течение 1,0-1,5 мкс. После окончания роста напряжения 1 на дуговом промежутке скорость роста тока резко увеличивается и становится больше

50,0 А/мкс в зависимости от режима сварки. Так при сварке импульсом

4 тока 200 А и длительностью 3 мкс скорость нарастания 100-120 А/мкс, при токе IOOO А и длительностью

6 мкс скорость нарастания 250270 A/ìêñ,. В интервале времени t< - происходит нарастание тока 3, при этом напряжение 1 практически не изменяется (длина дуги постоянна). После истечения времени t ток 3 и напряжение 1 на дуге уменьшается. После окончания действия импульса тока 3 (время tg) на дуге появляется скачок обратного напряжения, обусловленный индуктивностью цепей питания дуги.

При изменении длины дуги напряжение на дуговом промежутке меняет

/ свою форму. Так при увеличении длины дуги кривая напряжения 2 растет.

На снятых осциллограммах видно, что при изменении длины дуги разность напряжений 1 и 2 в интервале времени t< -t< практически постоянна, в то время как она изменяется в интервале 0-t<, и -i . Для контролирования длины дуги целесообразно замерять напряжение на дуговом промежутке в интервале времени когда происходит нарастание тока в импульсе со скоростью более 50 мкс.

Проводились измерения точности контроля длины дуги при импульсной сварке с длительностью импульса менее 10 мкс.. Для получения сравнительных данных параллельно проводились измерения известного способа.

Сварка осуществлялась на материале

Х!8Н9Т, электрод вольфрамовый. Длительность импульсов сварочного тока

5 мкс, период следования 150 мкс, амплитуда тока 300 А, средняя вводимая мощность в дугу 400 Вт.

В предлагаемом способе даже при небольшом отклонении длины дуги от заданного значения сигнал рассогла" сования значителен, так как напряжение с дуги снимается в момент, когда градиент потенциала довольно высокий 8,0-9,0 В/мм и стабилизируется, при этом форма сигнала рас- согласования не искаженная. Так при использовании регулятора длины дуги с чувствительностью на входе 0,1 В данный регулятор может обеспечивать точность поддержания длины дуги в известном способе «+0,11-0 12мы а в предлагаемом способе +0 0140,016 мм. Это дает возможность ис= пользовать предлагаемый способ

872102 6 пульсами длительностью менее 10 мкс, напряжение дуги измеряют в интервале времени от момента начала нарастания сварочного тока со скростью

50 А/мксдо момента достижения им максимального амплитудного значения.

Формула изобретения

Способ стабилизации длины дуги, при котором измеряют напряжение дуги и сравнивают с заданным напряже- to кием, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и надежности контроля при сварке имСоставитель А.Гаврилов

Редактор Л.Плисак Техред А. Ач- Корректор Л.Бокшан

Заказ 8890/18 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 контроля длины дуги при сварке изделий, где необходима высокая точность контролирования длины дуги.

Источники информации, принятые во внимание при эй пертизе

1. .Авторское свидетельстЫСССР

tt 368949, кл. B 23 К 9/10, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 380073, кл. В 23 К 9/10 (прототип)