Устройство для импульсно-дуговой сварки

,8012 3 К 9/09СССРНРЫТИИ ОПИС ИЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВУ СОИ ВТОРС 21) 3874395/25-27(7) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А,Л. ХейФец(56) Авторское свидетельство СССР У 1038129, кл. В 23 К 9/09, 1982.Авторское свидетельство СССР В 856705, кл. В 23 К 9/09, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ, содержащее источник питания сварочной дуги, к одному выводу которого подключены аноды основного тиристора и двух коммутирующих тиристоров и последовательно соединенные балластный резистор и дроссель дежурной дуги, вывод которого соединен с катодом основного тиристора, катод первого коммутирующего тиристора соединен с анодом третьего коммутирующего тиристора и обкладкой коммутирующего конденсатора, друс о ного тиристора и ммутирующего тири го дополнительног нен с анодом осно атод четвертого ко тора через первый россель соединен сточника питания одом тр ра, выв росселя го тири тье соед тогоь- щоуги. а,к ммутирующ дополнител тир ный с другим всварочной дом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И гая обкладка которого соединена скатодом второго коммутирующего тиристора и анодом четвертого коммутирующего тиристора, параллельно коммутирующему конденсатору присоединенпороговый элемент, выход которогосоединен с блоком управления тиристорами, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения качествасварного соединения за счет ступенчатой Формы импульса сварочного тока, внего введены первый дополнительныйдроссель и последовательно соединенные второй дополнительный дроссельи дополнительный тиристор, при этоманод последнего соединен с катодом58643 45 50 55 112Изобретение относится к сварочному производству, а именно к устройствам импульсно-дуговой сварки, преимущественно плавящимся электродом, где требуется получение импульсов тока значительной амплитуды.Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет ступенчатой формы импульса сварочного тока.На фиг. 1 приведена схема устройства для импульсно-дуговой сварки; на фиг, 2 - схематичные осциллограм.мы сварочного тока а) и напряжение на коммутирующем конденсаторе (б).Устройство содержит основной титиристор 1, подключенный к источнику 2 питания сварочной дуги и дуговому промежутку 3, коммутирующие тиристоры 4-7, коммутирующий конденсатор 8, первый дополнительныйдроссель 9, цепь ускоренного перезаряда кондеисатора, состоящую из дополнительного тиристора 10 и второго дополнительного дросселя 11, цепь дежурной дуги, состоящую из оалластного резистора 12 и дросселя 13 дежурной дуги.Блок 14 управления тиристорами 14 формирует управляющие импульсы на открывание тиристоров в соответствии с. временными параметрами импульсов сварочного тока и работой порогового элемента 15.Пороговый элемент 15 предназначен для повьппения надежности и помехоустойчивости устройства. Он разрешает открывание тиристоров лишь при определенном напряжении заряда коммутирующего конденсатора. Так, открывание коммутирующих тиристоров 5 и 7 разрешается, если напряжение на коммутирующем конденсаторе 8 при указанной на фиг, 1 полярности превышает 17 (20-30 В), а открывание основного тиристора 1 - если при той же полярности напряжение на коммутирующем конденсаторе 8 превьппает(50-100 В). Это предотвращает опасность сквозного открывания коммутирующих тиристоров 4 и 5 и к моменту открывания основного тиристора 1 гарантирует возможность его последующего выключения. Для предотвращения выхода из строя коммутирующих тиристоров 6 и 7 при их аварийном сквозном открывании введенавтомат 16 защиты.Устройство работает следующим об.разом. 10 15 20 25 30 35 40 До начала сварки осуществляетсязаряд коммутирующего конденсатора 8.Для этого при включенном источнике питания сварочной дуги открывают коммутирующие тиристоры 4 и 6.Коммутирующий конденсатор 8 заряжается по цепи 11+11 источника пита ния сварочной дуги 2 - коммутирующий тиристор 4 - коммутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 6 первый дополнительный дроссель 9 автомат 16 защиты - "-" источника питания сварочной дуги. Но окончании заряда коммутирующие тиристоры 4 и б закрываются. Полярность заряда соответствует указанной на фиг. 1. Напряжение зарядя должно повысить пороговый уровень П . Затем открываИ 1ют коммутирующие тиристоры 5 и 7 и дополнительный тиристор 1 О. Коммутирующий конденсатор 8 перезаряжается по цепи коммутирующий тиристор 5 - дополнительный тиристор 1 О - второй дополнительный дроссель 11 - коммутирующий тиристор 7. Далее вновь открываются коммутирующие тиристоры 4 и 6.В результате напряжение заряда конденсатора увеличивается. После 3-5 указанных циклов напряжение заряда достигает установившегося значения О при котором потери при перезарядке возмещаются при дозарядке.