Способ управления дуговой обработкой

Способ управления дуговой обработкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к дуговой наплавке ленточными электродами износостойких и коррозионностойких поверхностей. Цель изобретения - увеличение стабильности проплавляющей способности дуги, горящей с конца ленточного электрода. Используют источник питания, имеющий сложную форму вольт-амперных характеристик (ВАХ) с возрастающим участком, которому предшествует пологопадающий (жесткий) участок. На возрастающем участке ВАХ расположена рабочая точка. Способ характеризуется текущим измерением амплитуды флуктуаций напряжения на дуге в сторону их уменьшения и фиксацией горизонтальной ветви ВАХ при значении напряжения, меньшем его номинального уровня на величину, незначительно превышающую амплитуду флуктуаций. Операции сложения сигналов и их сравнения м.б.выполнены, например, на операционных усилителях. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1547986 (51)5 В 23 К 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 . (21) 4291871/31-27 (22) 03.08.87 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (71) Мариупольский металлургический институт (72) С. В. Гулаков, Б. И. Носовский, В. Н. Матвиенко, А. Е. Рунов и В. Ю. Иастенко (53) 621.791.92(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1049211, кл. В 23 К 9/00, 1982.

Патон Б. Е. Технология электродуговой сварки плавлением. — М. — Киев, 1962, с. 327-331. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДУГОВОЙ ОБРАБОТКОЙ (57) Изобретение относится к дуговой наплавке ленточными электродами износостойких и коррозионно-стойких поверхностей. Цель изобретения — увелиИзобретение относится к области сварки и может быть использовано при .наплавке ленточными электродами износостойких и коррозионно-стойких поверхностей.

Целью изобретения является повышение качества широкослойной наплавки путем увеличения стабильности проплавляюшей способности дуги, горяшей с торца ленточного электрода.

На фиг. 1 показан характер изменения во времени напряжения и тока дуги при горении ее с торца ленточного электрода; на фиг. 2 — форма вольт-амперной характеристики (BAX) 2 чение стабильности проплавляюшей способности дуги, горяшей с конца ленточного электрода. Используют источник питания, имеющий сложную форму вольт-амперных характеристик (ВАХ) с возрастающим участком, которому пред шествует пблогопадаюший (жесткий) участок. На возрастаюшем участке

ВАХ расположена рабочая точка. Способ характеризуется текушим измерением амплитуды флуктуаций напряжения на дуге в сторону их уменьшения и фиксацией горизонтальной ветви ВАХ при значении напряжения, меньшем его номинального уровня на величину, незначительно превышаюшую амплитуду флуктуаций. Операции сложения сигналов и их сравнения м.б. выполнены, например, на операционных усилителях.

4 ил..

1 с возрастаюшим участком, на котором расположена рабочая точка А, и характер флуктуаций напряжения и тока дуги во времени; на фиг. 3 и 4 — фрагменты приведенной ВАХ и характер флуктуаций U и I при колебаниях рабочей точки только в пределах возрастаюшего участка и c заходом ее на пологопадаюшую (горизонтальную) ветвь соответственно.

Процесс горения дуги с торца ленточного электрода сопровождается периодическим переходом капель электрод . ного металла через дуговой промежуток которые могут его замыкать; перемеше154/986 в иями дуги по торцу ленточного электрода, сопровождающимися периодическими изменениями длины дугового промежутка при локальном оплавлении элек—

5 тора, и рядом других процессов, влияющих HQ стабильность во времени TIQ раметров режима наплавки. Из типичных диаграмм изменения напряжения на дуге и тока дуги во времени (фиг. 1) вид—

to что текущее значение этих пара.метров постоянно колеблется относительно номинального значения. Ампли—

1уды этих неуправляемых колебаний, Носящих случайньпi-характер, можно

Представить в виде переменных составляющих указанных параметров, сложенных с их номинальными значениями. Такие колебания называются флуктуацияи, а их величина характеризуется ,амплитудой флуктуации указанных параметров (U

Проплавляющая способность дуги 3B— .висит от угла наклона вольт-амперной характеристики. Для стабилизации про- 0 плавления точка А (фиг. 2), соответст1 вующая рабочему режиму, несмотря на, наличие флуктуаций всегда должна на— ходиться на возрастающем участке и не переходить на крутопадаюший при

35 .любом угле наклона возраставшего уча,стка. Дпя исключения такой возможно—

:сти вводят пологий участок характеристики, который располагают незначительно ниже номинального значения рабочего напряжения на данном режиме.

Однако из-за наличия флуктуаций рабо— чая точка А может выйти за пределы возрастающего участка и перейти на полОГий что также влияет на проплав ляющую способность дуги. Пля исключе— ния такой возможности положения пологого участка все время корректируют в зависимости от реальной величины флуктуаций в сторону уменьшения напряжения, Употреблять термины положительное и "отрицательное значения напряжения здесь нельзя, так как поляр. ность источника питания при наплавке

55 может меняться (наплавка на прямой или обратной попярности) . При этом ! значении напряжения одни и те же флуктуации могут иметь как отрица— тельную, так и положительную полярность. Таким образом, соблюдая выражение Uhoh (U H — И „, можно обеспечить условие перемещения рабочей точки только по возрастающей ветви BAX и тем самым обеспечить наиболее оптимальные условия протекания процесса широкослойной наплавки.

