Способ контроля процесса дуговой сварки

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) 111) 1)5 В 23 0 КЕТЕН ных иссл ое ко истр экспериме а ядерных итут элек УССР и инение То едовании укторсконтальным исследогросварки Киевское чэлектролЙа ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Институт ядерАН УССР, Специальнтехнологическое бюро спроизводством Институтваний АН УССР, Инстим. Е. О. Патона АНпроизводственное объедприбор(56) Автоматс. 54 - 56.Феппд 1 оцг ическая сварка, 1985,12,па, 1984,8, р, 50. Изобретение относится к сварочному производству, а именно к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для контроля электрических параметров сварочного процесса при сварке, оценки технологических свойств электродов, а также для оценки и повышения квалификации сварщиков.Целью изобретения - повышение оценки качества сварного шва за счет прогнозирования его пористости при дуговой сварке.На фиг. 1 приведены экспериментальные зависимости, .необходимые для данного способа контроля; на фиг. 2 - схема устройства для его реализации.(54) СПОСОБ КОНТРОЛ Я ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к его сварочному производству, а именно к контрольноизмерительной технике и м. б. использовано для контроля электрических параметров сварочного процесса при сварке, оценки технологических свойств электродов, а также для оценки и повышения квалификаций сварщиков. Цель изобретения - повышение качества контроля путем более точного прогнозирования его пористости при дуговой сварке. Способ реализуется путем измерения напряжения дуги и сравнения его с двумя контрольными уровнями, которые автоматически корректируются в процессе сварки, При этом ффиксируется превышение изменяемых контрольных уровней. Эти уровния выбираются таким образом, что превышение первого контрольного чровня приводит к порообразованию с вероятностью 50 - 000, а второго - с вероятностью 70 - 10000 при определенном токе варки, принимаемом при контроле за базовь;й для определенного диаметра электрода. 2 табл. 2 ил. Сущность способа контроля заключается М в следующем. ЖПрименительно к условиям дуговой сварки можно прогнозировать зарождение пор в шве, вызванное удлинением дуги, по соответствующему увеличению напряжения дуги.Экспериментально было установлено, что для каждой марки и диаметра электродов можно определить такое контрольное значение напряжения дуги ( 11 ы 0-р), превышение которого приводит к зарождению пор в сварном шве с вероятностью - 50 - 7000. Можно также определить для этих условий такое контрольное значение напряжения дуги(32 коытр), превышение которого приводит к(2) 40 45 50 55 зарождению пор в сварном шве с вероятностью - 70 - 100 Я.В результате проведенных исследований были определены контрольные значения напряжения дуги для большинства марок электродов, используемых в отечественной промышленности (фиг. 1).При этом было обнаружено, что при изменении тока сварки указанные контрольные уровни напряжения дуги изменяются согласно следующим формулам:131 контр=1 1 контр+ К ( 1 св - 1 с в); (1) Е 81 12 контр=1 1 оконтр+К ( 1 св - 1 св),ГДЕ 13 контр И Цконтр - КОНТРОЛЬНЬГЕ уроВНИ Напряжения дуги, превышение которых приводит к зарождению пор в сварном шве с вероятностями - 50 - 70 Я и 70 - 100 соответственб бно;131 контр И 1.12 контр - КОНТроЛЬНЫЕ УРОВНИ Напряжения дуги, соответ- СТВУЮЩИЕ 1.11 контр И 1.32 онтр, но экспериментально определенные при токе сварки, условно принятом за базовый (1.) В;К - коэффициент корреляции, устанавливаемый экспериментально, В/А;1 с. - реальный, измеренный вданный момент времени ток сварки, А;1- - базовый ток сварки, А.Способ реализуется устройством (фиг. 2), содержащим повторитель 1, вход которого подключен к переключателю 2 напряжения, пропорционального базовому току сварки (1 бв), причем выход повторителя 1 связан через резисторы 3 и 4 соответственно с первым входом и выходом вычитающего устройства 5, второй вход которого через повторитель 6 и резистор 7 подключен к сварочному шунту Кш. Второй вход вычитающего устройства 5 соединен с общим проводом через резистор 8. Выход 5 соединен через резистор 9 с входом сумматора 10. Этот же вход сумматора 10 соединен со своим выходом через резистор 11, а второй вход соединен с общим проводом. Первый вход сумматора 10 соединен также с выходом повторителя 12 через резистор 13. Вход повторителя 12 подключен к резистору 14 установки первого контрольного уровня .(Уконтр). Выход вычитаюбщего устройства 5 через резистор 15 подключен к резистору 16 и первому входу сумматора 17; этот же вход резистором 16 соединен с выходом 17 и через резистор 18 и повторитель 19 соединен с резистором 20, который служит для установки контрольного уровня 13 контр, второй вход сумматора 17 подсоединен к общему проводу. 5 10 15 20 25 30 35 Устройство работает следующим образом.Напряжение, снижаемое со сварочного шунта Кн, пропорциональное току сварки, и напряжение, снимаембре с переключателя 2 (пропорциональное 1 .), через повторители напряжения 1 и 6 поступают на вычитающее устройство 5 с коэффициентом усиления К, определяемым отношением резисторов 3 и 4, которые равны резисторам 7 и 8 соответствен но.