Устройство для управления процессом сварки переменным током неплавящимся электродом

Устройство для управления процессом сварки переменным током неплавящимся электродом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ тавляющей и пропорционально интегральный реГулятор к первому входу блока управления тиристором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет расширения диапазона плавного регулирования сварочного тока и плавного нарастания и спада сварочного тока, в него введены последовательно соединенные реле тока, задатчик тока, задатчик интенсивности, блок компенсации фазового сдвига, блок управления дополнительного тиристора и дополнительный тиристор, а также последовательно соединенные конденсатор и дроссель, включенные параллельно тиристору, а дополнительный тиристор включен. встречно-параллельно тиристору, вход реле тока соединен с выходом датчика тока, выход задатчика интенсивности соединен со сварочным трансформатором, а выход блока компенсации фазового сдвига соединен с вторым входом блока управления тиристором.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3825178/25-27 (22) 11.11.84 (46) 15.04.86. Бюл. ¹ 14 (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения (72) Ю.Г.Силуков, В.К.Чикунов, Д.Д, Остров, A.Ï.Nàìûêèí, В.Н.Лапин и Н.Г.Силукова (53) 621.79 1.75(088.8) (56) Патент ФРГ № 2504870, кл. В 23 К 9/10, опублик. 19.08.76 °

Патент ПНР № 99152, кл. В 23 К 9/б опублик ° 30.11.78.

Авторское свидетельство СССР

¹ 893440, кл. В 23 К 9/00,30. 12.81 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ СВАРКИ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ, содержащее сварочный трансформатор, к вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные тиристор и датчик тока, выход которого подсоединен через блок выделения постоянной сос„„SU„„1224117 А

1224117

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к оборудованию для сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, в том числе для плазменной сварки алюминие- 5 вых сплавов.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет расширения диапазона плавного регулирования сварочного тока и плавного нарастания и спада сварочного тока.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства на фиг„ 2 . — осциллограмма сварочного тока после возбуждения дуги; на фиг. 3 — то же, в установившемся рабочем режиме.

Устройство для управления процессом сварки переменным током неплавящимся электродоМ содержит сварочный трансформатор 1 с шунтом подмагничивания, Последовательно с вторичной обмоткой трансформатора 1 включен тиристор 2 с блоком 3 управления и датчик 4 тока. Блок 5 выделения постоянной составляющей соединен своим входом с датчиком 4 тока, а выхо— дом через ПИ-регулятор 6 подключен к схеме 3 управления тиристором. Последовательно соединенные конденсатор

7 и дроссель 8 включены параллельно тиристору 2. Дополнительный тиристор

9 включен встречно-параллельно тиристору 2, а управляющий вход дополнительного тиристора 9 включен на вы- 35 ход блока 19 управления дополнительным тиристором.

Вход блока 10 управления,цополнительного тиристора и вход схемы 3 управления тиристора подключены к 40 выходу блока 11 компенсаций фазового сдвига, вход которого соединен с выходом задатчика 12 интенсивности,. который подключен к входу управления сварочным трансформатором 1. Вход 45 задатчика 12 интенсивности подключен через блок 13 задания тока и реле тока 14 к датчику 4 тока. Выход ста- билизатора 15 дуги подключен к дуговому промежутку, вход через блок 16 ga задержки также подключен к дуговому промежутку.

Устройство для сварки переменнйм током работает следующим образом.

При пуске блок 13 задания тока

° формирует сигнал управления, соот-. ветствующий сварочному току. В соответствии с этим сигналом задатчпк

12 интенсивности подает напряжение управления через блок 11 компенсации фазового сдвига на .блоки 3 и 10 управления тиристорами, и тиристоры 2 и 9 открываются с некоторым углом, обеспечивающим протекание начального сварочного тока. Одновременно стабилизатор 15 дуги начинает генерировать импульсы повышенного напряжения в моменты перехода через нуль напряжения на дуге. Синхронизация работы стабилизатора осуществляется от напряжения на дуговом промежутке, которое через блок задержки 16 подается с запаздыванием (0,5-0,75) относительно момента перехода напряжения через нуль на вход стабилизатора

15 дуги, обеспечивая стабильное горение дуги, Как только появляется сварочный ток, срабатывает реле тока

14 и блок 13 задания тока меняет сигнал управления на сигнал, соответствующий рабочему току, Задатчик 12 интенсивности плавно изменяет напряжение управления. Темп изменения напряжения выбирается сварщиком в зависимости от рабочего тока и толщины свариваемых изделий. В соответствии с изменяющимся напряжением на выхоце задатчика 12 интенсивности изменяется угол открытия тиристоров 2 и 9.

