Способ регулирования процесса дуговой сварки

(9) 51) В 23 К 9/10 ГОСУДДРСТНЕННЫй НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ы в 971 ем(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 747645, кл. В 23 К 9/10, 1977.2. Бекеши Дж. Радиационные процесс плазме. Пер. с англ"Мир",1 , с. 116.3. Авторское свидетельство СССРУ 791478, кл. В 23 К 9/10, 1978(прототип),(54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницы величин мощности подают управляющий сигнал исполнительному механизму для поддержания длины дуги в заданных пределах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования длины сварочной дуги, в качестве регулИРующего параметра используют мощность высокочастотного излучения сварочной дуги, измеря-,ую на частоте (1,6-2,2)1 101 Гц,1136Изобретение относится к дуговойсварке и может найти применение приавтоматизации сварочных процессовпри дуговой сварке неплавящимсяэлектродом в различных отраслях народного хозяйства,Известен способ регулированиядлины сварочной дуги, заключающийсяв том, что длину дуги определяютпо падению высокочастотного напряжения на участке от конца электродадо поверхности свариваемого изделия,контактирующей со сварочной ванной 1Однако этот способ является активным, поэтому происходит влияние на 15плазму дуги, что вносит погрешностив измерения и понижает точность способа, Величина высокочастотного на 40 пряжения на разрядном промежутке между электродом и поверхностью 20 свариваемого изделия зависит отрасположения деталей на .технологической установке, так как любое объемное тело характеризуется электрической емкостью, что особенно сказывается 25 на высоких частотах и приводит к понижению точности способа. Устройство также характеризуется сложностью, заключающейся в большом количестве операций при осуществлении способа, так как необходимо не только измерить падение напряжения, но и создавать дополнительное ВЧ-напряжение и подавать его на разрядный промежуток в течение процесса сварки.35Измерение длины дуги, осуществляется электродом и поверхностью сварочной ванны, а в процессе свар. - ки это приводит к большим погрешностям контролируемой величины изза колебания уровня сварочной ванны, вызванного различными причинами, . например изменением тока и зазора .в стыке.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля длины. сварочной дуги, при котором контроль и регулирование дли ны дуги осуществляют по интенсивности излучения зоны сварки, а момент сквозного проникания дуги определяют по появлению низкочастотной составляющей излучения с увеличенной ам плитудойОднако низкочастотная переменная составляющая излучения из зоны свар 906 2ки позволяет определять и контролировать лишь момент сквозного проникновения сварочной дуги, что недостаточно для получения высококачественных сварных соединений. Так, например, при сварке неплавящимся электродом сквозного проникновения дуги не происходит и осуществлять контроль длины дуги данным способом непредставляется возможным. Недостатком также является сложность реализации способа, так как для определенного технологического процесса необходимо рассчитывать частоту измеряемых электромагнитных волн, затемнастраивать измерительную аппаратуру на эту частоту .и только послеэтого можно производить контрольдлины дуги, при этом увеличиваетсяколичество используемой аппаратуры,а расчет частоты измеряемых волносложняется тем, что для определения ее величины необходимо знатьмаксимальный удельный тепловой поток дуги, который зависит от параметров плазмы дуги, таких, например; как температура и концентрация ионов,Цель изобретения - повьппение точности регулирования длины сварочнойдуги.Цель достигается тем, что согласно способу регулирования процессадуговой сварки, при котором измеряют мощность излучения сварочной дуги и сравнивают ее с заданной мощностью и при возникновении разницывеличин мощности подают управляющийсигнал исполнительному механизмудля поддержания длины дуги в заданных пределах, в качестве регулирующего параметра используют мощностьвысокочастотного излучения сварочной дуги, измеряемую на частоте(1,6-2,2)107 Гц.Способ основан на том, что мощность излучения сварочной дуги 1пропорционально зависит от размеровплазмы 33 .РР К0где Р - мощность излучения, приходящаяся на единичныйобъем сварочной дуги,Вт/мз и5 - поперечное сечение сварочной дуги, м,- длина сварочной дуги, м.Дуга, создаваемая при атмосферномдавлении, представляет собой яркий1136906 С помощью сварочной горелки 1 (фиг.2) зажигают сварочную дугу 2 и направляют на нее рупорную антенну 3,40 измеряют мощность СВЧ-излучения дуги - Р с помощью приемника 4 и цилиндрический канал, окруженныйменее ярким плазменным образованием - факелом, не имеющим четких границ. Поэтому мощность сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения из более плотной плазмы будет больше чемиз менее плотной. Поскольку основнойвклад в СВЧ излучение дает канал дуги, то мощность излучения Р линейнозависит от расстояния 3 между электродом и сварочной ванной.Высокая чувствительность приемного устройства СВЧ излучения (например, Р =10 Вт) позволяет повыситьточность контроля длины сварочнойдуги до а =0,01 мм,На фиг.1 изображен график зависимости спектральной мощности СВЧ-излучения Р иэ зоны сварки от частоты 1; на фиг.2 - блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа, на фиг.З - графики зависимости спектральной мощности СВЧ.излучения Р от длины 1 при различной величине сварочного тока.Экспериментально установлено,что СВЧ-излучение сварочной дугинаблюдается в пределах частоты.от скорости подачи защитного газа,а мощность излучения характеризуется линейной зависимостью от длинысварочной дуги и сварочного тока(фиг.З),Предлагаемый способ осуществляютследующим образом. сравнивают ее с заданной мощностьюР в устройстве для сравнения и регулирования 5, которое при наличииразности. измеренной и заданноймощности СВЧ-излучения выдает управляющий сигнал исполнительному механизму 6 для поддержания длины дуги 2в процессе ее перемещения по кромкам соединения в заданных пределах, 10 пги этом выполняют условие: Р = Р .П р и м е р . Сваривали способомаргонодуговой сварки неплавящимсяэлектродом стыковые соединения листов нержавеющей стали толщиной 1,5 мм 15 на следующем режиме; сварочный ток50 А, напряжение на дуге 9 В, длина дуги 1,5 мм, диаметр вольфрамового электрода 3 мм, скорость сварки15 м/ч. При сварке измеряли мощность 20 СВЧ-излучения с помощью приемникаПК 7 на частоте 1,910 Гц, нри этом9заданная величина мощности составила-1314 10 Вт. При изменении этой величины мощности излучения в устройстве 25 для сравнения и регулирования возникал сигнал рассогласования, в результате воздействия которого наисполнительный механизм последнийвосстанавливал заданную длину дуги.Результаты сварки образцов оказалисьудовлетворительными, сварные швыпо всей длине имели одинаковые геометрические размеры и не содержалидефектов.Использование предложенного способа регулирования процесса дуговойсварки позволяет повысить качество сварных соединений путем контроля заданной длины сварочной дуги сточностью 0,05 мм, уменьшить количество регулирующей аппаратуры иупростить процесс регулирования сварки.11136906 Р 8 щ 0 2 Ф 9 УО .1 М 72 2 оставитель А.Пастуховехред О.Ващишина Товтин орректор А.Обруча дак Подписномитета СССР аказ 10374/8 Тираж 1086 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс