Датчик состояния жидкой перемычки при электродуговой сварке с короткими замыканиями дугового промежутка

Датчик состояния жидкой перемычки при электродуговой сварке с короткими замыканиями дугового промежутка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

< н963753 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21P4S1 (21) 3278238/25-27 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритетt$1IhA NH з

В 23 К 9/09

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33}УДК 621. 791..75(088.8) Опубликовано 07.10-82. Бюллетень №37

Дата опубликования описания 01.02.83 (72) Авторы изобретения

Б.В. Худяков, И.С. Пинчук, В.Ф. Постаушк и М.Я. Клебанов

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель

:ь

»»»». (54) ДАТЧИК СОСТОЯНИЯ ЖИДКОЙ ПЕРЕМЫЧКИ

ПРИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКЕ С КОРОТКИМИ

ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА

Изобретение относится к обласТи сварочной техники.

Известен датчик состояния жидкой перемычки, представляющий собой пороговый элемент, который срабатывает, когда напряжение на перемычке дости;гает заданного значения порогового напряжения Vt, Г1)Хотя падение напряжения на перемычке отражает изменение ее размеров, однако, в результате нестабильности процесса сварки кривая падения напряжения на ней изменяются от цикла к циклу. Поэтому при постоянном значении порогового напряжения интервал времени с момента срабатывания датчика (момента начала коммутации) до момента предполагаемого взрыва перемычки может -значительно изменяться в процессе сварки от цикла к циклу.

При этом после срабатывания время саморазрушения перемычки может оказаться больше интервала коммутации тока и разрушение перемычки произойдет при большом токе, т.е. коммутация будет преждевременной.

Если перемычка разрушится быстро и время ее разрушения меньше времени снижения тока, то коммутация будет проведена слишком поздно и также при

/.большом токе. В обоих случаях разру.шение перемычки происходит при большом токе, что приводит к значительному разбрызгиванию металла (4-5%) и ухудшению качества сварки.

Таким образом, известный датчик не позволяет осуществлять во всех циклах сварки нормальную коммутацию, 1О когда перемычка разрушается при протекании через нее лишь небольшого вспомогательного тока, т.е. без взрыва.

Наиболее близким по техничеакой сущности к изобретению является датчик состояния жидкой перемычки входящий в устройство для электродуго» вой сварки с короткими замыканиями(2

Датчик состояния жидкой перемычки содержит параллельно соединенные дифференцирующую и интегрирующую . цепи, входы которых подключены к дуговому промежутку, а — ко входу порогового элемента. В датчике сравнивается сумма проднфференцированного и интегрированного напряжений на перемычке с пороговым напряжением.

Однако в результате нестабильности процесса сварки разрушение перемычки может происходить преждевременно или слишком поздно, т.е. при большом

963753 ка через перемычку по равенству линейно падающего напряжения с гене, ратора б с заданным пороговым напряжением О пор °

Датчик работает следующим образом.

Рассмотрим два цикла работы датчиНа временных диаграммах кривые напряжений для 1-го цикла показаны сплошными линиями, а для 2-го цикла — пунктирными линиями. Для сравнения временных диаграмм для 1-ro и 2-го циклов работы датчика эти диаграммы совмещены на фиг. 2 по оси времени.

Напряжение на перемычке Un поступает на входы делителей 1 и 3 и на вход дифференцирующей цепи 2 с выхода которой производная от напряжения Un поступает на один иэ входов схем 4 и 5 сравнения.

С выхода делителя 1 на другой вход схемы 4 сравнения поступает напряжение, равное К Оп.

Ex a 4 сравнения сравнивает производную от напряжения на перемычке с напряжением К1 Оп . Пока эти напряжения не равны между собой, сигнал на выходе схемы 4 сравнения отсутствует. При равенстве этих напряжений и момент времени tq (для 1-r0 цикла работы датчика) или 1 „ (для

2-го цикла работы датчика) на выходе схемы 4 сравнения появляется сигнал в виде скачка напряжения. При этом ныполняется следующее равенство:

aU„ ь — = — Un 1

dt Е„ где — = К+ — коэффициент передачи

Ь

1 делителя 1 напряжения (постоянная величина).

Сигнал с выходаз схемы 4 сравнения поступает на один из входов генератора б и запускает его на режим линейно возрастающего напряжения н момент времени t (для 1-го цикла работы датчика) или в Ф1 (для 2-го цикла).

С ныхода делителя 3 на другой вход схемы 5 сравнения поступает напряжеаи„

1 сК

Оп где Оп — напряжение на перемычке; 35 дОп — производная по времени д от напряжения на перемычке, а коэффициент передачи второго делителя напряжения равен К=2К1 40

На фиг. 1 представлена структурная схема датчика состояния жидкой перемычки на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу датчика состояния жидкой перемычки. 45

Датчик состояния жидкой перемычки содержит делитель 1 напряжения с коэффициентом передачи К, дифференцирующую цепь 2, делитель 3 напряжения с коэффициентом передачи К>, схемы 4 и 5 сравнения, генератор б линейно изменяющегося напряжения и пороговый элемент 7.

Входы делителей 1 и 3 и дифференцирующей цепи 2 подключены к дуговому промежутку. Выходы делителей 1 и 3 соединены с одним из входов каждой из схем 4 и 5 сравнения, с другим входом которых соединен выход дифференцирующей цепи 2. Выходы схем 4 и 5 сравнения подключены ко входам -генератора б линейно изменяющегося напряжения, соединенного выходом со входом порогового элемента 7.