Для осуществления предложенного способа необходимо проводить текущий

KoHTpoJIb уровней напряжений U „,, Uy> и U и сравнивать их в специальном устройстве. Для измерения уровня флуктуаций напряжения в сторону их

y"såHüøåHèÿ выделяют переменную составляющую напряжения на дуге с помощью известных разделительных устройств (разделительного трансформатора, конденсаторного фильтра и т.п.), а затем с помощью однополупериодного выпрямителя выявляют флуктуации напряжения на дуге в сторону их уменьшения, амплитуду которых измеряют вольтметром амплитудных значений, К особенностям такого измерения. относится то, что при единичном всплеске напряжения на входе вольтметра на выходе его формируется сигнал такого же уровня. При этом измеренный уровень выходного сигнала поддерживается в течение 1-2 с ° Если за это время не поступят на вход вольтметра импульсы большей амплитуды, то напряжение на его выходе начнет уменьшаться до амплитуды максимального в данный момент времени импульсного сигнала на входе вольтметра, т.е. постоянная времени выходного сигнала вольтметра амплитудных значений соизмерима с временем существования сварочной ванны, составляя 10-50Х этого времени. Это дает возможность расширить пределы изменения повышения уровня горизонтального участка ВАХ без ухудшения качества широкослойной наплавки.

Таким образом, поскольку единичные выходы рабочей точки на горизонтальный участок ВАХ не приводят к ухудшению качества наплавки, они могут яв— ляться критерием расположения указанного участка ВАХ, так как при наплавке ленточным электродом время существования сварочной ванны 3-10 с, т.е. существенно больше периода колебаний параметров режима наплавки, частота колебаний которых единицы — десятки герц.

5 154

Операции сложения сигналов и их сравнения могут быть выполнены на . цифровых или аналоговых арифметичес. ких устройствах, на усилительных нелинейных элементах и другом оборудовании. Наиболее просто эти операции могут быть осушествлены на операционных усилителях, позволяюших производить операции сложения, сравнения и усиления контролируемых сигналов в аналоговой форме.

Пример. Осушествляли наплавку на обратной полярности ленточным электродом из стали 07Õ25Í13 сечени-, ем 0,5х50 мм под флюсом ОФ-10. В качестве источника питания использован выпрямитель ВДУ-1201, модернизированный введением положительной обратной связи по току дуги, что позволило сформировать показанную на фиг, 2 .вольтамперную характеристику ВАХ, В схеме модернизированного выпрямителя предусмотрена возможность регулирования уровня расположения горизонтального участка ВАХ. Угол наклона возрастающего участка ВАХ установлен равным 5 мВ/А. Параметры режим наплавки:

30 В; Т g = 500-550 А; Uq — — 10м/ч

Проплавляюшую способность дуги оценивали по известной методике, заключаюшейся в расплавлении экранируюшей прислойки в виде клина из порошка

СаСОЗ, скрепленного жидким стеклом .с углом при вершине 10 и высотой

1,5 мм, расположенной на поверхности, подвергаемой наплавке. Критерием оценки была длина переплавленного дугой клина (L ), т.е. расстояние от

Кп его вершины до места появления первого дефекта. Проплавляюшая способность дуги увеличилась на 15-207 (длина переплавленного клина выросла с 57-59 до 65-68 мм) °

Таким образом, предложенный способ наплавки позволяет повысить качество наплавочных работ при высокой произ7986 6 водительноСти процесса, расширить номенклатуру наплавляемых изделий, что существенно повысит срок их службы, снизить трудозатраты на ремонтных

5 операциях за счет уменьшения количества дефектов в наплавляемом слое.

Для гарантированной устойчивости горения дуги наиболее низкое положение пологого участка должно быть ограничено величиной 1,03 (U + Ц„), где U — анодное напряжение столба дуги; U — катодное напряжение столба дуги. В этом случае при выходе рабочей точки на пологий участок хотя и снизится проплавляюшая способность дуги, процесс не прервется.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ управления дуговой обработкой, преимушественно наплавкой ленточным электродом, при котором процесс ведут от источника питания, 25 вольт-амперная характеристика которого содержит несколько участков с разl личными углами наклона, крутопадаюшими при зажигании дуги и возрастаюшими в области рабочих токов, угол которой изменяется в зависимости от режима работы, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения стабильности проплавляюшей способности дуги, крутопадаюший и возрастаюший участки характеристики соединяют пологим участком, который располагают ниже номинального значения напряжения источника Uö для данного режима на расстоянии, незначительно превьппаю40 шем величину флуктуаций напряжения на дуге Uyp в сторону уменьшения относительно его номинального значения, для чего непрерывно измеряют величину указанных флуктуаций и корректиру45 ют уровень пологого участка в соответствии с полученным результатом.

1547986

3нОН д аул

1547986

r. V8

ЮУИЫЯ

Унои

Составитель E. Сомова

Редактор О. Юрков ецкая Техред Д. Олийнык Корректор T. Малец

Заказ 102 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101