Устройство для регулирования химического состава наплавляемого металла

Устройство для регулирования химического состава наплавляемого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА, содержащее исполнительный механизм для подачи электродного и присадочного материалов в сварочную ванну с блоком управления. подключенным к блоку регулирования режимов наплавки,программный блок и элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества наплавки, в устройство введены суммирующе-дифференцирующий блок, ограничитель напряжения и коммутатор , а сварочная ванна представлена электрической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок прдключен k выходу программного блока и к одному из входов элемента сравнения, к другому входу элемента сравнения подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнения подключен к коммутатору, причем входы ограничителя напряжения подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулиро9 вания режимов наплавки, другой выход по (Л следнего подключен к коммутатору.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(50 В 23 К 9/04!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНМЯ-К А ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2795627/25-27 (22) 10.07.79 (46) 15.06.83. Бюл. №22 (72) С.В. Гулаков, Б.И. Носовский, Л.К. Лещинский, К.К. Степнов и А.Е. Руднев (71) Ждановский металлургический институт (53) 621.791(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2464027, кл. В 23 К 9/04, 23.01.78.

2, «Автоматическая сварка», 1978, № 3, с. 59 — 60. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА, содержащее исполнительный механизм для подачи электродного и присадочного материалов в сварочную ванну с блоком управления, „SU„„1022788 A подключенным к блоку регулирования режимов наплавки,программный блок и элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества наплавки, в устройство введены суммирующе-дифференцирующий блок, ограничитель напряжения и коммутатор, а сварочная ванна представлена элек трической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок подключен к выходу программного блока и к одному из входов элемента сравнения, к другому входу элемента сравнения подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнения подключен к коммутатору, причем входы ограничителя напряжения подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулирования режимов наплавки, другой выход последнего подключен к коммутатору.

1022788

Изобретение относится к конструкциям устройств для наплавки, имеющих возможность регулирования состава наплавленного металла.

Известно устройство для наплавки, позволяющее регулировать химический состав наплавленного металла с .учетом изменения скорости подачи электрода. Устройство снабжено преобразователями, определяющими степень легирования и соединенными со сравнивающими и программными устройствами (1) .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электродуговой наплавки слоя переменного химического состава несколькими электродами, позволяющее-изменять в процессе наплавки скорости их подачи. Устройство состоит из исполнительных механизмов, содержащих звенья для регулирования скоростей подачи электродов, датчики скорости, программное устройство, изменяющее скорость подачи электродов в соответствии с программой, сравнивающие устройства (2).

Недостатком известных устройств является невозможность регулирования величины переходного участка при наплавке поверхности переменного состава.

Цель изобретения — повышение качества на пл анки.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство введены суммирующедифференцирующий блок, ограничитель напряжения и коммутатор, а сварочная ванна представлена электрической моделью, выполненной в виде апериодического звена, при этом суммирующе-дифференцирующий блок подключен к выходу программноГо блока и к одному из входов элемента сравнения, к другому входу элемента сравнения подключен выход апериодического звена, а выход элемента сравнения подключен к коммутатору, причем входы ограничителя напряжения подключены к выходам суммирующе-дифференцирующего блока и блока регулирования режимов наплавки, другой выход последнего подключен к коммутатору.

В процессе изменения количества легирующих, вводимых в сварочную ванну, закон изменения химического состава шва отливается от закона изменения количества вводимых легирующих. Это связано с буферным влиянием объема сварочной ванны.

В связи с тем, что контролировать химический состав жидкого металла сварочной ванны в процессе наплавки практически невозможно из-за высокой температуры, шлаковой защиты, малого времени существования ванны и других факторов, характер изменения состава шва наиболее удобно анализировать на электрической модели.

Выбрав структурную схему модели и масштабные коэффициенты, можно с достаточ5

10 !

55 ной точностью смоделировать процессы в сварочной ванне. В качестве модели сварочной ванны выбрано апериодическое звено.

Регулируя скорость изменения напряжения на входе апериодического звена и его постоянную времени (аналогично для сварочной ванны - скорость изменения количества подаваемых в ванну легирующих элементов и объем ванны при постоянной скорости кристаллизации), можно вызывать увеличение различий между входным и выходнь|м напряжениями с увеличением регулируемых параметров. Устранить эти различия можно, изменив против требуемого количество легирующих. вводимых в сварочную ванну, на величину, пропорциональную первой производной от требуемого закй- на изменения состава. При этом количество легирующих, подаваемых в сварочную ванну, необходимо увеличить на эту величину при повышении степени легирования и уменьшить при снижении., Поэтому в устройство регулирования количества легирующих, подаваемых в сварочную ванну, введено суммирующе-дифференцирующее звено (блок 4), на выходе которого появляется сигнал U2=K,.VL K dU, управляющий работой механизмов подачй электродных и присадочных материалов.

При этом второе слагаемое в полученной формуле и есть тот сигнал, который изменяет количество легирующих, подаваемых в сварочную ванну против требуемого, что позволяет устранить буферное влияние сварочной ванны и исключить переходной участок.

На фиг. 1 показана функциональная схема; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из блока 1 регулировки режимов наплавки, определяющего суммарную массовую скорость подачи легирующих материалов в сварочную ванну, и может быть выполнено в виде регулируемого делителя напряжения, программного блока 2, подключенного к выходу блока 1.