С выхода 5 снимается напряжение 1.1= =К(1 св - 1 св). Это напряжение поступает на входы сумматоров 10 и 17.На второй вход 10 в качестве второго слагаемого поступает бчерез повторитель 12 контрольный уровень 1,контр, снимаемый с резистора 14. С выбхода 10 снимается напряжение 131 контр= 1 1 контр+ К (1 св - 1 св),Соответственно на сумматор 17 в качестве второго слагаемого поступает (через повтори- ТЕЛЬ 19) НВПрЯжЕНИЕ 1.12 контр, уСТВНВВЛИВВЕМбмое резистором 20.С выхода 17 снимается напряжение 1.)контр= 1.3 контр+ К (1 св - 1 св),б бУстройство позволяет осуществить автоматическую корректировку уровней и прогнозировать вероятность образования пор в сварном шве.Пример. Перед сваркой в устройстве, реализуюгцем способ контроля, устанавлива- ЮТСЯ ЗНВЧЕНИЯ 1 11 контр И 1 1 оконтр, ОПРЕДЕЛЯЕбктмые экспериментально для данной марки и диаметра электрода (причем на определенном токе сварки, условно принятом за базовый 1 сСв). Для электродов диаметром 4 мм этот ток принят равным 160 А (см, табл. 1).Далее устанавливается коэффициент корреляции К, определяемый для данной марки электродов из зависимостей, приведенных на фиг. 1. Так, для электродов диаметром 4 мм при изменении тока сварки от 130 до 160 А Уконтр изменяется от 25 до 30 В, т.е. К - = - = 0,17 (В/А).Э 3В процессе сварки устройство, реализующее способ контроля, измеряет реальный ток сварки 1 св и сравнивает это значение с 1 св иб затем корректирует уровни Б 1 контр и 1.12 контр в соответствии с формулами (1) и (2).Например, для указанной марки электродов при токе сварки (1-), равном 140 А, ЗначЕНиЯ 1.1контр и 13 оконтр СоотВЕтстВЕН нО равны 27 и 32 В. В результате проведения сварочных экспериментов с использованием этого способа контроля при дуговой сварке электродами с покрытием основного вида установлено, что достоверность контроля порообразования (отношение числа пористых участков сварного шва к числу зарегистрированных удлинений дуги) составляет 65 - 75 Я при превышении нижнего предела напряжений дуги1556839 егде 1.1)контр первый контрольный уровеньнапряжения дуги, превышение которого приводит к зарождению пор в сварном шве с вероятностью 50 - 70%, В; 55)контр и близко к 100% - верхнего 1)2 контр (см. табл. 2).Представленные данные подтверждают правильность алгоритма обработки электрических параметров, положенного в основу настоящего способа контроля.формула изобретенияСпособ контроля процесса дуговой сварки, при котором регистрируют в процессе сварки случаи выхода параметров дуги за установленные контрольные уровни и по количеству этих случаев судят о степени дефектообразования в сварном шве, отличающийся тем, что, с целью повышения качества контроля шва путем более точного прогнозирования его пористости при дуговой сварке, принимают два установленных экспериментально контрольных уровня по напряжению дуги, которые в процессе дуговой сварки автоматически корректируются следующим образом;д1 1 контр= 1 1,контр+К ( 1 св - 1 св);Б1 12 контр=1 1 контр+ К (1 св - 1 св),1 оконтр - второи контрольный уровеньнапряжения дуги, превышение которого приводит к зарождению пор в сварном шве с ве роятностью 70 - 100%, В; Б 1.1)контрЦ 2 контр контрольные уровни напряжения дуги, соответствующие 3 ) контр И 1 12 контр И ЭКСПЕРИМЕН- тально определенные на токе сварки, условно принятом за базовый 1., В;коэффициент корреляции, устанавливаемый экспериментально, В/А;измеренный в данный момент времени ток сварки, А;базовый ток сварки, А. 20 1 св Б1 св -Таблица 1Результаты определения параметров 1)о и 111 крнтр с контр Марка (индекс) Номинальное напряэлектрода жение дуги (11 ), В Контрольные напряжения цуги, В 2 контр1556839 Таблица 2Достоверность контроля порообразования от удлинения дуги Число поНомер Число престыка вышений Достоверность контроля (поитогу), 7 Число превышений Число поДостоверность ристыхучастков ристыхучастковшва напряженапряжеконтроля,Е нияПг контр нияП контр П р и м е ч а н и я: 1. Сварка неповоротных трубных стыков 273 х 10 электродами ТМУУ (У = 4 мм); заполняющие слои. Сварку выполняли сварщики 1 Ч-Ч 1 разрядов, использовавшие по 5 электродов.2, Ток сварки изменялся от 140 до 180 А.3, Предельные значения напряжения равны: Пко - 29 В,Пгконтр 34 В для тока 1= 160 А и автоматическикорректировались в соответствии с формулами (1)и (2) при изменении 1, .4. Достоверность контроля при использовании предельного значения напряжения Бопределена по итог контрговому результату в связи с малой статистикой покаждому отдельно взятому стыку4 Ю 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Итого 19 16 17 14 16 17 127 117 6 6 148 13 11 12 10 12 128 5 8 5 4 4 104 68 69 71 71 75 71 67 71 73 71 67 67 70 3 2 3 3 2 2 1 2 2 1 1 22 3 2 3 3 2 1 1 2 2 1 1 21СТе В Редактор Н. ШвыЗаказ 682ИИПИ Государст1130Производственно-и енного комитета 35, Москва, Ж дательский комб став итель В. Ткач ед И. Верес ж 662 изобретениям и 35, Раушская ат Патент, г. нкоКорректор О. ЦиплеПодписноеоткрытиям при ГКНТ СССаб., д. 4/5Ужгород, ул. Га гари на, 101