Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и устройство для его осуществления

Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области технологических процессов, в частности к сварке в среде активных газов с короткими замыканиями дугового промежутка. Изобретение позволяет повысить производительность труда за счет сокращения длительности короткого замыкания. Сущность изобретения заключается в том, что дуговую сварку плавящимся электродом ведут с помощью источника питания, содержащего сглаживающий дроссель. Перед коротким замыканием производят кратковременное снижение тока. В момент начала короткого замыкания сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи за счет шунтирования сглаживающего дросселя активным сопротивлением секционированного резистора . К моменту разрыва перемычки жидкого металла вновь снижают сварочный ток. В тот же момент включают в сварочную цепь сглаживающий дроссель, а секционированный резистор, соответственно , отключают 2 с.п. и з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л 4 О

СО(ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ)(РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (т) 4 В 23 К 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4017219/31-27, (22) 16.12.85 (46) 15.05.87. Бюл. N - 18 (71) Томский политехнический институт им.С.M.Êèðoâà (72) И.И.Заруба, !О.Н.Сараев, А.Ф.Князьков и А.К.Тимошенко (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1058171, кл. В 23 К 9/09, 1980.

Авторское свидетельство СССР

)1 951810, кл.В 23 К 9/16, 1979. (54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области технологических процессов, в частности к сварке в среде активных газов с короткими замыканиями дугового промежутка. Изобретение позволяет повысить производительность труда за счет сокращения длительности короткого замыкания. Сущность изобретения заключается в том, что дуговую сварку плавящимся электродом ведут с помощью источника питания, содержащего сглаживающий дроссель. Перед коротким замыканием производят кратковременное снижение тока. В момент начала короткого замыкания сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи за счет шунтирования сглаживающего дросселя активным сопротивлением секционированного резистора. К моменту разрыва перемычки жидкого металла вновь снижают сварочный ток. В тот же момент включают в сварочную цепь сглаживающий дроссель, а секционированный резистор, соответственно, отключают 2 с.п. и з.п. ф-лы, 2 ил.

1310140

Изобретение относится к тех»ологическим процессам, в частности к сварке в среде активных газов с короткими замыканиями дугового промежутка. 5

Целью изобретения является повышение производительности процесса сварки за счет сокращения длительности короткого замыкания.

На фиг.l представлена циклограмма изменения сварочного тока; на фиг.2принципиальная электрическая схема силовой части устройства.

Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка заключается в том, что его реализуют от источника постоянного тока, содержащего сглаживающий дроссель, при этом производят кратковременное с»ижение тока перед коротким замыканием и к моменту разрыва перемычки, причем сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи в момент начала короткого замыкания и вновь включают в момент окончания кратковременного

25 с»иже»ия тока к моменту разрыва перемычки, а также в момент начала короткого замыка»ия в сварочную цепь включают секцио»прованный резистор и отключают его в моме»т начала кратковреме»н»го сниже»ия тока к монументу разрыва перелеты»к».

Устройство для электродугово» сварки с короткими замыканиями дугового промежутка (фиг.2) содержит ис35 точи»к постоянного тока 1, силовой тиристор 2, коммутирующий 3 и сгла— живающий 4 дроссели, включенные последовательно в сварочную цель, коммутирующий конденсатор 5, который через первы» îлокируюший диод 6 и зарядный дроссель 7 подключен параллельно фильтрующему конде»сатору 8, а через вспомогательный тиристор 9 параллельно коммутирующему дросселю

3, первый секцио»ирова»ный резистор

10, подключен»ый параллельно последователь»о соеди»е»ным силовому тиристору 2 и коммутирующему дросселю

3, первый шунтирующий диод 11 и импульсный фильтр, образованный последовательно соединенными дополнительным тиристором 12 и фильтрующим конденсатором 8, схему управления 13, последовательно соединенные тиристор 14 и второй секционированный резистор 15, которые через сглаживающий дроссель 4 подключены параллельно силовому тиристору 2, второй блокирующий диод 16, анод которого соединен с анодом тиристора 14, а катод с плюсом источника постоянного тока I, и второй шунтирующий диод

17, подключенный параллельно второму секционированному резистору 15 в обратном направлении протекания тока короткого замыкания.

На фиг.l и 2 приняты следующие обозначения: выход 1 и П схемы управления — по данным выходным каналам осуществляется выключение сварочного тока и тока короткого замыкания; выход Ш схемы управпения по данному выходному каналу производится включение сварочного тока после окончания кратковременного снижения тока к моменту разрыва перемычки; выход IY схемы управления по данному вых. дному ка»алу производится включе»ие цепи протекания тока на интервале короткого замыкания, минуя сглаживающий дроссель; выход У схемы управления — по данному входу осуществляет< я ее подключение к дуговому промежутку; длительность паузы в протекании сварочного тока к моменту разрыва перемычки; длительность дозирования энергии плавления электрода; длительность паузы перед л коротким замыканием; — сваРки1

Т„ — ток паузы; ток короткого замыкания.

