Способ автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой

Способ автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для программного управления процессом сварки плавящимся электродом с поперечными колебаниями его поперек стыка. Цель изобретения - повышение качества формирования сварного соединения. Для этого электроду сообщают поперечные колебания и управляют скоростью подачи электрода по заранее рассчитанной программе. В ней учитывают профиль разделки кромок, амплитуду, частоту и форму колебаний, а также заданную скорость подачи электрода, из которой вычитают -переменную составляющую, определяемую с учетом профиля разделки и параметров колебаний. Программа компенсирует отклонения фактической скорости подачи электрода, обусловленные изменением расстояния от мундштука горелки до поверхности изделия в процессе колебаний . Изобретение позволяет повысить точность стабилизации тока сварки путем программной компенсации отклонений скорости подачи электрода. 5 ил, СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЛАДИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

<„SU „„ 1 704978 А1 (51)5 В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЛ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР -:.<. ." ., .

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ” ""- - . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746587/27 (22) 09.10.89 (46) 15.01.92. GIoa. hh 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования (72) В.П.Габрусено« (53) 621.791.75/03(088.8) (56) Лебедев А.В. Управление скоростью подачи электродной проволоки при механизированной дуговой сварке вертикальных швов. — Автоматическая сварка, 1986, N 3, с.34 — 38. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

УГЛОВЫХ ШВОВ И ШВОВ С РАЗДЕЛКОЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначенодля программного управления процессом сварки плавящимся электродом с поперечными колебаниями

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для автоматизации сварочных процессов и может быть использоваНо в управлении процессом дуговой сварки плавящимся электродом с поперечными колебаниями, Известен способ сварки угловых шооо и шоов с разделкой с поперечными колебаниями электрода.

Данный способ позволяет, варьируя Il3раметрами колсбаний, дозировать коли ество вводимого в шов тепла и. тел самым, регулировать форму шва.

Однако при использооонии данного способа изменение расстояния от мундштука горелки до поверхности стыка, обусловего поперек стыка. Цель изобретения — повышение качества формирования свар11ого соединения. Для этого электроду сообщают поперечные колебания и управляют скоростью подачи электрода по заранее рассчитанной программе, В ней учитывают профиль разделки кромок, амплитуду, частоту и форму колебаний, а также заданную скорость подачи электрода. из которой вычитают переменную составляющую, определяемую с учетом профиля разделки и параметров колебаний. Программа компенсирует отклонения фактической скорости подачи электрода, обусловленные изменением расстояния от мундштука горелки до поверхности изделия в процессе колебаний. Изобретение позволяет повысить точность стабилизации тока сварки путем программной компенсации отклонений скорости подачи электрода. 5 ил, ленное поперечными колебаниями электрода, приводит к изменению фактической скорости подачи электрода в зону сварки. а следовательно, пульсации сварочного тока.

Это, в свою очередь. приводи к нарушечию условий переноса металла и увеличению разбрыз1иоа11ия.

Известен способ автоматической сворки угловых шоов и швов с разделкой с поперечными колебаниями, и ри которол1 скорость подачи э lo«Tpof)l изменяюг В зависимости от величины свароч1<ого тскэ.

Этот спосс<б, Выбран11ь1й В кач ство ои j) JTo типа. позооляет сни ить Ilóll,;oö.; 1 .Ворочного тока и тем самым улучшить фс1 л ированиа шва и снизить рэзбрызгиоа « с.

1704970

a

2 с,.гл ад.

dls t и

ctg — при

dt 2

-R

«ЬН

55

Недостэтко л дан.".Ого способа является то, что он не позволяет полносгью стабилизировать сварочный ток. а следовательно, максимально улучшить фор.лирование шоа и добиться l.:.;íèëÿëüt ñãî разбрызгивания.

Это обьясняется те л, что л|обэя система подачи электрода с обратной связью по току сварки обладает постоянной времени, следовательно, существует запаздывание глежду изменением скорости подачи электрода и оызоэвши л его изменением сварочного тока, что не позволяе полностью исключить пульсации тока, особенно на оысоких частотах колебаний электрода.

Цепь изобретения — улучшение качества формирования сварного шва и снижение разбрызгивания металла путем повышения стабильности сварочного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой, при котором электроду сообщают поперечные колебания и управляют скоростью подачи электродов, задают постоянную составляющую скорости подачи электрода в соответствии с заданным режимом сварки, рассчитывают переменную составляющую скорости подачи электрода по соотношению где S(t) — закон поперечных колебаний электрода, учитывающий форму, амплитуду и частоту колебаний;

a — угол раскрытия кромок стыка; ш — круговая частота колебаний электрода, и управляют скоростью подачи электрода по разности постоянной и переменной составляющих cKGpocTtt подачи электрода.