В исходном состоянии все тиристоры устройства закрыты, Коммутирующий конденсатор 8 заряжен в соответствии с указанной на фиг. 1 попярностью до уровня 11,1. Горит дежурная дуга по цепи "+" источника питания сварочной дуги 2 " балластный резистор 12 - дроссель дежурной дуги 13 - дуговой промежуток 3 источника питания сварочной дуги 2. Ток дежурной дуги 1, фиг, 2).В момент 1, (фиг. 2) блок 14 управления открывает основной тиристор 1, Возникает ток 1 по цепи "+" источника питания свар чной дуги 2 основной тиристор 1 - дуговой промежуток 3 - "-" источника питания сварочной дуги 2. В момент 1 откры 7- ваются коммутирующие тиристоры 5 и . Напряжение коммутирующего конденсатора 8 прикладывается встречно к основному тиристору 1, приводя кего выключению по цепи коммутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 5 - основной тиристор 1коммутирующий тиристор 7 - коммути1258643 3рующий конденсатор 8. Это же напряжение прикладывается к дуговому промежутку, обеспечивая дополнительныйимпульс тока 1 ло цепи коммутируюзщий конденсатор 8 - коммутирующийтиристор 5 - дуговой промежуток 3источник питания сварочной дуги 2коммутирующий тиристор 7 - коммутирующий конденсатор 8,В момент з открывается дополнительный тиристор 10, Этот моментможет быть задан различным образом,например, по пороговому уровню напряжения на коммутирующем конденсаторе 17 (Фиг. 2). При открывании Ф 5дополнительного тиристора 10 коммутирующий конденсатор 8 ускореннолерезаряжается по цепи коммутирующийконденсатор 8 - коммутирующийтиристор 5 - дополнительный тиристор 2015 - второй дополнительный дроссель11 - коммутирующий тиристор 7 - коммутирующий конденсатор 8. Колебательный процесс в этом контуре обеспечивает надежное выключение коммутирующих тиристоров 5 и 7 и дополнительного тиристора 10. Импульссварочного тока полностью заканчивается в момент 1 выключения названных тиристоров. 30 4Устройство испытывали на .импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом в аргоне. Источник сварочного тока ВС(на диодах В). Для уменьшения длительности фронта импульса тока дополнительньпЪ сварочный дроссель в источнике отключали. Коммутирующий конденсатор представлял собой батарею бумажных конденсаторов общей емкости 2000 мкФ. Тиристоры: основной - Т, остальные - Т. Ток дежурной дуги 1=30-40 А. Напряжение холостого хода источника 55 В, Уровень сварочного тока в импульсе составлял 1 =500 А. Напряжение на коммутирующем конденсаторе изменялось от Б, =180 В до Б =50 В. В этих условиях амплитуда дополнительного импульса достигала 1 =1000 А, длительность дополнительного импульса 500 мкс, Частоту импульсов сварочного тока доводили до 270 1/с, при которой наблюдали стабильный импульсно-дуговой процесс. Поскольку уровень 1 ниже критического, то при этом токе и указанной частоте происходило лишь формирование электродной капли, пере нос же капли в ванну осуществлялся дополнительным импульсом 1 , уровень которого превышал критический.После выключения коммутирующих тиристоров 5 и 7 и дополнительного тиристора О остается дежурная дуга. Конденсатор заряжен до напряжения 1(У при этом полярность заряда 35 противоположна указанной на фиг. . Для компенсации заряда, пошедшего на формирование дополнительного сварочного импульса 1 , в момент С открываются коммутйрующие тиристо ры 4 и 6. Осуществляется перезаряд коммутирующего конденсатора 8 в исходное состояние до уровня Б, по цепи источник питания сварочной дуги 2 - коммутирующий тиристор 4 - 45 коммутирующий конденсатор 8 - коммутирующий тиристор 6 - первый дополнительный дроссель 9 - автомат 16 защиты - источника питания сварочной дуги 2. При этом первый до полнительный дроссель 9 уменьшает амплитуду тока лерезаряда и снижает тем самым уровень электромагнитных наводок на цепи управления, По окончании переэаряда, в момент С , 55 тиристоры 4 и 6 выключаются. Устройство возвращается в исходное состояние. Экспериментально была проверенавозможность раздельного, независимоговарьирования параметров сварочногоимпульса путем изменения напряженияхолостого хода сварочного источника,оф емкости конденсатора и индуктивности сварочной цепи. При этом уровень 1 изменяли в диапазоне 300-700 А, 1 = 800-1200 А, длительность основного импульса 1, -С составляла 2-10 мкс, длительность дополнительного импульса 1 -С=0,4-1 мкс. Реальная осциллограмма показывает, что в отличие от известных устройств, например, серийно выпускаемых генераторов для импульсно-дуговой сварки ГИ-ИДС (базовый вариант), здесь обеспечиваетсяФблагоприятная ступенчатая форма импульса сварочного тока. Предлагаемое устройство может быть применено также для сварки неллавящимся электродом, гдЕ, например, ток 1 осуществляет плавление сварочной ванны, а 1 - кратковременное механическое воздействие на сварочную ван- . ну с целью измельчения структуры ме3 1258 б 43 аталла шва, что позволяет повысить ка- ния за счет ступенчатой формы импульчество получаемого сварного соедине- са сварочного тока. чКорректор А, Обруч ь Г, Чайоданич СоставиРедактор А. Сабо Техред М 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 5071/16 Тираж 1001 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р