Синергетический сварочный дроссель сагирова

Синергетический сварочный дроссель сагирова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к синергетическому оборудованию для механизированной дуговой сварки на постоянном токе плавящимся электродом в процессах с короткими замыканиями дугового промежутка . Сущность изобретения: дроссель для повышения качества, производительности и расширения области применения сварки формирует оптимальную по технологическим свойствам форму кривой тока, реализуя соответствующие программы оптимизации в течение цикла и пбрядок их чередования в процессе сварки в зависимости от действующих возмущений. В сварочном дросселе с сердечником броневого типа с зазором и силовой обмоткой, включенной последовательно в сварочную цепь, сердечник выполнен из двух половин, собранных из сердечников стержневого типа с разрезами посередине. При этом образованы по два одинаковых зазора из неферромагнитных материалов в каждой половине, причем зазоры второй половины больше первой и средние линии этих зазоров совпадают . 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr>s В 23К 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) гь, Ц ,,1,Ф, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4933696/08 (22) 05.05.91 (46) 23,04.93. Бюл, М 15 (76) Х.Н,Сагиров (56) Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М,: Машиностроение, 1974, с,176-177.

Патент ФРГ N 1179656, кл, 21 Д 56/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1087282, кл, B 23 К9/00.

Луппов Е,П. и др. Расширение возможностей полуавтоматической сварки в углекислом газе металла малых толщин.—

Сварочное производство, 1984, М 9, с.13, 14. (54) СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СВАРОЧНЫЙ

ДРОССЕЛЬ САГИРОВА (57) Изобретение относится к синергетическому оборудованию для механизированной дуговой сварки на постоянном токе

Изобретение относится к синергетическому оборудованию для механизированной дуговой сварки на постоянном токе плавящимся электродом.

Целью изобретения является устранение укаэанных недостатков и.повышение качества сварки, производительности и расширение области применения процесса сварки с к.з, путем самонастройки дросселя в процессе сварки на оптимальную форму кривой тока, На фиг.1 изображен синергетический сварочный дроссель в разрезе, общий вид; на фиг.2 — осциллограмма процесса сварки с синергетическим управлением.

„,5U «„1811455A3 плавящимся электродом в процессах с короткими замыканиями дугового промежутка. Сущность изобретения: дроссель для повышения качества, производительности и расширения области применения сварки формирует оптимальную по технологическим свойствам форму кривой тока, реализуя соответствующие программы оптимизации в течение цикла и порядок их чередования в процессе сварки в зависимости от действующих возмущений. В сварочном дросселе с сердечником броневого типа с зазором и силовой обмоткой, Bvnioченной последовательно в сварочную цепь, сердечник выполнен из двух половин, со- бранных иэ сердечников стержневого типа с разрезами посередине. При этом образованы по два одинаковых зазора из неферромагнитных материалов в каждой половине, ) причем зазоры второй половины больше первой и средние линии этих зазоров совпадают. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дроссель (фиг.1) содержит броневой ферромагнитный сердечник с силовой обмоткой 1 на стержне, собранный из двух сердечников стержневого типа 2 и 3, имеющих разрез посредине. В сердечнике 2 имеются два одинаковых зазора 4 из не ферромагнитных материалов, а в сердечнике 3 — зазоры 5, при этом зазоры 5 больше 4 и средние линии 6 этих зазоров совпадают, Между сердечниками 2 и 3 проложена не ферромагнитная прокладка 7, ослабляющая магнитное влияние сердечников друг на друга. Для выравнивания усилий сжатия частей сердечников 2 и 3 проложены проклад1811455

30 дуги

40

55 ки 8, Сжатие производится лентой 9 с помощью стягивающего винта 10.

