Способ автоматического регулирования глубины проплавления при сварке неплавящимся электродом

,ЯО 134 А 51) 4 В 23 К 9/10 Й НОМИТЕ И ОТКРЫТ СУДАРСТВЕ 0 ИЭОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ С БРЕТЕНИ ПИСАНИ ЕЛЬСТВУ гии,ературоеской М 39БауманаН,А, ШирковскиКричевский яют рногоарочной асстоянии уемое сены В, наературы Т, Т , и тем 9(088,8)идетельство СССР 23 К 9/ 10,01,02.8(57) Изобретен длинномерных с биной проплавл ния является п за счет сохран проплавления п зависимо от измки; термическо ения условии сварКПД, степени расСО из- ф к в ющ ния в сторонуэтом средей стороны ВТОРСНОМУ СВИ(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЛУБИНЫ ПРОПЛАВЛЕНИЯ ПРИСВАРКЕ НЕПЛАВЯ 0 ИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ е относится к сварке ыков с заданной глунияЦелью изобретевышение качества шва ния заданной глубины всей длине шва неИзобретение относится к сварочому производству и может быть исользовано при производстве электро сварных труб.Целью изобретения является повышение качества сварного шва путем компенсации действия на процесс свар ки неконтролируемых возмущений различной физической природы, таких как изменение термического КПД, изменение степени распределенности сварочного источника теплоты, измене ние коэффициентов объемной теплоемкости и температуропроводности свапределенности источника эне объемной теплоемкости и тем проводности. Контроль факти глубины проплавления осущес только с внешней стороны св шва, Для ее оценки позади с горелки на определенном рот нее выбирают контролирчение, Измеряют ширину зогретой выше заданной темпт.е, ширину изотермы припературу поверхности Тц в дентре этого сечения. Для оценки текущих условий сварки предложен критериальный параметр К:= В/1 п(Т/Тэ), Предложена расчетная Формула требуемой ширины иэотермы В , соответствующей Т при конкретном значении критериэального параметра, Поддержание постоянной глубины проплавления осуществляют путем воздействия на ток сварки с учетом разницы (В -В ).2 ил,риваемого материала, влия их на менение глубины проплавле касторону увеличения, так иуменьшения, используя приства контроля только внешн сварного шва.Используются два параметра температурного поля поверхности шва: ширина изотермы заданной температуры и температура в центре контролируемого сечения, с помощью которых учитывается влияние на процессе сва ки неконтролируемых возмущений особого типа.з1 34Для осуществления способа предварительно выбирают свободный для доступа измерительных средств участок сварного шва, находящийся нарасстоянии Х от оси сварочного цнструмента. Задают температуру контролируемой изотермы Т, определяемуюрасстоянием Х и настройкой средствизмерения ширины изотермы,Сначала в режиме нормальной работы измеряют номинальные величинысварочного тока 1 скорости сваркиЧ , напряжение дуги У определяющих номинальное значение погоннойэнергии. Одновременно измеряют номинальное значение В, ширины участкаметалла, нагретого выше заданнойтемпературы Т и выбранном сечениисварного шва, а также температуруТ, в центре этого участка. По этим двумвеличинам рассчитывают номинальноезначение критериального параметраК=КО в соответствии с выражением,которое получено из уравнения, связывающего процесс распространениятеплоты от распределенного источникав плоском слое, Под понятием критериальный параметр понимается степеньвлияния неконтролируемых возмущенийна глубину проплавления,При постоянной скорости сваркиотклонение критериального параметраот номинального значенияК=К-Ксигнализирует о наличии возмущающихфакторов особого типа, под действиемкоторых меняется форма шва, При этомзаданной величине проплавления соответствует определенная форма температурного поля на поверхности изделия, контролируемым параметром которого являются ширина слоя, нагретого выше заданной температуры, т.е.ширина изотермы заданной температурыВ. В,этом случае для сохранениязаданной глубины проплавления необходимо изменить режим сварки такимобразом, чтобы ширина изотермы приняла расчетное значение В , однозначно связанное с отклонением скорости сварки ЬЧ и отклонением критериального параметра д К, Так каккритериальный параметр. К зависит отскорости сварки, вводят поправочныйчлен тпюЯ.Значения эмпирических. коэффициентов ш п, шопределяют путемпредварительного эксперимента. Входе нормальной работы увеличивают6369 30 ния по непосредственно измеряемымвозмущениям и отражают процесс стабилизации текущего значения погоннойэнергии, требуемую величину которойопределяет третий член, задающийотрицательную обратимую связь по ширине контролируемой изотермы.1Коэффициент 1 определяется изсображений обеспечения требований 40 устойчивости и качества системыавтоматического регулирования токасварки.На фиг. 1 изображена схема измерения параметров температурного поля 45 поверхности на фиг. 2 - схема .устройства, реализующего предлагаемыйспособ.При движении сварочной горелкивдоль оси 1 на расстоянии Х от горелки выбирают контролируемое сечение 2,Позицией 3 показана изотерма, ограничивающая зону расплава, позицией4 - изотерма, соответствующая заданной температуре.