Способ регулирования процесса дуговой сварки

3 СОВЕТСНИХ ОЙИЛВ ЯЕ СНИКОЮ (И) РЕСПУБЛИН 51) В 23 К 9/10 ГОСУД АРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР ОМИТЕТ ССС ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е Чно тепловая нерционно ванны или ее размер тьвремяв. с сварочн изменен(56) 1. Заявка ФРГ У 2500182,кл. В 23 К 9/12, 1980,2. Авторское свидетельство СССУ 841837, кл. В 23 К 9/10, 1979.3. Заявка Франции В 2264618,кл. В 23 К 9/00, 1975 (прототип).(54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИ плавящимся элект родом с подачей присадочной проволоки, при котором присадочную проволоку используют в качестве контактного датчика, регистрируют величину регулирующего параметра и по отклонению этой величины от заданной изменяют параметры режима сварки, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества регулирования и стабилизации заданной конфигурации сварочной ванны, присадочную проволоку подают в хвостовую часть сварочной ванны на расстоянии от оси плавящегося электрода, равном 0,5-0,7 ширины сварочной ванны, со скоростьюхЧом +(Оу 4 Оэб)(смаке Чном) гд м - скорость подачи присадочной проволоки, при которой проволока плавится на поверхности .сварочной ванны, см/с; макс - скорость подачи присадочной проволоки, при которой проволока плавится на дне сварочной ванны, см/с, и сообщают ей поочередно поперечные и продольные колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях с амплитудой на 15-25 Х меньше заданных размеров ванны, а в качестве регулирующего параметра принимают период Я поперечных и продольных колебаний присадочной проволоки, при этом период поперечных колебаний регистрируют в течение времени между касанием присадочной проволокой противоположных боко" д вых поверхностей кристаллизации сва" рочной ванны, период продольных колебаний - в течение времени прохождения присадочной проволоки от точки пересечения осей продольных и поперечных колебаний до поверхности крис" таллизации хвостовой части сварочной ванны, а заданную величину периода колебаний принимают равной (0,25- 0,4) в, где оои с11343Изобретение относится к сварке, в частности к регулированию процессов автоматической дуговой сварки, и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, где предъявляются высокие требования к качеству сварных швов и их геометрическим размерам.Известен способ регулирования параметров процесса автоматической 10 сварки в защитных газах с помощью экрана и счетно-решающего прибора, при котором на экране проецируют двухкоординатное отображение места сварки и прилегающей к нему зоны, а прибор обеспечивает регулировку таких параметров, как скорость сварки, скорость подачи электродной проволоки и величины сварочного тока 11 .Однако этот способ характеризует ся невысокой точностью регулирования из-за того, что он обеспечивает информацию только с наружной сторонысварочной ванны и не дает информации о ее форме и глубине проплавления. 25 Кроме того, затруднено определение истинных размеров сварочной ванны и ее границ, а сложность оборудования для реализации этого способа и высокая стоимость препятствуют его широ- З 0 кому внедрению.Известен способ регулирования процесса сварки, при котором параметры процесса изменяют в зависимости от разности температуры свариваемых кромок, измеряемой пирометрическим сканированием обеих сторон хвостовой части ванны, когда кромки металла в точках сканирования бывают при температуре выше температуры его плавления 12 . Однако этот способ также не отличается высокой точностью регулирования, так как информация о размерах сварочной ванны снимается лишь с ф 5 внешней его стороны, а информация о глубине проплавления не поступает вовсе.Кроме того, точность регулирования снижает помехи от излучения световой дуги и ее отражения от 50 поверхности ванны.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования процесса дуговой сварки, 55 при котором регулирования процесса дуговой сварки производят путем изменения высоты между подаваемой 27 2электродной проволокой и изделием или путем изменения углового положе .ния дополнительной проволоки, вво,димой в столб дуги и ванну, и по отклонению этих величин от заданных изменяют параметры режима сварки 3.