Синергетический сварочный дроссель работает следующим образом, При сварке плавящимся электродом с периодическими к.з, дугового промежутка на процесс действуют возмущения по параметрам режима, состоянию сварочных материалов, геометрии сварного соединения, расположению сварочной горелки относительно соединения, поэтому при сохранении периодичности процесса с циклом

"короткое замыкание — горение дуги". его параметры постоянно изменяются, поэтому изменяются энергия плавления конца электрода и размеры капель жидкого металла, переносимых с конца электрода в сварочную ванну, действие электродинамических сил во время к.3, и газодинамический удар от электрического взрыва при разрыве перемычки между электродом и сварочной ванной. оказывающий основное воздействие на сварочную ванну, околошовные выплески металла сварочной ванны, формирование шва и разбрызгивание металла, Поэтому для оптимизации сварки необходима такая динамическая система сварочного поста, которая реагировала бы на, текущие параметры процесса, воздействовала на процесс и приводила его к вынужденной организации по определенной вероятностной модели. Функции организации процесса по вероятностной модели выполняет синергетический сварочный дроссель, делая оборудование сварочного поста и сварку синергетическими. Для этого осуществляют программирование дросселя;

1. Ограничивают по максимуму диапазон длительностей кратковременных к.з, для осуществления переноса капель малых размеров при оптимальной форме кривой сварочного тока. С этой целью устанавливают в одном из сердечников стержневого типа малую величину зазоров (фиг.1, зазоры 4) и программируют параметры процесса: — низкие скорости нарастания тока к.з.; — наибольшую амплитуду тока кратковременных к.з.; — низкие скорости спада тока горения дуги после к.з.

Малые зазоры 4 в одной половине дросселя выбирают такими, чтобы обеспечивать ее насыщение при наибольшей амплитуде тока к.з., начиная с момента превышения верхнего предела максимальной длительности кратковременных к.з. В этом случае полная индуктивность дросселя в диапазоне кратковременных к.з. будет наибольшей.

2. Ограничивают по максимуму диапазон длительностей длительных к.з. для осуществления переноса капель больших размеров при оптимальной форме кривой сварочного тока, Для этого устанавливают в другом сердечнике стержневого типа большую величину зазоров (фиг.1, зазоры 5) и программируют параметры процесса: — низкие скорости нарастания тока к.з., по п.1: — повышенные скорости нарастания тока к.з.; — наибольшую амплитуду тока длительных к.з„ вЂ” повышенные скорости спада тока горения дуги после к.з.; — низкие скорости спада тока горения дуги, по п.1, после повышенных, Большие зазоры 5 во второй половине дросселя выбирают такими, чтобы она не насыщалась при сварке во всем диапазоне амплитуд тока выбранного диапазона длительных к.з, В этом случае индуктивность дросселя будет зависеть от параметров процесса сварки и изменяться от наибольшей на начальной стадии к.з. до наименьшей на второй стадии к.з. и на начальной стадии при спаде тока после зажигания дуги, с последующим переходом. к наибольшей индуктивности дросселя в процессе горения

3, Для ослабления магнитного влияния сердечников стержневого типа друг на друга необходимо, чтобы средние линии зазоров 4 и 5 совпадали, кроме этого целесообразно между двумя половинами броневого сердечника дросселя ввести прокладку из не ферромагнитных материалов.

4. Диапазоны длительностей к.з, и соответствующие параметры процесса по п.1 и

2 зависят от числа витков силовой обмотки дросселя и величин сечений его магнитопровода. Желательно обмотку секционировать, что упрощает программирование на оптимальный режим сварки при переходе с одного диаметра электрода на другой. Поэтому грубое программирование целесообразно проводить изменением числа, витков и сечений сердечников стержневого типа с, последующим точным программированием параметров процесса величинами зазоров 4 и 5.

Вероятностная модель вынужденной организации процесса сварки с периодическими к.з, дугового промежутка следующая, Когда горит дуга, образуется капля жидкого металла на конце электрода и электрод с каплей приближается к сварочной ванне, 1811455 при этом. перед касанием капли с ванной в сварочной цепи, как правило, самые мини. мальные токи горения дуги, которые могут быть в цикле, и при таких токах синергетический дроссель запрограммирован на большую индуктивность и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. при касании электрода с ванной, т.е. создаются благоприятные условия, чтобы капля не отбрасывалась от ванны.

Дальнейший ход процесса зависит от

10 режима сварки и внешних возмущений, но синергетический дроссель "направляет" его

llo пути формирования оптимальной формы кривой тока при любом дальнейшем ходе его развития. Путей или программ оптими-. зации, которую запрограммированный дроссель подбирает для заданного режима сварки и действующих возмущений, может

20 быть две; . 1-ый путь. При горении дуги образовалась маленькая капля и наступит соответствующее ей кратковремейное к.:з, Синергетический дроссель запрограммирован (n.1 программирования): для всех крат25 ковременных к.з. индуктивность дросселя наибольшая по величине, что обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. и низ.кие скорости спада после зажигания дуги..

