Устройство для стабилизации сквозного проплавления неповоротных стыков труб

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 760 91 4 В 23 10г:Я 6Аф г.; .мМ ИС И ИДЕТЕПЬСТВ НА 5-27(21) 3709773/ (22) 15.03.84 (46) 15.03.86 (71) Киевский нический инст кой Октябрьск революции (72) В.П.Черн П.В.Кандауров (53) 621.791.56 Сва очно 10Ленина политех-летия ВелиЛ е ен тутй со истическои ФЕ%ой ч тем, что,ности работьблок йормиро цельюв усния овышения н роиство введен длительности г ванно т импул н к второму которого подклю ока формировани зы, а выход - к о сквозснабфровымый ите ход сти вт ока оду аро ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ыш, В.А.Пахаренко,и В.П.Игумнов75.03(088.8)(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СКВОЗНОГО ПРОПЛАВЛЕНИЯ НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ ТРУБ, содержащее источник сварочного тока, блок принудительных колебаний сварочной ванны,блок измерения напряжения на дуге, блок прерывания длительности сварочного импульса, блок формирования длительности паузы и блок задержки выключения тока сварочного импульса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки путем точнои фиксации моментного проплавления, устройствжено блоком синхронизации идискриминатором, при этом пе выход блока синхронизации подключен к блоку принудительных колебаний, а второй - к первому входу блока измерения напряжения на дуге, выход которого через цифровой дискриминатор подключен к первому входу блока задержки выключения тока сварочного импульса, причем блок измерения напряжения на дуге выполнен в виде последовательно соединенных дифАеренцирующего звена триггера Шмитта, амплитудного модулятора и реверсивного счетчика, а также генератора опорной частоты, выход реверсивного счетчика и первый вход являются соответственно выходом и первым входом блока измерения напряжения на дуге, вторым входом которого является вход диййеренцирующего звена, второй вход амплитудного модулятора соединен с выходом генератора опорн частоты.2. Устройство по п. 1, о т л иока задержки выключенияго импульса.Изобретение относится к сваркеи может быть использовано при электФродугавой сварке со сквозным проплавлением при применении в качестве источников питания сварочных трансформаторов или сварочных выпрямителейтока промышленной частоты,Цель изобретения - повышение качества сварки путем точной фиксациимомента сквозного проплавления, атакже повышение надежности работыустройства при сварке модулированнымтоком (импульсной дугой).На фиг. 1 показана функциональнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - временные диаграммы в характерных точках блока измерения напряжения на дуге.Устройство содержит блок 1 измерения напряжения на дуге, состоящийиз последовательно соединенных дкфференцирующего блока 2, триггера 3Шмитта, амплитудного модулятора 4и реверсивного счетчика 5, причемк второму входу амплитудного модулятора подключен генератор 6 прямоугольных импульсов опорной частоты.Вход блока 1 измерения напряженияподключен к сварочному электроду, авыход через цифровой дискриминатори блок 8 задержки выключения токасварочного импульса - блоку 9 формирования длительности паузы, выходкоторого соединен с входом блока 10прерывания длительности сварочногоимпульса, подключенного к источнику11 сварочного тока.Второй выход блока 9 формированиядлительности паузы подключен к входублока 12 формирования длительностигарантированного импульса, выходкоторого соединен с вторым входомблока 8 задержки выключения токасварочного импульса. Выходы блока 13синхронизации подключены к блоку 14принудительных колебаний сварочнойванны и к реверсивному счетчику 5блока 1 измерения напряжения на дуге.В качестве элементной базы блоковустройства могут быть приняты стандартные транзисторно-транзисторныелогические (ТТЛ) микросхемы, генератор 6 может быть стабилизированкварцевым резонатором. Для осуществлюления гальванической развязки блок10, управляющий источником сварочного тока, можно выполнить на реле,подключенном к микросхеме через 10 15 2 О 25 30 35 40 45 5 О 55 транзисторный ключ. Блок 14 принудительных колебаний сварочной ванны мбжет быть выполнен в виде диафрагменного устройства с электромагнитным приводом, вход герметизированнойполости которого соединен с магистралью защитного газа, а выход - с,внутренней полостью свариваемых трубок.Устройство работает следующим образом.Напряжение 01 с дуги (фиг, 2) поступает на дкфференцирующий блок 2 блока 1 измерения напряжения, выделяющий переменную составляющую сигнала О 2 , Блок 2 работает в режиме частотного фильтра, пропуская сигнал частоты колебаний сварочной ванны и выше и отсекая сигйал низкой частоты, появляющийся при налички эксцентриситета между осью вращения .орелки и осью свариваемых труб. Сигнал с выхода блока 2 (О) подается на триггер 3 Шмктта, Формирующий на выходе логические. "0 илк 1" (0), в зависимости от присутствия на его входе отрицательного либо положительного потенциала соответственно. При налички на выходе триггера 3 Шмитта логической 1" или логического 0 амплитудный модулятор 4 пропускает сигнал от генератора 6 импульсов опоркой частоты на счетный вход реверсивного счетчика 5 либо устанавливает на этом же входе счетчика логический 0/(Ь/4)Блок 13 синхронизации выдает иэ синусоидального напряжения питающей сети положительные прямоугольные импульсы промышленной частоты и в дальнейшем формирует меандр О 5 причем периоды длительности импульса Т и паузы Т равны между собой и кратны периоду сетевого напряжения. В момент появления логической 1" из блока 13 синхронизации реверсивный счетчик 5 устанавливается в исходное положение, а затем в течение времени ее действия суммирует количество импульсов, пришедших с амплитудного модулятора 4. Таким образом, в течение времени существования логической "1 на выходе блока 13 синхронизации реверсивным счетчиком 5 будет просуммировано количество импульсов генератора опорной частоты, которое пропорционально общему времени нахождения логических3 1 "1" на счетном входе счетчика 5( ., + Ь), т.