Пример. Выполняют автоматическую сварку неповоротного стыка трубопровода Д 1400 мм в среде углекислого газа методом сверху-вниз проволокой марки Св-08Г2С диаметром

1,0 мм. Скорость подачи электродной проволоки составляет 360 м/ч, сварочный ток 160-165 А, напряжение на дуге 21 — 22 В, скорость сварки 20 м/ч, амплитуда поперечных колебаний электрода 8 мм. Питание дуги осуществляют со сварочного выпрямителя ВС-300.

При горении дуги электрод интенсивно оплавляется, при этом образующаяся капля жидкого металла смещается на боковую поверхность электрода под действием сил реактивного давления паров испаряющегося металла.

Э

После истечения (8-10)10 с момента возбуждения дуги сварочный ток снижает до 20-40 А, что значительно

1310! 40

Гп1Гкает силы реактивного давления паров испаряющегося металла, оттесняющих каплю электродного металла на боковую поверхность электрода, и давление дуги на сварочную ванну. 5

Создание таких условий приводит к значительному сокращению дугового промежутка за счет движения капли, стремящейся занять соосное расположение с з.зектродом вследствие непре- 1Р рынной подачи электрода и движения металла сварочной ванны, стремящегося заполнить кратер под электродом.

Вследствие перечисленных взаимонаправленных движений в первый момент 15 короткого замыкания между каплей и сварочной ванной образуется устойчивая перемычка, достигающая размеров диаметра капли в начале короткого замыкания. При этом по началу корот- 2Р кого замыкания сглаживающий дроссель выключают иэ сварочной цепи. Это приводит к значительному увеличению скорости нарастения тока короткого замыкания, который с небольшой постоянной времени, обусловленной суммарным активно-индуктивным сопротивлением сварочной цепи, возрастает от минимального значения тока паузы до пикового, определяемого соотноше- ЗР нием напряжения холостого хода источника и суммарного омического сопротивления сварочной цепи. Резкое увеличение тока короткого замыкания приводит к увеличению электродинамической силы, направленной от электрода к сварочной ванне и стремящейся ускорить переход электродного металла в сварочную ванну за счет действия сил пинч-эффекта по линии рас- 40 плавления электрода. Это приводит к сокращению длительности короткого замыкания с (4-5)10 с (средняя дли-3 тельность короткого замыкания при наличии в цепи протекания тока сгла- 45 з живаюшего дросселя) до (1,5-2) 10 с.

Сокращение длительности короткого замыкания позволяет при неэначите"Ib ном напряжении холостого хода увеличить подачу электродной проволоки 5р до 420 м/ч. Среднее значение сварочного тока возрастает при этом до

175-)80 А, что приводит к увеличению производительности процесса сварки на 15-177. при высокой стабильности 55 процесса.

При достижении критических размеров перемычки между сварочной ванной и нерасплавленной частью электрода (1 = 6-8 В) сварочный ток резко снижают до величины 20-40 А на длитель3

-6 ность (200-400) 10 с (указанная длительность обозначена на фиг.I через ь, ). По истечении длительности сварочный ток вновь увеличивают.

При этом в цепь протекания тока включают сглаживающий дроссель, наличие которого повышает эластичность дуги и устойчивость ее горения на интервале плавления электрода и снижения тока перед коротким замыканием t„ (ôHã.1).

В случае ведения процесса сварки на значительных плотностях тока (при средних сварочных режимах свыше 230-250 А), которые требуют соответствующего повышения напряжения холостого хода источника питания, в целях, исключения перегрузок по предельно допустимому значению тока через полупроводниковые элементы устройства в сварочную цепь в момент начала короткого замыкания включают секционированный резистор величиной

0,03-0,05 Ом и выключают его в момент начала кратковременного снижения тока к моменту разрыва перемычки. При этом также обеспечивается высокая скорость нарастания тока короткого замыкания, сокращение длительности короткого замыкания и повышение производительности процесса.

Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующим образом.

В процессе сварки, по началу короткого замыкания, схема управ— ления 13 вырабатывает управляю щее воздействие которое через Я выходной канал поступает на открытие тиристора 14. При этом в сварочной цепи протекает ток короткого замыкания по цепи (+)I электрод- изделие — 14-15-3 -(-)1 (интервал 2-3, фиг. 1) .

В момент разрыва перемычки, при достижении ею критических размеров (фаза 3, фиг.I), схема управления 13 вырабатывает управляющее воздействие, которое через 1 и II выходные каналы поступает на тиристоры 9 и 12.