Программный блок 2 может быть изготовлен на базе фото-, индуктивных и других преобразователей. К выходу блока 2 подключены элемент сравнения 3 и суммирующе-дифференцирующий блок 4. Выход последнего соединен с входом регулируемого ограничителя напряжения 5, управление которым производится сигналом, поступающим с выхода блока 1. Выход блока 5 соединен через коммутатор 6 с выходом блока 7, представляющего собой апериодическое звено, и блоком управления работой исполнительного механизма 8. Блок 7 также связан со сравнивающим устройством 3.

Блоки 3, 4, 5 и 7 могут быть изготовлены на базе операционных усилителей с соответствующими элементами в цепях их входов и обратных связей (фиг. 2) . Блок 8 соединен с исполнительными механизмами 9.

1022788

В качестве блока 8 можно испольэоватьтиристорные, транзисторные приводы, приводы на магнитных усилителях и др., а в качестве исполнительных механизмов 9 обычно используют электродвигатели.

Устранить переходной участок можно, введя суммирующе-дифференцирующий блок 4, а учесть предельное количество легирующих, которое в каждом конкретном случае подается в сварочную ванну, можно с помощью регулируемого ограничителя 5. 10

При этом величина ограничения зависит, кроме предельных количеств легирующих в наплавочных материалах, еще и от максимальной скорости их подачи в ванну, т.е. от режимов наплавки. В связи с этим блок 1 должен управлять моментом ограничения 15 по верхнему и нижнему пределам блока 5, а легирование в момент ограничения должно производиться на предельно возможном уровне. Для этого с помощью коммутатора 6 сигналы U 6 и U7, пропорциональные максимально и минимально возможному уровню легирования, подаются в систему управления подачей этих материалов (блок 8) и анализатор (блоки 7 и 3).

В предложенном устройстве, как и в известном, блок . 1 регулирования режимов 2s наплавки осуществляет изменение массовой скорости подачи легирующих материалов в сварочную ванну, а-программный блок

2 — изменение соотношения этих легирующих в пределах расхода, заданного блоком 1.

В связи с этим сигнал Ul является частью З0 сигнала, подаваемого с блока 1, и не может

его превысить. Но после этого преобразования сигнала Ul в блоке 4 в зависимость (3), сигнал U2 может быть больше или меньше сигнала Ul в зависимости от знака изменения легирования (увеличения или З5 уменьшения) на величину второго слагаемого.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход суммирующе-диф40 ференцирующего блока 4 с программного блока 2 сигнала U l экстремальные значения которого пропорциональны режимам наплавки, устанавливаемым соответствующим блоком 1, на выходе блока 4 появ- 45 ляется сигнал U2 (фиг. 1 и 2). Одновременно сигнал Ul подается на элемент сравнения 3. С-выхода блока 4 сигнал U2 подается на вход регулируемого ограничителя 5, ограничивающего сигнал U2 на уровнях, пропорциональных режимам наплавки, устанавливаемых блоком 1. Сигнал U3 на выходе ограничителя 5 равен сигналу U2 только до момента наступления ограничения, а при дальнейшем изменении U2 остается на экстремальном уровне. Далее сигнал U3 подается на блок 7, представляющий собой апериодическое звено, моделирующее сварочную ванну. С выхода блока 7 сигнал U4 подается на блок 7, представляющий собой апериодическое звено, моделирующее сварочную ванну. С выхода блока 7 сигнал U4 подается на второй вход сравнивающего устройства 3. До момента наступления ограничения сигнала 2 сигналы .Ul и U4, подаваемые на входы блока 3, равны между собой и на выходе этого блока полезный сигнал отсутствует.

Если сумма продифференцированного сигнала и сигнала с программы, получаемая в блоке 4, равная U2 и пропорциональная требуемой степени легирования, превышает реальные возможности приводов и максимально возможное количество легирующих материалов, подаваемых в сварочную ванну, то йаступает ограничение сигнала U2 в блоке 5. В этом случае сигнал.

U4 не равен сигналу Ul и на выходе блока

3 появляется сигнал U5, полярность кото-, рого соответствует знаку разности сигналов Ul и U4.

Сигнал U5 управляет работой коммутатора 6, переключающего вход блока 7 от выхода блока 5 к блоку I. С выходов блока 1 сигналы U6 или U7 в.зависимости от знака сигнала U5 подаются на входы блоков 7 и 8. Величины сигналов U6 и U7 равны сигналам, требуемым для обеспечения экстремальных значений скорости подачи легирующи х материалов (-например, минимальной и максимальной скорости вращения двигателей подачи электродов). Продолжительность подачи легирук щих в сварочную ванну с экстремальной скоростью определяется временем подключения источника сигналов U6 и U7 к блоку 7 и длится до момента соответствия значений реальной и требуемой степени легирования, после чего вход блока 7 вновь подключается к выходу блока 5.

1022788

Редактор В. Ковтун

Заказ 4115/6

ВН

Составитель Л. Глаголева

Техред И, Верес Корректор А. Ференц

Тираж 1106 Подписное

ИИПИ Государсгвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4