Делитель 1 напряжения предназначен для деления напряжения на перемычке 65

55 токе дуги, что приводит к значительному разбрызгиванию электродного металла (4-5%).

Целью изобретения является уменьшение разбрызгивания металла за счет определения момента начала коммутации тока через перемычку в зависимости от формы кривой напряжения на перемычке в последней стадии короткого замыкания.

Поставленная цель достигается 10 тем, что н датчик состояния жидкой перемычки для электродуговой сварки с короткими замыканиями, содержащий пороговый элемент и дифференцирующую цепь, подключенную параллельно друговому промежутку, введены генератор линейно изменяющегося напряжения, дне схемы сравнения и два делителя напряжения. Вход каждого делителя напряжения соединен со входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с первыми входами схем сравнения. Вторые входы схем сравнения соединены с соответствующими выходами делителей напряжения, выходы со входами генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен со входом порогового элемента. Коэффициент передачи первого делителя напряжения равен

dUn Оп н к., раз (где к = ((1).

О„

Делитель 3 напряжения предназначен для деления напряжения на перемычке 0п н 2 N раз, чтобы получить момент зайуска генератора б линейно изменяющегося напряжения на режим линейно падающего напряжения в середине интервала времени от момента времени до момента предлагаемого взрыва перемычки О.

Схемы 4 и 5 сравнения служат для сравнения напряжений с выхода делителей 1 и 3 с производной напряжения на перемычке с выхода дифференцирующей цепи 2. Пороговый элемент 7 определяет момент начала коммутации то963753 ние, равное К2,0п, Схема 5 сравнения сравнивает производную напряжения на перемычке с напряжением К20 .

Пока эти напряжения не равны между собой, сигнал на выходе схемы 5 сравнения оТсутствует. При равенстве этих напряжений в момент времени (для 1-го цикла) или С2 (для

2-го цикла) на выходе схемы 5 сравнения появляется сигнал в виде скачка напряжения. При этом выполняется следующее равенство: и 2Ь

« Ф = t, "й где — = К2 — коэффициент передачи

2b

2 делителя 4 (постоянная величина).

Момент времени 42 находится в середине интервала времени между моментом времени t„ .и моментом 0 (моментом предлагаемого взрыва перемычки) для 1-ro цикла. Для 2-ro цикла 6 находится в середине интервала времени между Ф„ и моментом О.

Сигнал с выхода схемы 5 сравнения поступает на другой вход генератора

6 и запускает его на режим линейно падающего напряжения с той же постоянной времени, что и на режим линейно нарастающего напряжения, в момент времени 12 (для 1-го цикла) или в t2 (для 2-ro цикла).

Сигналы с выхода генератора 6 поступают на вход порогового элемента 7, где сравнивается с заранее заданным пороговым напряжением Од„Р.

В результате сравнения этих напряжений на выходе порогового элемента 7 появляется импульс напряжения, передний фронт которого отличается для

1-го и 2-го циклов работы датчика, но задний фронт его совпадает для

1-ro и 2-ro циклов, а также для любых других циклов работы. По заднему фронту сигнала и определяется момент времени С вЂ” момент начала коммутации.тока через перемычку.

Таким образом, для разных циклов работы датчика, которые характеризуются кривыми напряжения на перемычке разной формы, интервал времени от момента начала коммутации tj до момента 0 предполагаемого взрыва перемычки будет постоянным.

Это позволяет обеспечить нормальную коммутацию тока через перемычку, и перемычка будет разрушаться за счет сил поверхностного натяжения при небольшой величине вспомогательного тока. Энергия взрыва перемычки прн этом минимальна. В результате значительно снизится разбрызгивание электродного металла до 2-2,5% (т.е. в 2-2.5 раза по сравнению с датчиком - прототипом). При этом снизятся также трудозатраты на за-. чистку деталей от брызг электродного металла.

Формула изобретения

Датчик состояния жидкой перемыч15 ки при электродуговой сварке с короткими замыканиями дугового промежутка, содержащий пороговый элемент и дифференцирующую цепь, подключен ную параллельно дуговому промежутку, 20 отличающийся тем, что, с целью уменьшения разбрызгивания металла за счет определения момента начала коммутации тока через перемычку в зависимости от формы кривой напряжения на перемычке в последней стадии короткого замыкания, в него введены генератор линейно изменяющегося напряжения, две схемы сравнения и два делителя напряжения, при этом вход каждого из делителей напряжений соединен с входом дифференцирующей цепи, выход последней соединен с первыми входами схем сравнения, вторые входы укаэанных схем соединены с соответствующими выходами делителей напряжения, выходы схем сравнения соединены с входами генератора линейно изменяющегося напряжения, а его выход соединен с входом порого- вого элемента, при этом коэффициент

40 передачи первого делителя напряжения равен п

cft

К = — т

jï

45 где 0и — напряжение на перемычке, ДЯп — производная по времени от напряжения на перемычке, а коэффициент передачи второго дели50 теля напряжения равен К2= 2К, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 484055, кл. В 23 К 9/00, 5.07.73.

55, 2. Авторское свидетельство СССР

В 551134, кл. В 23 К 9/00, 17.07,75 (прототип) °