Недостатками известного способа являются отсутствие измерений размеров ванны, так как регистрируют только сечение шва перераспределениемэнергии дуги за счет ввода дополнительной проволоки, и отсутствие прямой взаимосвязи между сигналом о размерах ванны и параметрами режимасварки. Перечисленные недостатки не позволяют зафиксировать конфигурациюванны и обеспечить ее неизменностьв процессе сварки, В то же время при сварке ряда металлов от конфигурацииванны зависит появление горячих тре щин, избежать которые возможно лишьпутем правильного выбора конфигурации ванны и обеспечения стабильностиее размеров. Кроме того, от конфигурации ванны зависит пористость вшве и качество его формирования. Цель изобретения - повышение качества регулирования и стабилизации заданной конфигурации сварочной ванны.Цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса дуговой сварки плавящимся электродом с подачей присадочной проволоки, при котором присадочную проволоку используют в качестве контактного датчика, регистрируют величину регулирующего параметра и по отклонению этой величины от заданной изменяют параметры режима сварки, присадочную проволоку подают в хвостовую часть сварочной ванны на расстоянии от оси плавящегося электрода, равном 0,5-0,7 ширины сварочной ванны, со скоростьюном +(04 0 6) макс ном.)где Ч- скорость подачи присадочной проволоки, при которой проволока плавитсяна поверхности сварочнойванны, см/с;Ч- скорость подачи присадочной проволоки, при которой проволока. плавитсяна дне сварочной ванны,см/с,и сообщают ей поочередно поперечныеи продольные колебания в двух взаим1134327 но перпендикулярных направлениях с амплитудой на 15-252 меньше заданных размеров ванны, а в качестве регулирующего параметра принимают период поперечных и продольных колебанийФприсадочной проволоки, при этом пе, риод поперечных кол ебаний р егистрируют в течение времени между касанием присадочной проволокой противоположных боковых поверхностей крис О таллизации сварочной ванны, период продольных колебаний - в течение времени прохождения присадочной проволоки от точки пересечения осей продольных и поперечных колебаний до поверх ности кристаллизации хвостовой части сварочной ванны, а заданную величину периода колебаний принимают равной (0,25-0,4) ь 8 рлгде ь 8 - тепловая инерционность сва Орочной ванны или время изменения ее размеров, с.Момент касания присадочной проволокой поверхностей кристаллизации сварочной ванны регистрируют по изме- д нению ее кривизны.Выполнение перечисленных операций позволяет зарегистрировать конфигурацию сварочной ванны и обеспечить стабилизацию ее геометрических размеров в процессе сварки по сигналам о времени колебаний проволоки в сварочной ванне в двух взаимно перпендикулярных направлениях. 35Скорость подачи присадочной проволоки в хвостовую часть ванны выбрана равной Мом +(Оэ 4-Оэб) ("цахес ном) из условия плавления конца йрйсадочной проволоки относительно поверхности сварочной ванны на глубине, равной 50-707 глубины ванны. При этом значение Чом определено для случая плавления проволоки на поверхности сварочной ванны, а значение 45 соответствует плавлению проволоки на дне сварочной ванны, Если скорость подачи присадочной проволоки меньше Чная +(0,4-0,6) (Ча-ЧО, то при возмущениях параметров процесса свар ки возможен выход проволоки из ванны и нарушение процесса регулирования. При скорости подачи присадочной проволоки больше Ч, м +(0,4-0,6) (Чмакс "ном) технологические возму щения процесса сварки могут привести :к утыканию проволоки в дно ванны и нарушению процесса регулирования,4Ввод присадочной проволоки в сварочную ванну на расстоянии от осиэлектрода, равном 0,5-0,7 ширинысварочной ванны выбран из условий,обеспечивающих достаточную жесткостьпроволоки вблизи дуги и позволяющихсообщить колебательное перемещениепроволоки в продольном направлениисварочной ванны для получения сигнала о размерах вайны в этом направлении. При введении проволоки на расстоянии меньшем 0,5 ширины ванныона нагревается излучением дуги итеряет жесткость, а при расстояниибольше 0,7 ширины ванны уменьшаетсяамплитуда колебаний, снижается время1опроса, а следовательно, возрастает ошибка в определении сигнала иснижается точность процесса регулирования.Период колебания присадочной проволоки в двух взаимно перпендикулярных направлениях выбран равным (1,01,3)78, где 8 - тепловая инерционность сварочной ванны или время изменения ее размеров, с. Если этот пелриод меньше 1,0 8, то невозможноуспеть зарегистрировать изменениеразмеров ванны, Если период большел1,368, то ухудшается процесс регулирования из-за запаздывания в корректировке измеренных размеров ванны.Период колебаний в каждом направлении выбран равным (0,25-0,4)8 изусловия обеспечения периода колебаний в двух направлениях, равном1,0-1,3 ь 8 и необходимости успокоения конца присадочной проволоки вванне после каждого колебания в од ном направлении.,1,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - траекторияколебания конца присадочной проволоки в сварочной ванне; на фиг. 3 -циклограмма процесса сварки.Блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ, (фиг. 1)включает в себя горелку 1 с плавящимся электродом 2, соединенную через блок 3 регулирования режима сварки с источником 4 питания дуги нподключенную к свариваемому изделию 5. В хвостовую часть ванны 6,образованную дугой 7, на расстоянииот последней (фиг, 2) вводится,дополнительная присадочная проволока 8,которой устройство 9 сообщает колеба 1134327ния во взаимно-перпендикУлярных плоскостях на расстояние А 1 по шириневанны 6 и на расстоянии А по длинесварочной ванны 6 от фиксированнойточки 10, взятой на расстоянии 8 от 5дуги до зоды кристаллизации хвостовой части сварочной ванны 6. Блок 11регистрации времени прохождения присадочной проволокой 8 в сварочнойванне 6 расстояний А 1 и А связан с 10блоком 12 сравнения, который выцаеткоманды блоку 3 для регулированиярежима сварки в случаях отклонениярегулирующего параметра от заданнойвеличины. 15Способ осуществляют следующим образом.При сварке дуга 7, горящая междуплавящимся электродом 2 и изделием 5,расплавляет металл и образует ванйу 6 20Ванна 6 имеет ширину В и длину Ь(фиг. 2). В хвостовую часть ванны 6на расстоянии 1 от оси электроднойпроволоки, равном 0,5-0,7 ширины Всварочной ванны 6 в фиксированнуюточку 10 подают со скоростью 1 ио +(О е 4 06) (Чма Ч ном) присадочнуюпроволоку 8. Последней периодическисообщают устройством 9 колебания вдвух взаимно перпендикулярных направ Олениях с амплитудой на 15-257, меньше заданных размеров ванны 6, приэтом при поперечных колебаниях регистрируют блоком 11 регистрации времени время между касанием проволоки358 противоположных боковых поверхностей кристаллизации сварочной ванныб (расстояние А ), а при продольныхколебаниях регистрируют время прохождения проволоки 8 от фиксированного положения точки 1 О до поверхности кристаллизации хвостовой частиванны 6, (расстояние А) и по отклонению величин указанных времен отзаданных, сравнение которых осуществляют в блоке 12 сравнения, изменяют параметры режима сварки источника 4 питания.Устройство 9 обеспечивает присадочной проволоке 8 колебания вовзаимно перпендикулярных направленил 50ях с периодом Т, равным (1,0-1,3)ьв,а в каждом направлении с периодом(0,25-0,4)ц (фиг. 3). При подаче присадочной проволоки можно применятьее предварительный подогрев,П р и м е р. Сварку стыков трубдиаметром21914 мм из нержавеющей, стали производили на сварочной установке 53,28 для лабораторных исследований. Установка предназначена для сварки плавящимся или неплавящимся электродом с подачей дополнительной присадочной проволоки цилиндрических и плоских образцов. Скорость подачи плавящегося электрода 1 плавно регулируется от 120 до 1600 м/ч, а скорость подачи присадочной проволоки М от 1 О до 120 м/ч. Источник питания сварочной дуги вВДУ-З 02. На сварочных образцах выполняли щео левую разделку с углом раскрытия 12. Диаметр плавящегося электрода 1,6 мм, диаметр присадочной проволоки 1,2 мм. Сварку выполняли на следующих режимах: зажигание дуги производили на токе 180 А и напряжении 23 В, скорость подачи плавящегося электрода=200 м/ч. Затем увеличивали скорость подачи электродной проволоки до 650 м/ч до образования сварочной ванны, шириной В=17 мм и длиной 36 мм и начинали вращать трубу относительно горелки со скоростью 12 м/ч, одновременно вводят в фиксированную точку сварочной ванны, находящуюся на расстоянии 8 мм от плавящегося электрода, присадочную проволоку со скоростью 110 м/ч. Концу присадочной проволоки периодически сообщали колебания с амплитудой поперек разделки А 1, равной 12 мм и амплитудой А от фиксированной точки до хвостовой части ванны, равной 15 мм, т.е. на 15-257 меньше заданных размеров ванны. Колебания осуществляли с периодом Т равным 2 с (в поперечном направлении равном 0,75 с; в продольном направлении 0,93 с), при этом скорость колебаний оставалась оставалась неизменной н равной 16 мм/с. Время колебаний конца присадочной проволоки сравнивалось с заданным, и по его изменению осуществлялась корректировка режима сварки, т. е. уменьшение или увеличение сварочного тока и напряжения.Применение предлагаемого способа регулирования процесса дуговой сварки позволяет повысить производительность труда на 117., а также на ЗХ качество сварных швов путем стабилизации заданной конфигурации сварочной ванны и контроля ее размеров не только по ширине, но и по длине и снизить на 1 ОЕ стоимость оборудования за счет упрощения конструкции.илиал ППП "Патент",6/11 Тираж 1086 ВНИИПИ Государственн ло делам изобретен 113035, Москва, Ж