Блок 11 фазового сдвига обеспечивает плавное изменение сварочного тока при изменениИ управляюще-о напряжения с задатчика 12 интенсивности. Блок 11 компенсации фазового сдвига .настраивается так, чтобы компенсировать нелинейную зависимость выходного напряжения тиристорного регулятора от угла открытия тиристоров и с учетом фазового сдвига между напряжением и током. До момента открытия тиристоров сварочный ток течет через конденсатор 7 и дроссель Й, обеспечивая устойчивое горение дуги при малых углах проводимости тиристоров, благодаря отсутствию бестоковых пауз (фиг. 2), Когда тиристоры 2 и 9 полностьк открыты, дальнейшее изменение напряжения на выходе задатчика 12 интенсивности вызывает изменение тока шунта подмагничивания трансформатора 1, а следовательно„ и сварочного тока.

При появлении постоянной составляющей в сварочном токе на выходе узла 5 выделения постоянной составлякицей появляется напряжение, кото1224117

35 рое через ПИ-регулятор подается на второй вход блока 3 управления тиристцром, и на тиристоре 2 угол открытия меняется так, что обеспечивается отсутствие постоянной составляющей 5 в сварочном токе (фиг, 3).

В конце сварки блок 13 задания тока по сигналу реле тока 14 формирует сигнал управления, соответствующий нулевому току, и задатчик 12 интенсив-10 ности изменяет напряжение управления, обеспечивая уменьшение сварочного тока сначала за счет изменения тока подмагничивания шунта трансформатора

1, а затем за счет изменения угла открытия тиристоров 2 и 9. Темп уменьшения сварочного тока задается сварщиком.

При апробировании на установке для плазменной сварки предлагаемое устройство функционировало нормально и показало высокую надежность в работе. При этом при возбуждении дуги

1 устройство обеспечивало плавное нарастание сварочного тоиа от 30 А до рабочего значения.

В момент „(Е ) через 0,5 мс относительно момента перехода напряжес ния на дуге (и тока) через ноль (фиг. 2) стабилизатор 15 дуги генерирует импульсы повьппенного напряжения, обеспечивая стабильное зажигание дуги в каждый полупериод при напряжении холостого хода не выше

70 В. С момента 6„(t ) по момент (t ) сварочный ток протекает через

Ц конденсатор 7 и дроссель 8, обеспегчивая устойчивую работу .устройства при малых сварочных токах благодаря отсутствию бестоковых пауз между ра- 4б ботой тиристоров. В момент t (k„) включается тиристор 9 (2), обеспечивая величину начального сварочного тока 30 А. Затем происходчт плавное изменение угла открытия тиристоров, так как изменение момента t (t.„) включения тиристоров происходит до тех пор, пока тиристоры не будут полностью открыты.

После этого сварочный ток меняется за счет изменения тока шунта подмагничивания трансформатора. Таким образом, обеспечивался диапазон плавного регулирования тока от 30 до

630 А. Начальный ток и значение сварочного тока могли быть установлечы любые в этом диапазоне.

В установившемся рабочем режиме (фиг. 3) тиристор 9 полностью открыт, а тиристор 2 включается в момент

1 Ъ обеспечивая таким образом компенсацию постоянной составляющей сварочно-. го тока. Момент 1, определяется напряжением управления, поступающим с

ПИ-регулятора 6 на вход блока управления 3.

Диапазон регулирования времени нарастания сварочного тока составлял от 0 до 20 с. Плавное нарастание сварочного тока предотвратило вып-лескивание металла из сварочной ванны в начале сварки и попадание его на вольфрамовый электрод и, следовательно, его интенсивный износ. Практически прекратился режим двойного дугообразования, благодаря чему уменьшился износ электрода и сопла.

Все это позволило увеличить ресурс работы вольфрамового электрода до перезаточки до 8 ч, а ресурс работы сопла — до 24 ч. Кроме того, отсутствие режима "двойного дугообразования" исключило попадание вольфрама с электрода в сварочный шов, что улучшило качество сварочного соединения.

В конце сварки сварочный ток плавно уменьшается от рабочего значения

"до 30 А. Сначала сварочный ток меняе ется за счет изменения тока шунта подмагничивания трансформатора, а затем — за счет изменения момента включения тиристоров 2 и 9 аналогично нарастанию тока при пуске.

Диапазон регулирования времени заварки кратера составлял от 0 до 20 с.

Это позволило улучшить формирование шва в конце сварки, благодаря чему отпала необходимость в последующей заварке дефектов, что важно при сварке кольцевых швов.

Таким образом, больш и диапазон регулирования тока (от 30 до 630 А), плавное регулирование тока в начале и конце сварки существенно расширили технологические возможности устройст- ва по сравнению с прототипом, а введение стабилизатора дуги позволило повысить устойчивость горения дуги и. стабильность процесса сварки, а также снизить напряжение холостого хода сварочного трансформатора до 70 В, что повышает безопасность работы.

1224117

Составитель Г.Чайковский

Техрец А.Алиев Корректор Е,Сирохман

Редактор А, Гулько

Заказ 1872/14 Тираж 1001 Подписное

ВКИИПИ 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