Изобретение отл г-:эется от прототипа тем, что управление скорос1ью подачи электрода осуществляют по заранее рассчитанной зависимости. в которой учитывают форму поперечного сс- ения стыка и характеристики колебаний электрода.

Управление скоростью подачи электрода по заранее расс «.ганной зависимости с учетом формы сечения стыка и характеристик колебаний позволяет полностью скомпенсировать отклонения скорости подачи электродз, обусловленныеа поперечными ко10

45 лебаниями, а следовательно, получить высокую стабильность соэро IHoco тока, В сво1о очередь, стабилизация сварочного тока позволяет снизить разбрызгивание глетэллэ и зэ счет улучшения условий переноса электродного металла о ванну улучшить формирование сварного шоэ.

На фиг,1 представлена схема, поясняющэл способ; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие способ при треугольных колебаниях электрода; на фиг,З вЂ” блок-схема устройства, реализующего способ: на фиг,4 — диаграммы, поясняющие способ при синусоидальных колебаниях электрода; на фиг.5— схема, поясняющая закон изменения вылета электрода.

Нэ фиг.1 — 5 приняты следующие обозначения: A — амплитуда колебаний электрода:

f — частота колебаний электрода; а — угол раскрытия кромок стыка; S(t) — закон колебаний электрода; Н вЂ” расстояние QT мундштука горелки до поверхности стыка (вылет электрода); S — путь, пройденный при колебаниях; Vn — скорость изменения вылета электрода, обусловленная поперечными колебаниями; Vn — скорость подачи электрода:

Ч»ф — эффективная скорость,,подачи электрода; I« — сварочный ток; U, — выход датчика колебаний горелки; 0зх — выход задатчика скорости подачи электрода: Uppp — сигнал коррекции скорости подачи электрода; Ung- суммарный сигнал задания скорости подачи электрода.

Согласно предлагаемому способу сварочной голооке 1 (фиг.1) сообщают поперечные колебания относительно стыка 2. При этом происходит изменение расстояния Н от мундштука горелки 1 до поверхности стыка 2, скорость которого зависит от параметров колебаний и угла а раскрытия кромок стыка 2. Изменение расстояния H приводит к изменению фактической скорости подачи электрода V»q относительно заданной скорости подачи Чл на величину

Таким образом. эффективная скорость подачи электрода равна

Следовательно, эффективная скорость подачи электрода Vn отличается от заданной скорости Ч (обычно Vn = сопя), что приводит к пульсации сварочного тока о процессе сварки с колебаниями и. кэк ре1704978 положный по фазе величине скорости изл1енения вылета электрода (фиг.4, график Чи), В результате на входы сул1матора 4 поступают два сигнала: уставга на скорость подачи

5 электрода, соответствующая режиму сварки (фиг.4, график Uar), и сигнал коррекции скорости подачи электрода (фиг,4, график 0 ор).

В сумматоре 4 п роисходит сложение этих сигналов и на вход блока 6 управления

10 электродвигателя подающего механизма 7 поступает задание на скорость подачи элек. трода (фиг.4, график U> ). Подающий механизм 7 реализует заданный закон подачи электрода, в результате чего получают по15 стоянную фактическую скорость подачи электрода (фиг.4, график Чп ф), что обеспечивает высокую стабильность тока сварки (фиг.4, график! св).

Величина и знак отклонения скорости

20 подачи проволоки от постоянного ее значения при поперечных колебаниях электрода зависят от профиля стыка, амплитуды А, частоты f и закона S(t) колебаний электрода.

Из фиг.5 видно, что для каждого мол1ен25 та времени с величина вылета Н равна

30 Величина дополнительной скорости Чн подачи, обусловленной изменением вылета . Н,равна

35! Чи I = — (= — ctg — (4) idK (dlS t i а

dt I dt 2

С учетом того, что при "набегании" электрода на кромку стыка фактическая скорость подачи электрода увеличивается, а при

40 уходе электрода от кромки — уменьшается, дополнительная скорость подачи с учетом знака равна зом.

Колебатель 1 горелки сообщает элект- 45 роду колебания заданной формы, например. наиболее распространенной синусоидальной (фиг.4, график S). В программатор 3 вводят информацию о профиле стыка (угол а раскрьпия кромок) и характе-. 50 . ристики колебаний электрода (амплитуда Л, частота f и закон колебаний S(t). Кроме того, D программатор 3 поступает сигнал с выхода 2 колебаний горелки (фиг.4, график 0 ) для синхронизации работы программатора 55

3 с фазой колебаний электрода.

