Способ контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом

(51)5 В 23 К 9/О ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ТЕТРЪТИЯМ ВРЕТЕ НИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Могилевский машиностроительный завод(72) Е. И. Хрусталева и Я. М. Сургунт (56) Авторское свидетельство СССР М 1060369; кл. В 21 К 9/16, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1346371, кл. В 23 К 9/16, 1986.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ(57) Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов и смесей на их основе, преимущественно в сварочных автоматах и роботах с зоной защиты горения дуги аргоном, углекислым газом и смесями, на их основе. Цель изобретения - повышение точности контроля состояния газовой. защиты зоны сварки в диапазоне режимов, обеспечивающих капельный перенос электродного металла. Это,цостигается тем, что согласно способа контроля состояния газовой защиты при,цуговой сварке плавящимся электродом, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли на электроде. Время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения на дуге превышает значение опорной величины, или по времени, в течении которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины. Это позволяет с высокой точностью определить состояние газовой защиты еще о того, как ухудшение зариведет к снижению эксактеристик сварных соеы, 3 ил., 1 табл. иты зоны сварки уатационных ханений. 2 3, и. фно св егулирование ее состав ится к сварочному найти применение ящемся электродом и смесей на их осо изобретение моочных автоматах и горения други аргосмесями на их оспраце арки. Недостатками этого спосо то, что он обладает низким быс ем, низкой достоверностью ин следовательно, низкой точность Известен способ контроля с зовой защиты зоны сварки сварке плавящимся электродом,измеряют текущее значение к мого параметра, сравнивают е ным значением и по величине судят о качестве газовой защит в качестве контролируемого па пользуют частоту переноса капба является тродействиформации. а ю онро, остояния гапри дуговой при котором нове.Известен способ контроля состояния газовой защиты зоны сварки, при котором защитную атмосферу контролируют путем отбора ее иэ зоны дуги, сравнивают ее с заданным составом и производят постоянонтролируего с задан отклонения этомис- угоы. Пр раме ь в ОПИСАНИЕ И Изобретение откос производству и может при дуговой сварке плав в среде защитных газов нове. Преимущественн жет применяться в свар роботах сзащитой зоны ном, углекислым газом и 1771902 А 110 15 20 25 30 35 40 вом промежутке, которую определяют по частоте изменения напряжения на дуге или частоте пиков сварочного тока,Недостатки способа: нарушение газовой защиты можно обнаружить только при крупно-капельном переносе. При увеличении тока сварки точность контроля падает за счет того, что различие между частотой переноса капель с качественной газовой защитой и частотой переноса капель с ухудшенной газовой защитойтем меньше, чем больше сварочный ток.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля состояния газовой защиты при дуговой автоматической сварке плавящимся электродом в режиме капельного переноса, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению параметра, характеризующего периодичность капельного переноса, от заданного значения, в котором в качестве контролируемого параметра используют отношение времени переноса капли электродного металла и времени существования капли, при этом время переноса определяют по времени, в течение которого величина сварочного тока превышает значение опорной величины, а время существования капли определяют по периоду изменения сварочного тока или время переноса определяют от времени, в течение которого величина напряжения на дуге ниже опорной величины, а время существования капли определяют по периоду изменения напряжения на дуге.Недостатком данного способа является необходимость измерения двух исходных параметров с последующим вычислением контролируемого параметра, что приводит к задержке получения результата контроля и снижению его точности.Целью изобретения является повышение точности контроля состояния газовой защиты зоны сварки в диапазоне режимов, обеспечивающих капельный перенос электродного металла.Это достигается тем, что согласно способа контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли на электроде, при этом время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения на дуге превышает значение опорной величины, или по времени, в течение которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины,На фиг. 1 приведены временные диаграммы сварочного тока(фиг. 1 а) и напряжения (фиг. 1 б) за один период изменения; на фиг. 2 - зависимость времени формирования капли от концентрации воздуха в защитной атмосфере; на фиг. 3 - схема устройства. реализующего способ.