Способ магнитоуправляемой электродуговой сварки и устройство для его осуществления

ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 121) 408916/25-27(72) А.Н.Акимов, Ю.Г.Грибков, С,М.Замятин, В.Н.Кралин, С.Н,Малахов, В.В.Подсевалов и Н,Г,Тупиков (53) 621.791.75.037(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 230342, кл. В 23 К 9/08, 1967.Авторское свидетельство СССР ,1 837656, кл. В 23 К 9/08, 1979. (54) СПОСОБ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электродуговой сварке как с КЗ дугового промежутка, так и без них. Цель изобретения - повьппение качества сварного шва, уменьшение расхода металла и электроэнергии. Для этого на дуговой промежуток и каплю расплавленного металла воздействуют бегущим пульсирующим поперечным полем, создаваемым высокочастотным многофазным индуктором, возбуждаемым от специального источника. В режиме работы без КЗ на конце электрода образуется капля определенной массы и,исходя из отсчета электроэнергии дляее образования, схема управления режимом сварки включает высокочастотный источник питания. Происходят взаимодействие высокочастотного бегущего поля с током, индуцированным зкапле, отрыв и дозированный переноскапли в сварочную ванну. В режиме работы с КЗ схема управления режимомсварки включает высокочастотный источник, и создаваемое им бегущее поле, воздействуя на каплю металла,ускоряет ее переход в сварочную ванну и обрыв шейки капли, что позволяет экономить металл и электроэнергию.В первом случае устройство для реализации способа содержит источник сварочного тока, два амплитудных селектора, умножитель, интегратор, ключ,высокочастотный многофазный источники индуктор. Устройство для реализацииэтого способа в режиме сварки с КЗдугового промежутка содержит источник сварочного тока, амплитудный селектор, ключ, многофазный высокочастотный источник и индуктор. 2 с. и1 з.п. А-лы, 2 ил.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электродуговой сварке в защитных газах.1 ель изобретения - повышение качества сварного шва путем уменьшения разбрызгивания электродного металла и улучшения условий переноса расплавленного металла. 5 10 15 На фиг, дана схема устройствадля реализации способа электродуговой сварки без коротких замыканий дугового промежутка; на фиг,2 - то же,но при сварке с короткими замыканиями дугового промежутка,Для осуществления способа сваркиплавлением необходимо иметь сварочный источник питания, сварочную горелку, свариваемое иэделие, высокочастотный многофазный источник питания, выполненный в виде многостабильного мультивибратора или счетчика,многофазный высокочастотный индуктор,представляющий собой многофазный коаксиальный линейный асинхронный двигатель и схему управления этими устройством.Применение высокочастотного бегущего многофазного магнитного поляцелесообразно при различных параметрах процесса сварки, а именно, какпри сварке без коротких замыканий дугового промежутка каплей расплавленного металла, так и при сварке с короткими замыканиями,В режиме работы без коротких за- .мыканий способ сварки заключается втом, что за время, обусловленное режимом сварки, на конце электродаобразуется капля определенной массы,и схема управления, исходя из отсчета затраченной электроэнергии, включает высокочастотный источникпита 20 25 30 35 40 45 50 55 ния, и создаваемое индуктором высокочастотное магнитное поле, взаимодействуя с индуцированным в капле током, отрывает ее от электрода. Это позволяет осуществить направленный и дозированный перенос электродного металла, увеличить производительность труда, улучшить качество сварного шваВ режиме работы с короткими замыканиями способ сварки заключается в том, что при коротком замыкании каплей дугового промежутка схема управления включает высокочастотный источник питания индуктора, и создаваемое им высокочастотное бегущее магнитное поле воздействует на каплю металла, ускоряя процесс ее перехода всварочную ванну и обрыв шейки капли,что позволяет экономить электроэнергию, уменьшить потери металла на разбрызгивание, улучшить качество сварного шва.Способ электродуговой сварки дляразличных режимов осуществляется следующим образом,1. Электродуговая сварка плавлением с капельным переносом электродного металла без коротких замыканийдугового промежутка.Устройство для осуществления способа сварки плавлением (фиг.1) содержит источник 1 сварочного тока, мундштук 2, шунт 3, добавочный резистор 4, умножитель 5, интегратор 6, амплитудный селектор 7, ключ 8, высокочастотный многофазный источник 9 питания, многофазный высокочастотный индуктор 10 и амплитудный селектор.11. Способ сварки заключается в следующем.За время, обусловленное режимом сварки, на конце электрода образуется капля определенной массы и происходит расплавление сварочной ванны.С шунта 3 и добавочного резистора 4 снимаются сигналы, пропорциональные току и напряжению дуги соответственно. Они поступают соответственно на первый и второй входы умножителя 5, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, выделяющейся в дуговом промежутке. Этот сигнал поступает на вход интегратора 6, формирующего сигнал, пропорциональный расходу электроэнергии за установленное время. С выхода интегратора сигнал проходит на первый вход амплитудного селектора 7, где сравнивается с сйгналом, определяющим заданную для данного режима сварки величину расхода электроэнергии для Формирования одной капли и поступающим на второй вход амплитудного селектора 7. При равенстве сигналов амплитудный селектор 7 выдает сигнал на вход ключа 8, который устанавливается в положение "1" и включает высокочастотный много 1353589фазный источник 9 питания для индуктора 10,Когда на обмотки многофазного высокочастотного индуктора в опреде 5ленном порядке поступают импульсыпитания высокой частоты, то вдольвнутренней поверхности индуктора создается высокочастотное бегущее магнитное поле. В капле электродного металла, как в короткозамкнутом витке,возникает индуцированный ток от осевой составляющей магнитного поля. Врезультате взаимодействия этого токас радиальной составляющей магнитного 35поля на каплю действует осевая сила,отрывающая ее от торца электрода.