Способ возбуждения дуги при импульснодуговой сварке

.%21научно-исслеинститутй, Г. П, Петро вательски идетельство СС 23 К 9/06, 1983 ДУГИ ПКЕ тизаци овой с щитных арки зах,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИ ИМПУЛЬСНО-ДУГОВОЙ СВА (57) Использование: для автом рудования для импульсно-ду плавящимся электродом в за Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в сварочных машинах, предназначенных для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов.Наиболее близким к предлагаемому яв-, ляется способ возбуждения дуги при сварке плавящимся электродом. Способ состоит в подаче электрода к изделию до короткого замыкания, отрыве от изделия, возбуждении вспомогательной дуги, замерах напряжения Чд на ее дуговом промежутке и включении основной дуги при достижении Чд значения 5-25 В.Существенным недостатком этого способа является значительная нестабильность перехода от зажигания дуги к основной сварочной дуге, состоящая в следующем. При переходе к основной сварочной дуге на малых дуговых промежутках (2-3 мм) часты заСущность изобретения:подают электроддо касания им детали и отрывают его, возбуждая дугу на постоянном токе, Непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке и фиксируют достижение им заданного значения. После этого подают на дуговой промежуток импульсы тока, причем нарастание тока каждого импульса пропорционально квадрату времени, а длительность пропорциональна корню квадратному из произведения критической плотности тока электрода на его площади. Число импульсов выбирают из диапазона 1-6. По прохождении заданного числа импульсов включают основную сварочную дугу и привод подачи проволоки. 1 ил,мыкания и приварка электрода к изделию, При увеличении заданного Чд, соответствующего увеличению дугового промежутка, на котором происходит включение основной дуги, увеличивается размер капли на конце электрода, влияющей на размер Чд, зачастую закорачивающей дуговой промежуток или обрывающей дугу.Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом,Указанная цель достигается тем, что электрод подают до касания им детали, затем отводят электрод, возбуждают вспомогательную малоамперную дугу на постоянном токе, непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке, фиксируют достижение им заданного значения с35 40 45 50 и = К 2 ЪЯкрЗэл последующим включением основной сварочной дуги.С момента достижения напряжениемдуги заданного значения между электродом иизделием подают 1-6 импульсов сварочноготока, причем нарастание тока. каждого импульса пропорционально квадрату времени, адлительность импульса пропорциональнакорню квадратному из произведения критической плотности тока на его площадь, Послепрохождения этих импульсов тока включаютосновную сварочную дугу.Подача импульсов тока после возбуждения вспомогательной дуги и достижения еенапряжения заданного значения позволяетстабильно увеличить дуговой промежутокпутем сброса капель расплавленного металла с конца электрода и и редотвратить замыкание электрода на изделие при переходеот вспомогательной дуги к основной, чтоувеличивает стабильность возбуждения дуги.Нарастание тока импульса производится по квадратичному закону во времени1 и = о + К 11,ггде 1 и - ток импульса, А;1 о - ток вспомогательной дуги, А;1- время, мс;К 1 - коэффициент пропорциональности,АмсКвадратичный закон нарастания токаимпульса задает вначале плавное, а затемрезкое увеличение электромагнитной силы,воздействующей на каплю, и обеспечиваетчеткий переход ее в сварочную ванну. Вслучае более крутого нарастания тока импульса возможен выброс ее из зоны сварки,что увеличивает разбрызгивание,Длительность импульса, равная где 1 и - длительность импульса;др - критическое значение плотности тока электрода, а/мм, при котором начинается струйный перенос металла;Яэл - площадь электрода, мм;2,К 2 - коэффициент пропорциональности, определяет величину импульса тока, чтобы она была не ниже критического значения и обеспечивала отрыв капли и перенос ее в сварную ванну.Накладываемые на дуговой промежуток мощные импульсы приводят к гарантированному сбросу капли определенного объема, что обеспечивает стабильную требуемую длину дугового промежутка. Вместе с тем энергия импульсов, достаточная для 5 10 15 20 25 30 сброса капли, мало влияет на тепловложение в шов, что устраняет прожоги на малых толщинах детали и обеспечивает возможность начала сварочного процесса с малых токов, что важно для реализации программного повышения тока в начале шва.Диапазон 1-6 для числа импульсов, а следовательно, и для количества сбрасываемых при зажигании дуги капель установлен из следующих соображений. При сбросе более шесть капель дуги сильно растягивается, что может вызвать ее отклонение от шва, а при угловых швах - переброску на стенки изделия. При отсутствии импульсов стабильный дуговой промежуток не обеспечивается.Количество требуемых импульсов при зажигании дуги устанавливают экспериментально, исходя из надежного зажигания дуги при заданном сварочном токе.На чертеже представлена функциональная схема установки, реализующей предлагаемый способ.Установка состоит из неуправляемого сетевого выпрямителя 1, инвентарного преобразователя 2 с блоком 3 управления,управляемого выпрямителя 4 с блоком 5 управления, механизма 6 подачи электродной проволоки с блоком 7 управления, делителя 8 напряжения, датчика 9 тока, двухлогических элементов И 10 и 11,компаратора 12, генератора 13 линейно изменяющегося напряжения, интегратора 14, счетчика 15 импульсов, задатчика 16 числа импульсов, схемы 17 сравнения, асинхронного ВЯ-триггера 18, логической схемы НЕ 19. Плавящийся электрод 20 подается .