Способ контроля состояния газовой защиты зоны сварки основан на снижении времени формирования капли при попадании 3-5% воздуха в защитную атмосферу на 60 - 105% по сравнению со временем формирования капли при качественной газовой защите, Это поясняется на временной диаграмме (фиг, 1), На участке 1 сварка при качественной газовой защите, на участке 2 - при концентрации воздуха 3-5% в защитной атмосфере дуги. Видно резкое снижение времени формирования капли на участке 2 по сравнению с участком 1,При концентрации воздуха 3 - 5% в защитной атмосфере не происходит изменений в металле сварного шва, которые могли бы каким-нибудь образом повлиять на эксплуатационнЫе характеристики сварного соединения, При этом снижение ударной вязкости достигает 2-3%, а поры отсутствуют. В способе-прототипе происходит обнаружение газовой защиты преимущественно при достижении концентрации воздуха в защитной атмосфере 7 - 10%, что приводит к снижению ударной вязкости на 5 - 7%, что допустимо для неответственных сварных конструкций.На графике (фиг. 2) видно, что при содержании воздуха в защитной атмосфере до 5% происходит снижение времени формирования капли на 60-100%,Оценку информативности способа проводили с использованием метода случайного баланса. Оценивали влияние возмущений при отклонении тока сварки, напряжения на дуге, скорости сварки, скорости подачи электрода, вылета электрода, расстояния сопла-деталь, концентрации воздуха в защитной атмосфере на 5% от заданных значений перечисленных параметров на информативный параметр - время формирования капли на электроде, При этом получено, что наиболее значительным возмущением, влияющим на время формирования капли на электроде, является ухудшение состояния газовой защиты зоны сварки, которое приводит к изменению информативного параметра на 60 - 105%, в то время, как изменение других технологических параметров приводит к изменению указанного параметра не более чем на 20 177190230 о . Учитывая, что при сварке на автоматахи роботах обеспечивается высокая стабильность технологических параметров, информативность способа еще большеувеличивается. 5Заданное зна 1 ение информативногопараметра и величины опорных значенийтока или напряжения получают в процессеналадки сварочного автомата или робота наоптимальные технологические режимы и 10параметры. Опорные значения тока или напряженияя выбирают при этом с учетом обеспечения гарантированного переходаизменяющихся значений тока или напряжения при переносе капли через дуговой промежуток через уровни опорных значений.Способ реализуется устройством (фиг.3), состоящим из блока 1 для измерениявремени формирования капли, блока памяти 2, блока сравнения 3 и блока управления 20и индикации 4.Определение нарушения газовой защиты производят следующим образом,После настройки сварочного автоматаили робота, при качественной газовой защите, блоком 1 измеряют время формирования капли, которое заносят в блок памяти 2.Это значение является заданным значением информативного параметра, Затем присварке блоком измеряют текущее значение 30времени формирования капли, сравниваютэто текущее значение в блоке 3 с заданнымзначением времени формирования, капли,хранящимсяв блоке 2. Результаты сравнения передаются в блок индикации и управления 4, При снижении времениформирования капли ниже допустимогоуровня срабатывает блок управления и индикации 4, который включает сигнализациюили отключает сварочный автомат или робот, предупреждая тем самым появлениебрака сварного соединения из-за нарушения газовой защиты зоны сварки.П р и м е р. Сварку проводили на автомате АДГ - 502 с источником питания ВДУ - 45504 Была проведена сварка 50 стыков приконцентрации воздуха Кв=Зи 50 стыковпри Кв=5 в защитной атмосфере, создаваемой аргоном, Пластины из стали Х 18 Н 9 Тсваривали аустенитной проволокой 50Х 18 Н 10 Т диаметром 2 мм. Режимы сварки: ток 180 А, напряжение 26 В. скорость сварки40 м/ч.Относительную погрешность способапрототипа вычисляли:а заявляемого способа:Рз т 3где Лгл, Ьту, Ьц - соответственно средняя абсолютная ошибка соответствующих параметров т, ху, т - среднее знаФ.чение соответствующих параметров; Ь В - ошибка вычисления,После сварки при концентрациях воздуха в защитной атмосфере в Зои 5 была проведена статистическая обработка данных, результаты сведены в таблицу.Таким образом, по предлагаемому способу контроля состояния газовой защиты можно с высокой точностью определить состояние газовой защиты еще до того, как ухудшение защиты зоны сварки приведет к снижению эксплуатационных характеристик сварных соединений,Формула изобретения 1. Способ контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом в режиме капельного переноса, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли.2. Способ по и. 1, о тли ч а ю щи й с я тем, что время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения на дуге превышает значение опорной величины.3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины,1771902 Временные диаграммы тока ( в ) и напрялсения ( б ) на дугеОиг,1771902Зависимость времени формирования кепли от концентрацииТф,сВоздуха в звцитной втуосфе 0,04 0,0 в % 3 6св= 1"О А, 1.д:24 Всв= 150 А, 1,л,:25 Всв: 2;3 А: Цд: 28 В Схема устроиства, реализущего спосо Составитель Е.ХрусталеваТехред М,Моргентал Корректор С.Пек дакт аз 3801ВНИИПИ зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 1 Тираж ственного комитета 113035, Москва. ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5