Тогда для переноса любой маленькой ЗО капли с электрода в ваннудроссель сформирует низкие скорости нарастания и малые наибольшие амплитуды тока к.з.; а после разрыва перемычки обеспечит горейие дуги

35 на низких скоростях спада тока.

Так как наибольшие амплитуды тока к,з. невелики и незначительно, в этом случае, отличаются от минимальных токов горения дуги, то, энергетические характеристики электрического взрыва перемычки также 40 малы и процесс проходит спокойно и стабильно.

2-ой путь, При горении дуги образовалась большая капля. Тогда амплитуду тока . к.з. йа начальной стадии дроссель наращи- 45 вает до максимума по программе, рассмотренной в 1-ом пути, но ток мал для разрыва гая программа изменения тока с целью оптимизировать форму кривой сварочного тока на этой стадии и не затягивать время к.з, (п.2 программирования), Осуществляется самонастройка дросселя на другую программу — зто происходит в тот. момент, когда, наибольшая амплитуда тока к.з. превысит запрограммированную

: перемычки, а время становится больше наибольшего времени кратковременных к.з., т.е. длительность к.з. затягивается. С этого 50 момента в синергетическом дросселе предусмотрена для таких длительных к.з. друнаибольшую амплитуду тока кратковременных к.з. и сердечник стержневог0 типа с зазорами 4 войдет в режим насыщения, следовательно индуктивность дросселя уменьшится и будет определяться зазорами 5 другой половины дросселя. Произойдет программное увеличение скорости нараста- ния тока к.з. с ограничением по максимуму времени перехода больших капель с электрода в ванну и амплитуды тока к,з, После чего зажигается дуга, параметры горения которой аналогично программируются дросселем за счет изменения его индуктивности при спаде сварочного тока: на начальной стадии резко снижается амплитуда тока горения дуги за счет большой скорости спада тока, близкой по величине повышенной скорости его нарастания и переводится горение дуги на меньшие токи и скорости его спада. близкие по величине низким скоростям нарастания, Порядок чередования программ в синергетическом сварочном дросселе в процессе сварки заранее не определен и будет зависеть от характера возмущений при сварке;

Запрограммированный для выбранных режимов сварки синергетический сварочный дроссель, являясь частью динамической системы сварочного поста при сварке с к, з., задает алгоритм работы системы, причем на каждой стадии процесса сварки алгоритм определен однозначно, т.е. детерминирован, и есть результативность алгоритма. ,Органами регулирования режима синергетического оборудования сварочного поста, также как и в обычном оборудовании, являются ручки настройки сварочного тока и напряжения, средние величины которых остаются при сварке неизменными, а запрограммированный синергетический сварочный дроссель формирует для выбранных режимов сварки оптимальную форму кривой сварочного тока, обеспечивая технологические преимущества на различных стадиях процесса в цикле и стабильность для всего процесса сварки.

Таким образом, в межэлектродном промежутке в процессе сварки запрограммированный синергетический сварочный дроссель формирует оптимальную по технологическим свойствам форму кривой тока, реализуя соответствующие программы оптимизации в течение цикла и порядок их чередования в процессе сварки в зависимости от действующих в текущий момент возмущений, что и определяет вероятностную модель вынужденной организации процесса сварки.

1811455

Пример вынужденной Gpl ýíèÇàции процесса сварки с периодическими к.з, дугового промежутка при синергетическом управлении иллюстрирует фиг,2.

Первому к,з, на осциллограмме предшествует горение дуги, при котором сформировалэсь капля на конце электрода малых размеров, поэтому дроссель реализует 1-ю программу развития процесса для кратковременных к.э. и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з, и спада тока горения дуги при небольшой амплитуде тока к,з.

Второму к.э, предшествует горение дуги, при котором сформировалась 1апля нэ конце электрода больших размеров, поэто му дроссель реализует 2-ую программу развития процесса для длительных к.з, и обеспечивает низкие скорости нарастания тока к.з. (по 1-ой программе), переходящие в повышенные, формирует наибольшую амплитуду тока к,з, в момент разрыва перемычки и после зажигания дуги обеспечивает большие скорости спада тока, переходящие в низкие (по 1-ой программе} с соответствующим уменьшением амплитуды тока горения дуги.