е. соответствует продолзительности положительных импульсов напряжения У . При наличии на выходе блока 13 синхронизации логического "0" реверсивный счетчик 5 осуществляет последовательное вычитание количества импульсов, проходящих в этот период с амплитудного модулятора 4 и пропорциональных отрезку времени 1 з + Й , из общей суммы импульсов, накопленной за время нахождения логической "1", на выходе блока 13 синхронизации.Таким образом, определяется разность количества импульсов, сосчитанных реверсивным счетчиком в течение первого (Г) и второго (Т) периодов времени, которая соответствует разности сумм отрезков времени (11+ 1 г ) - ( С+ Й) . В момент появления следующей логической "1" на выходе блока 13 синхронизации состояние реверсивного счетчика 5 сравнивается с заданным в числовом дискриминаторе 7, после чего счетчик 5 устанавливается в исходное состояние, а цикл определения разности длительностей положительных импульсов напряжения О в двух смежных полупериодах сигнала с блока 13 синхронизации повторяется.Если в результате вычитания состояние реверсивного счетчика 5 при поступлении сигнала опроса (появление логической "1" с блока 13 синхронизации) окажется меньше числа, задаваемого числовым дискриминатором 7, логическое состояние его выхода "О" не изменяется. При этом сварочный импульс продолжает существовать, проплавляя свариваемые кромки труб.Такой случай будет иметь место при отсутствии колебаний напряжения на дуге с частотой и фазой, совпадающими с сигналом от Ълока 13 синхронизации.При достижении момента сквозного проплавления колебания давления газа, воздействуя на поверхность зоны расплавленного металла со стороны корня шва, создают колебания поверхности зеркала ванны, обращенной к электроду. Это приводит к колебаниям длины сварочной дуги, а следовательно и напряжения на ней с частотой и фазой, соответствующего колебаниям давления жза во217600 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 внутренней полости трубы. Причем кривая 0 в течение времени Ть поднимается, а в промежутке Т опускается относительно среднего значения напряжения, существовавшего до момента проплавления. За счет этого разница отрезков времени ( з + 1 ь )- - Йу + 8) окажется существенно большей, чем в предыдущем цикле вычислений, и больше числа, задаваемого числовым дискриминатором 7.На выходе дискриминатора 7 появится логическая "1", которая разрешает начать отсчет заданного программой отрезка времени в блоке 8 задержки выключения тока сварочного импульса. Задержкой отключения сварочного импульса обеспечивается регулирование зоны проплавления в корне шва. По завершении отсчета времени задержки в блоке 8 сварочный импульс прерывается по цепи: блок 9 форми рования длительности паузы . - блок 10 прерывания длительности сварочного импульса - источник 11 сварочного тока.Одновременно с окончанием отсчета времени в блоке 8 начинается отсчет времени паузы в блоке 9. В период существования паузы (горения дежурной дуги) происходит кристаллизация сварочной ванны и перемещение сварочной горелки вдоль стыка. После завершения отсчета длительности паузы блок 9 выдает команду на включение импульса сварочного тока, и цикл повторяется. Одновременно блоком 9 включается отсчет времени формирования длительности гарантированного импульса в блоке 12. В течение отсчета этого времени прохождение разрешающего сигнала через блок 8 задержки выключения тока сварочного импульса блокируется. Этим обеспечивается предотвращение отключения сварочного импульса в период переходного процесса.Возбуждение дуги в начале процесса сварки осуществляется осциллятором либо контактным методом. При этом в момент резкого изменения напряжения со значения холостого хода источника питания до уровня, соответствующего напряжению горения дуги, обеспечивается прохождение сигнала (подобного сигналу о наличии проплавления) к блоку формирования длительности паузы. Это обеспечивает гарантированное возбуждение дуги в паузе, после отсчета длительности которой включа1217 бОО ВНИИПИ Заказ 1039/17 Тираж 1000 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектйая, 4 ется импульс сварочного тока, и процесс смены импульса на паузу осуЩествляется согласно описаннойранее схеме. Возможный фазовый сдвиг (запаздывание) колебаний расплава ванны относительно колебаний напряжения на Исполнительном органе блока 14 принудительных колебаний сварочной ванны может быть компенсирован обратным фазовым смещением (упреждением) управляющего сигнала, устанавливаемым в блоке 14. В устройстве может быть предусмотрено регулирование частоты синхрони, зации, что позволит выбрать оптимальную частоту колебаний сварочной ванны в зависимости о ее объема, массы и конфигурации. Устройство обеспечивает высокуюнадежность и точность определениямомента сквозного проплавления, таккак фиксирует колебания напряжения,вызываемые только колебаниями давления газа .со стороны корня шва. Устройство исключает интерпретациюслучайных и вызванных переходным про цессом изменений напряжения на дугев качестве сигнала о сквозном проплавлении, что обеспечивается введением блока формирования длительностигарантированного импульса, а также 15 применением числового дискриминатора.Швы, сваренные с применениемпредлагаемого устройства, имеютнеравномерность провисания корня 2 п шва в пределах 0,15-0,20 мм иудовлетворяют требованиям ло качеству формирования.