приводом 6 к изделию 21.При возбуждении дуги установка работает следующим образом.Нажатием кнопки на сварочной горелке подается сигнал на Я-вход триггера 18, устанавливающий его в единичное состояние. Сигнал от кнопки поступает также в блок 5 управления, который переключает управляемый выпрямитель 4 на режим падающей характеристики с установленным током вспомогательной дуги (5-15 А). Затем электрод 20 подводится к иэделию 21 до замыкания и отводится обратно, При этом возбуждается вспомогательная дуга и на выходе логического элемента 10 появляетсясигнал, поступающий на вход логического элемента 11. При достижении напряжения на дуге, снимаемого с делителя 8, заданного значения Оз, на выходе компаратора 12 появляется сигнал, поступающий на второй вход логического элемента 11. Сигнал натретий вход этого элемента подается с выхода триггера 18. При наличии сигналов навсех трех входах элемента 11, на выходе последнего также появляется единичный сигнал, разрешающий работу генератора 13 линейно изменяющегося напряжения. Это напряжение интегрируется интегратором 14, на выходе которого появляется напряжение задания блока 5 управления управляемого выпрямителя 4 с квадратичной зависимостью от времени. Выходное напряжение выпрямителя 4 в точности повторяет закон изменения этого напряжения задания.Вследствие этого в сварочной цепи появляются импульсы тока с квадратичной зависимостью от времени, Импульсы, накладываемые на ток подпитки, сбрасывают ряд капель с расплавленного конца электрода, стабильно увеличивая дуговой промежуток. Число прошедших импульсов фиксируется счетчиком 15 и сравнивается схемой 17 сравнения с установленным на задатчике 16. При совпадении числа прошедших импульсов с заданным числом на выходе схемы 17 сравнения появляется сигнал логической "1", устанавливающий триггер 18 в нулевое состояние. На выходе логического элемента 11 сигнал исчезает и генератор 13 перестает работать, импульсы прекращаются, а на выходе элемента 19 появляется сигнал, включающий механизм 6 подачи на основную скорость, а управляемый выпрямитель 4 - на ток основной дуги.Экспериментальная проверка предла-. гаемого способа возбуждения проводится на полуавтомате для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом типа ПДГИ, модернизированным в соответствии с приведенной схемой. Сваривают листы из нержаве ю щей стал и типа 18-8, тол щиной 10 мм, проволокой св 0,8 х 20 Н 9 Г 7 Т ф 2,0 мм, Сварочная дуга возбуждается следующим образом. Электрод подается к изделию до замыкания, затем отводится от изделия. При этом возбуждается вспомогательная дуга с током 10 А. Напряжение на дуге непрерывно изменяется и в момент равенства его и напряжения задания Оз, которое устанавливается в пределах 18-22 В, включаются импульсы тока. Нарастание тока импульса осуществляют по квадратичному закону:1 и=1 о+ Кт и.ггде 1 о = 10 А - ток вспомогательной дуги;АК=2025 г, - коэффициентпропормсционал ьности;с - время, мс.Длительность импульса устанавливается в соответствии с выражением Ти = К 2 ЪЗкр Бзлгде ти - длительность импульса в мс;дкр = 125 - критическая плотность токаэлектрода;5 Яэл = 3,2 мм - площадь поперечногогсечения электрода;Кг = 0,15-0,25 - коэффициент пропорциональности,После прохождения от одного до шести10 импульсов производится переключение механизма подачи и источника питания на основную сварочную дугу с режимами; токасварки 200 А, напряжение на дуге 24 В,скорость подачи проволоки 250 м/с, скоро 15 сть сварки 35 м/ч.Для оценки процесса возбуждения дугис помощью осциллографа Кпроводитсярегистрация напряжения и тока дуги. Приподаче от одного до шести импульсов ука 20 занной формы происходит надежное возбуждение дуги, наплывов и, прожогов вначале шва не наблюдалось. При отсутствииимпульсов наблюдаются утыкания электрода и прихватка его к изделиям. При подаче25 более шести импульсов заменяют обрывыдуги и возбуждение приходится повторять,Предлагаемый способ возбуждения дуги при импульсно-Дуговой сварке плавящимся электродом обеспечивает по30 сравнению с известным повышение производительности труда сварщика, зкономиюзащитного газа, сокращение расхода сварочной проволоки. Особенно значительныйэкономический эффект может быть получен35 при сварке короткими швами. Кроме того,предлагаемый способ позволяет улучшитькачество сварочного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги.Формула изобретения40 Способ возбуждения дуги при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом,при котором электрод подают к изделию доих замыкания, затем отводят электрод отизделия, возбуждая вспомогательную дугу,45 непрерывно измеряют напряжение на дуговом промежутке, фиксируют достижение имзаданного значения с последующим включением основной сварочной дуги, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения качества50 сварного соединения путем повышения стабильности возбуждения дуги, с момента достижения напряжением дуги заданного значениямежду электродом и изделием подают 1-6 импульсов сварочного тока, причем нарастание55 тока каждого импульса пропорциональноквадрату времени, а длительность импульсапропорциональна корню квадратному изпроизведения критической плотности токаэлектрода на его площадь,1738522 ,82 фКЯСоставитель Н, КобецкойРедактор М, Бланар Техред М,Моргентал Корректор Л, Патай Заказ 1961 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101