На выходе t.ðoãðàëtìàòoðà 3 появляется сигнал коррекции скорости подачи (фиг.4, график Urop). равный по форме. но противоо<в<—

2 и

dls t I а

ctg — при

dt 2

Z

2 (5)

dlS t I Q

ctg ApH

dt 2

-л «<ю <2;т, з г зультат, к повышению разбрызгивания и ухудшению формирования шва. Для сохранения равенства зффектив",îé и заданной скоростей, из выражения (2) вычитают вы ражение (1). Например; при треугольных колебаниях горелки (фиг.2, график $) скорость Чи изменения вылета электрода имеет вид, представленный на графике Ч (фиг.2а), В результате при постоянной скорости подачи электрода (фиг.2а, график Ч ) эффективнаяскорость подачи имеет форму графика Ч эф на фиг.2а. При этом в сварочном токе присутствуют пульсации (фиг.2а, график I co).

При тех же треугольных колебаниях горелки(фиг.2б, график S) и законе изменения скорости Чи(фиг.26, график Чи) задание скорости подачи электрода Чп с учетом величины Чн (фиг.2б, график Vn) позволяет получать постоянную эффективную скорость Члэ подачи (фиг.2б, график Чп ф). а следовательно, стабилизировать сварочный ток (фиг.2б, график lc>).

Один из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ, содержит колебатель 1 горелки, соединенный с датчиком 2 колебаний горелки. программатор 3, на первый вход которого поступает сигнал с выхода датчика 2 колебаний горелки, а на второй, третий, четвертый и пятый входы --соответственно величины амплитуды А колебаний горелки, частоты f колебаний горелки, угла а разделки кромок и закон S(t) колебаний горелки, выход котороr0 соединен с первым входом сумматора 4, на втооой вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 5 скорости подачи электрода, блок 6 управления приводом подачи электрода. вход которого соединен с выходол сумматора 4, а выход — с двигателем подающего механизма 7. Питание электросварочной дуги осуществляют от сварочного источника 8.

Устройство работает следующим обраН = (А — 15 (т) t)ctg . (3) Величины А и f появляются после раскрытия закона колебаний электрода S(t) и дифференцирования. Наприл ер, для наиболее распространенного случая синусоидальных колебаний электрода S(t) = А sin(on) фоомула (5) принимает вид

1704978 о<в<— г

2ЛЛ f ctg —, I cos (N t ) I »»p»» а

z

2 ч»= <в<л — 2ЛИ I ctg — I cos (И») }при а

«л < <со < 2л 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

dls t l а дс ctg7, ч " о (и) = — — ит.д.

hcpк<в <-ж

30 н =

Испытания предлагаемого способа проводятся при сварке тавровых соединений с использованием роботизированного технологического ко«лплекса для дуговой сварки типа РТКД-1, Сварка образцов производится в нижнем положении. Размеры шоов контролируются по макрошлифам: определяют глубину h и ширину Ь провара, а также высоту усиления у. Затем вычисляют средние квадратические отклонения глубины, ширины прооара и высоты усиления, соответственно п(Ц o(bj иo(yj.

Отклонения размеров оценива»отся в относиталь»»»»х единицах

Разбрызгивание электродного металла оценивается по коэффициенту набрызгиванил К»», равному отношени»о «ласс брызг и иэрасходова»»ной электродной проволоки.

Сравниваются доа способа с синусоидальными колебания«ли электрода: с использованием пода»ощего механизма с обратной связью по току сварки (прототип) и r одающего механизма с пульсирующей подачей электрода (предлагаемый способ).

Сварка производится электродной проволокой ти ла Со08Г2С, диаметром 1,2 мм о среде

СО2. Амплитуда колебаний горелки А = 3 мм. частота колебаний горелки f =-2 Гц. Точность ведения горелки по стыку роботом ++ 0.5 мм.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа заклю5 чается в снижении поз.ерь электродного металла на разбрызгивание при сварке с колебаниями угловых швов и швов с разделкой.

Способ автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой, при котором электроду сообщают поперечные колебания и

15 управляют скоростью подачи электрода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества формирования сварного шва и снижения разбрызгивания металла путем повышения стабильности сварочного тока, 20 задают постоянную составляющую скорости подачи электрода в соответствии с заданным режимом сварки, рассчитывают переменную составляющую скорости подачи электрода по соотношению

; Ж

ctg — при

dt 2 — Л<В<2Л

35 где S(t) — закон поперечных колебаний электрода, учитывающий форму, амплитуду и частоту колебаний; а- угол раскрытия кромок стыка;

4p N- круговая частота поперечных колебаний электрода, и управляют скоростью подачи электрода по разности постоянной и переменной составляющих скорости подачи электрода.

1704978

1704978

Ь

Vn

Щг. 2

1704978

0nz

Составитель В.Габрусенок

Реда кто р И. Каса рда Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M,Äåë.÷èê

Заказ 153 Тираж Поднисное

ВИИИПИ Государственного ко: гитета оо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

113035. Москва. Ж-35, Рэушская на6„4/5

Произвощ:твенно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 10J