В исходном состоянии конденсаторы

5 и 8 были заряжены с полярностью, указанной на фиг.2. Поэтому при открытии тиристоров 9 и 12 в первый момент по цепи верхняя обкладка 59 — 17-14- l б-12-8 — )игкняя обкладка 5

1 3 1 ) 1 4 () По сравнению с бл ове|м бъектом20

После окончлн).я длительности до э пров а ния .- ек т !) одл на интервале . 1л за,. фн; . 1 схем:I управления грлнл,.>щее воздей< -:, к: н,. 1 ) П выходным каHcI. „) . включение тирис-.оров, .. " ) с тветствующее выключ . ;, силн °, тиристорл 2. Про— цессы, протек,1ющие при этом, про гев кают аналоги«)II. описанным. С момента выключения силового тиристора 2 в сварочной цепи I. ðëòåêàåò ток паузы (интервал 5-6, ф)гг.l). Ha данном интервале скорос †.ь плавления электрода резко падает и вследствие непрерывной подачи электрода движения капли расплавленного металла, с-ремящейся занять соссн е с электродом положение, и встречного движения металла сварочной ванны происходит принудительное короткое замыкание.

50 протекает обратныи гок, который приводит к выключению тиристора 14, и далее происходит перезаряд конденсатора 5 по цепи верхняя обкладка 59-3 — нижняя обкладка, а конденсатора 8 по цепи (+) 1 — 12-8-(†)1. Полярность на конденсаторах 5 и 8 в конце перезаряда устанавливается противоположной, указанной нл фиг.2. После )О окончания перезарядл конденсаторов

5 и 8 тиристоры 9 и 12 переходят в непроводящее состояние. С этого момента происходит восстановление полярности, указанной на фиг.2, на конденсаторах 5 и 8 по цепи нижняя обкладка 5-8-6-7 — верхняя обкладка

5. С момента выключения тиристора

14 сварочный ток ограничивается на уровне тока паузы, определяемого величиной активного сопротивления резистора 10. Ток на данном интервале (3-4, фиг.!) протекает по цепи (+)1 — электрод — изделие — 10-(†)1.

После окончания длительности

25 паузы,(фиг.l) схема управления 13 вырабатывает управляющее воздействие, которое через 1!! выходной канал обеспечивает открытие силового тиристора 2. С этого момента сварочный гок протекает по цепи (+)1 — дуга

-4- -2- 3-(.-)1 (интервал 4-5, фиг.l).

llа указанном интервале сварочный ток протекает через сглаживающий дроссель, что обеспеч) влет высокую устой- 35 чивость процесса сварки и хорошую эластичность свар .-,ной дуги. прототипом исп >ль овлние пред.,);II аемого способа сварки и устройства цля его реализации позволяют повысить производительность процесса сварки при неизменном напряжении хо лостого хода зл счет увеличения скорости подачи электродной проволоки, поскольку сокращение длительности короткого замыкания приводит к уменьшению длительности всего микроциклл плавления и переноса электродного металла.

Снижаются требования к квалификации сварщика при работе нл полуавтоматах, так как повышается устойчивость процесса сварки вследствие снюкения длительности короткого замыкания. Кроме того, повышается производительность сварочно-монтажных работ за счет использования больших диаметров электродной проволоки, так как создание условий для ускоренного развития контакта между каплей и сварочной ванной позволяет переносить капли большего размера.

Фо р м ул а и з о б р е т е н и я

1. Способ дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, осуществляемый от источника постоянного тока, содержащего сглаживающий дроссель, при котором производят кратковременное сн)гкение тока перед коротким замыканием и к моменту разрыва перемычки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности процесса сварки за счет сокрашения длительности короткого замыкания, сглаживающий дроссель выключают из сварочной цепи в момент начала короткого замыкания и вновь включают в момент окончания кратковременного снижения тока к моменту разрыва перемычки.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что в момент начала короткого замыкания в сварочную цепь включают секционированный резистор и отключают его в момент начала крлт— ковременного снижения тока к моменту разрыва перемычки.

3. Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, содержлщее источник постоянного тока, силовой тиристор, коммутирующий и сглаживающий дроссе1310140

Составитель В.Пучинский

Техред В. Кадар

Корректор М. Пожо

Редактор A.Ãóëüêo

Заказ 1850/11 Тираж 976

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 ли, включенные последовательно в сварочную цепь, коммутирующий конденсатор, который через первый блокирующий диод и зарядный цроссель подключен параллельно фильтрующему конденсатору, а через вспомогательный тиристор — параллельно коммутирующему дросселю, пердый секционированный резистор, подключенный параллельно-последовательно соединенным силовому тиристору н коммутирующему драсселю, первый шунтирующий диод и нмпул"."ньй фильтр, образован ий последога-,е .Líî ".оел:-." енным:-; д-." полни ельн .мь н;..":.с"t рами и фил т-рующим конденсатором, а также схему управления, о т л и ч а ю щ е е с я

I тем, что, с целью повышения производительности процесса сварки за счет сокращения длительности короткого замыкания, в устройство дополнительно введены второй блокирующий диод, второй шунтирующий диод, а также последовательно соединенные тиристор и второй секционированный резистор, которые через сглаживающий дроссель подключены параллельно силовому тиристору, причем анод тиристора через второй блокирующий диод подключен к плюсу источника постоянного тока, а вт pnA:"åêLèîhèðñванный резистор запп:.ирован в обратном направ ленин полупроводниковым дно, дом.