При третьем и четвертом к.э. синергетический дроссель сформировал кривую тока по 1-ой программе, так кэк соответствующие длительности к.э. и капли жидкого металла были меньше запрограммированных максимальных значений для этой программы, При пятом к,з, процесс формирования оптимальной формы кривой тока изменился и вернулся по программе ко второму к.з, Таким образом, самонастройка дросселя, в зависимости от действующих в процессе сварки возмущений, проявляется в реализации различных программ, порядке их чередования, изменении величин наибольших амплитуд токов к.з. при переходе от к.з, к гдрению дуги при программировании ограничения их по максимуму.

Рассмотренная в примере вероятностная модель вынужденной организации процесса сварки, например, при механизированной сварке в углекислом газе электродной проволокой диаметром 0,8 мм при использовании синергетического дросселя, выполненного на сердечнике броневого типа, у которого малые зазоры сердечника стержневого типа 0,2 мм в одной половине, а большие 1,5 мм во второй, межДу двумя половинами которого проложена не ферромагнитная прокладка, образующая зазор 0,5 мм при индуктивности дросселя в ненасыщенном состоянии 3,5 70 Гн, для формирования параметров кратковременных к.з„и при насыщении одной половины

0,8 10 Гн, для формирования параметров длительных к,з., позволяют получить стабильный процесс сварки во всех простран5 ственных положениях тонколистовых конструкций, например толщиной 0,5 — 0,8 мм на токах от 15 до 50 А.

Нижний предел возможных токов при сварке электродной проволокой диаметром

10 0 8 мм в процессах с к.э„без использования синергетического сварочного оборудования, когда еще возможна сварка и не нарушается стабильность процесса, составляет

50 — 60 А f7, с.119), (4).

15 Таким образом, синергетическое управление процессом сварки с к,з, позволяет при сварке проволокой диаметром 0,8 мм снизить в 4 раза минимально возможные токи при сварке тонколистовых конструк20 ций, что не только расширяет область применения сварки тонкими электродными проволоками, но и позволяет во многих случаях заменить сварку неплавящимся электродом на более производительную и

25 экономическую — плавящимся.

Синергетический сварочный дроссель по сравнению с прототипом обеспечивает;

-- повышение качества и расширение области применения сварки с к,з., благодэ30 ря увеличению стабильности процесса, уменьшению разбрызгивания металла и улучшению формирования шва, путем самонастройки динамической системы поста на оптимальную форму кривой сварочного тока

35 за счет реализации дросселем соответствующих программ оптимизации втечение цикла и порядка их чередования в процессе " сварки в зависимости от действующих возмущений;

40 — повышение производительности сварки, что достигается ограничением наибольшего времени длительных к.з. путем форсирования перехода капли электродндго металла в сварочную ванну, а также воз45 можностью замены сварки тонколистовых конструкций неплавящимся электродом на сварку плавящимся электродом с синергетическим управлением; ., — простоту конструкции и программиро50 вания, надежность в работе, Формула изобретения

1, Синергетический сварочный дроссель, содержащий броневой ферромагнитный сердечник с зазором и силовую обмотку

55 на стержне, включенную последовательно в сварочную цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества сварки при расширении области применения, сердечник дросселя выполнен составным из двух половин, каж10

181 1455

2. Дроссель по п.1. отличающийся тем, что, с целью ослабления магнитного влияния сердечников стержневого типа друг на друга, между двумя половинами броневого сердечника установлена прокладка из неферромагнитных материалов. дая из которых представляет собой сердечник стержневого типа с разрезами в поперечной плоскости стержней, при этом обе части каждого из сердечников стержневого типа установлены относительно упомяну- 5 той плоскости с двумя зазорами, которые заполнены неферромагнитным материалом, причем ширина зазоров одной половины больше ширины зазоров другой . половины, а средние линии всех зазоров 10 совпадают.

3, Дроссель поп,1, отл ича ющийся тем, что, с целью упрощения настройки дросселя, силовая обмотка выполнена секционированной.

JI — — повышенные — ниэкие сИ Jt

Фиг. I

U.,L ив 2 кэ

- длительное — кратковременное кэ

Составитель Х.Сэгиров

Техред М.Моргентал Корректор M.Êóëü

Редактор Г.Бельская м

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

Заказ 1459 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5