Капля электродного металла под действием электромагнитной силы попадает.в сварочную ванну. 20После отрыва капли напряжение надуге возрастает из-за увеличениядлины дуги. Сигнал, пропорциональныйнапряжению, поступает на первый входамплитудного селектора 11, где сравнивается с величиной напряжения, задаваемого режимом сварки. При превышении напряжения на дуге амплитудныйселектор 11 вырабатывает сигнал, поступающий на второй вход ключа 8 ипереводит его в положение 0". Высокочастотный источник питания отключается до формирования следующей капли. Для данного способа сварки характерно то, что переход капли с электрода в сварочную ванну происходит с коротким замыканием дугового промвжутка каплей расплавленного металла. Из единичного процесса каплепереноса можно выделить время непосредственно короткого замыкания, которое составляет значительную долю общего времени существования капли.В момент короткого замыкания капля сначала касается сварочной ванны, а затем, растекаясь по поверхности ван 50 55 Реализация данного способа даетувеличение производительности труда,позволяет регулировать размер капельэлектродного металла, способствуетих дозированному и направленному пе 40реносу, улучшению качества сварногошва.2. Электродуговая сварка плавлением с короткими замыканиями дугового промежутка,45 ны, сходит с электрода с образованием шейки. ейка капли существует дотех пор, пока она, утоньшаясь до критического диаметра, не взорвется поддействием нарастающего короткого замыкания.Предлагаемый способ сварки закгпочается в том, что при касании каплисварочной ванны создаваемое многоФазным индуктором высокочастотноебегущее магнитное поле воздействуетна каплю, ускоряя процесс ее перехода в сварочную ванну и обрыв шейкикапли.Устройство для реализации данногоспособа (фиг.2) состоит из источника1 питания для сварки, мундштука 2,шунта (добавочного резистора) 3, амплитудного селектора 7, ключа (порогового устройства) 8, многофазноговысокочастотного источника 9 питания,многофазного высокочастотного :тндуктора 1 О, и"точника 12 образцового напряжения,Устройство работает следующим образом.После периода горения дуги и образования капли расплавленного металла,она (капля) замыкает дуговой:;ромежуток. С добавочного резистора 3 напервый вход амплитудного селектора7 поступает сигнал, пропорциональныйнапряжению дуги, а на второй вход -сигнал заданной величины, соответствующий напряженка короткого замыкания, При падении напряжения на дугедо напряжения короткого замыкания свыхода амплитудного селектора поступает сигнал на вход порогового устройства 8, которое включает высокочастотный источник 9 пита;.ия многофазного высокочастотного индуктора 10,Принцип работы высокочастотногоиндуктора от описанного отличаетсятем, что магнитное поле обрыва шейкикапли автоматически снимается до следующего короткого замыкания.Предлагаемый способ сварки дает экономию электроэнергии за счет уменьшения времени короткого замьпания, что достигается принудительным обрывом шейки капли высокочастотным бегущим магнитным полем при меньшем значении тока короткого замыкания, чем при обычном течении процесса сварки, улучшения процесса каплепереноса и качества шва, уменыпения потерь металла на разбрызгивание.Формула изобретения 1. Способ магнитоуправляемой злектродуговой сварки, при котором воздействуют на дугу посторонним поперечным магнитным полем, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем уменьшения разбрызгивания расплавлен ного металла и улучшения его переноса, воздействуют на дугу высокочастотным бегущим поперечным многофазным магнитным полем в виде пачки импульсов,накладываемых на конец пла вящегося электрода, причем бегущую составляющую магнитного поля направляют вдоль оси электрода в сторону сварочной ванны.2, Устройство для магнитоуправляе мой электродуговой сварки, содержащее источник питания, плавящийся электрод и многофазныи индуктор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь металла на разбрыз гивание при сварке с короткими замыканиями дугового промежутка и экономии электроэнергии, в него введены последовательно соединенные амплитудный селектор, ключ и многофазный 30 высокочастотный источник, а ;"акже добавочный резистор и образцовый источник, при этом первый вход амплитудного селектора через добавочныйрезистор подключен к выходу источника питания, а второй вход - к образцовому источнику, выход многофазного высокочастотного источника подключен к многофазному индуктору,3. Устройство по п.2, о т л и ч а"ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества сварного шва за счетобеспечения направленного дозированного переноса электродного металла при сварке без коротких замыканийдугового промежутка, в него введеныумножитель, интегратор, второй амплитудный селектор и шунт, при этомвходы умножителя через шунт и добавочный резистор соответственно соеди-.нены с клеммами источника питания ис первым входом первого амплитудногоселектора, на второй вход которогоподано опорное напряжение, а выходкоторого соединен с управляющим входом ключа, выход умножителя черезинтегратор подключен к первому входу второго амплитудного селектора,на второй вход которого подано такжеопорное напряжение, а выход которогочерез ключ и многофазный высокочастотный источник подключен к многофазному индуктору,каз 5 н ми отк д.4/5 кая н Производственно-полиграФическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная 8/13 Тираж 970 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушПод та ССС ытий