Свариваемая лента 5 приводитсяв движение формовочными валками 6со скоростью Я. Сварочная дуга 7 возбуждается в горелке 8, питаемой отуправляемого сварочного выпрямителя 5 10 15 О скорость сварки на величину дЯ ификсируют изменение ширины контролируемой изотермы В В и отклонениекритериального параметра д К Приэтом ш,=вВ,/щ=ЛК/ЛЯВернув процессв исходное состояние, изменяют степень распределенности источника теплоты путем увеличения длины дуги.Определяют при этом отклонение критериального параметра дК. Ток сварки увеличивают так, чтобы добитьсятребуемой величины проплавления,ширина контролируемой изотермы достигает значения ВПри этом ш==(В-В,)/дК . В дальнейшем в процессе сварки непрерывно измеряют отклонение заданных параметров режима иВ от Ви для поддержания заданной глубины проплавления изменяютток сварки в соответствии с выражением Д 1-(1, ЛЧ, дЦ(В -В ),Ь Ч=Ч-ЧЮ=11-По1, =То/Чо,11 То/ ПоПервые два члена правой части выражения задают контуры регулирова46369 5 1 О 15 5 139, расплавляет кромки трубной заготовки 10, образуя сварной шов 11.Процесс сварки контролируется датчиками скорости 12 и напряжения 13,тока сварки 14, телевизионным датчиком 15, измеряющим ширину участка1материала, нагретого выше заданнойтемпературы, параметром 16. Данныес устройств 12-16 поступают в вычислительное устройство 17, гдеопределяется величина управляющеговоздействия по току сварки в соответствии с указанными выражениямис учетом констант, которые хранятсяв блоке 18 памяти,Если при сварке иэ-эа влияниявнешних факторов происходит изменение глубины проплавления, то управляющее воздействие поступает на источник 9 питания и изменяет сварочный ток таким образом, чтобы восстановить требуемую величину проплавления.Способ автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической аргонодуговой сварке неплавящимся электродом реализуют в системе автоматизированного управлениясваркой труб из стали 12 Х 18 Н 10 Т диаметром 38 мм с толщиной стенки2 мм на стане АДС 10-60,. Блоки 17 и18 (фиг.2) выполнены на базе микроЭВМ "Электроника" ДЗ" с УСО"АЦСКС-001". Используют датчикскорости ВЕ 51 В, телевизионный датчикна базе малогабаритной телевизионной установки МТУ, снабженной блоком измерения размеров яркого объекта ОТ 131.02, датчик частичного излучения ПЧД 131 с вторичным измерительным преобразователем ПВВ1Сварку проводят на номинальнойскорости 4 м/мин, токе 600 А, напряжении 20 В. Эмпирические коэффициенты принимают значения ш = 1,2 мм/ф/м/мин; 1 = 150 А/м/мин; 1 =30 А/В;1=97 А/мм.Система обеспечивает бесперебойную работу сварочного оЬорудованияв течение четырех часов с последующей заменой электрода. За это время значение критериального параметраизменяется в пределах - 3,2-4,8 см2Ток сварки изменяется на 85 А, В результате работы системы в течениечетырех часов удается понизить величину обратного валика шва в 2,86 ра 20 25 30 35 40 45 50 за, а величину стандартного отклонения обратного валика в 1,83 раза, 1Использование способа обеспечивает компенсацию действия на процесс измеряемых и неконтролируемых технологических возмущений, что позволяет без потери качества увеличить скорость сварки на 1007 При этом улучшаются условия труда сварщика- оператора, снижаются требования его квалификации. формула и зоб ретения Способ автоматического регулирования глубины проплавления при свар- ке неплавящимся электродом, при котором задают номинальные значения тока сварки, скорости сварки и напряжения на дуге, в процессе сварки измеряют текущие значения указанных параметров, а также температуру в заданной точке на поверхности изделия, характеризующую влияние неконтролируемых возмущений при сварке,ф и полученную информацию используют для поддержания заданной глубины проплавления путем корректировки тока сварки в соответствии с величинами отклонений измеренных параметров от заданных с учетом неконтролируемых возмущений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качестна сварного шва за счет компенсации влияния на глубину проплавления неконтролируемых возмущений различной физической природы, позади сварочной дуги, на расстоянии от нее предварительно выбирают контролируемое поперечное сечение сварного шва и осуществляют измерение температуры на поверхности по центру этого сечения, дополнительно задают температуру заведомо меньшую, чем в центре и в процессе сварки в указанном сечении измеряют ширину зоны, нагретой вьппе этой температуры, а при корректировке тока сварки для учета неконтролируемых возмущений используют выражение 1(В-В ),где 1 - коэффициент, выбираемый изусловия обеспечения требований устойчивости системыавтоматического регулирования;894 аказ 356 одписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Вд- текущее значение ширины измеренной зоны;В - расчетная ширина указаннойэоны, соответствующая требуемой глубине проплавленияпри конкретных условиях сварки,при этомф р =В+ и 3 Б+п 2 К+п Б),ЛК =К - КоК = В/1(Т/Т ),где В, - измеренная ширина указанной зоны при номинальныхпараметрах режима; критериальный параметр, характеризующий конкретныеусловия сварки и расчитанный по последней формулепри номинальных параметрахрежиматоже самое при текущих параметрах сварки;измеренная температура;заданная температураприращение скорости сварки,