Способ контроля состояния газовой защиты при автоматической дуговой сварке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 04 В 23 К 9/16 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ны свар нижени вар ног ктеристи механических не илабл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Могилевский машиностроительный институт(56) Авторское свидетельство СССР Нф 1060369, кл. В 23 К 9/16, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ(57) Изобретение относится к сварочному производству и может найти приме некие при автоматической сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. Целью изобретения является повышение точности и надежности контрол за состоянием газовой защиты зоны сварки в широком диапазоне сварочныхрежимов при сварке в аргоне, углекислом газе и смесях на их основе. Нарушение газовой защиты при дуговойсварке может быть обнаружено по уве."личению отношения времени переносакапли электродного металла к временисуществования капли по сравнению сопорным значением данного отношения.Время переноса и время существованиякапли определяются по временным характеристикам сварочного тока и напряжения на дуге, С помощью описанного способа контроля можно обнаружить нарушение газовои защиты з ки до того, как произойдет соединения в широком диапа мов сварки, 2 з.п. ф-лы, 410 Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при автоматической сварке плавящимся электродом в среде защитныхгазов и смесей, преимущественно мо 5жет применяться в сварочных автоматах и роботах с защитой зоны горениядуги аргоном, углекислым газом и смесями на их основе.Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля состояниягазовой защиты зоны сварки в широкомдиапазоне сварочных режимов.Способ основан на том, что,принарушении газовой защиты изменяетсячастота капельного переноса за счетизменения времени существования ипереноса капли,Наиболее информативн параметром 20о состоянии газовой защиты являетсяотношение времени переноса капли квремени существования капли. Времяпереноса капли определяют по времени,в течение которого значение сварочного тока превышает опорное значение, или по времени, в течение которого напряжение на дуге ниже опорного, а время существования капли при.нимают равным периоду изменения сва"рочного тока или напряжения.На фиг. 1 приведены временные диаграммы изменения сварочного тока и, напряжения за один период изменения;на фиг, 2 - график зависимости отношения времени переноса капли к времени существования капли от концентрации воздуха в защитной атмосфере;,на фиг, 3 - схема устройства, реализующего способ; на фиг. 4 " графикизменения достоверности способа дляразных видов переноса при сварке всмеси Аг + 20% СО.При оценке информативности способапроверено влияние отклонений сварочных режимов, возникающих от различного рода возмущений, на изменение отношения времени переноса капли к времени ее существования и на частотупереноса капель. Установлено, чтоизменение сварочного тока на 5-8%50вызывает изменение частоты переносакапель на 10-12%, а отношение указанных времен не более, чем на 10%.Изменение напряжения на 5-10% вызывает отклонение частоты на 10-12%,а указанного отношения времен толькона 3-7%, т.е. предлагаемый информативный параметр ь / о является бо лее помехоустойчивым, чем частотапереноса капель. При этом на отклонение отношения времени переноса капли с к времени ее существования ,из рассмотренных возмущающих воздействий (изменение расстояния соплодеталь, отклонение режимов сварки,изменение скорости сварки и др.) наибольшее влияние оказывает изменениесостояния газовой защиты из-за попадания в нее воздуха.Учитывая, что при автоматическойсварке параметры сварочного режимаобычно эастабилизированы, информативность способа еще более увМичивается.Заданное значение контролируемогопараметра получают в процессе сваркипри наладке сварочного автомата илиробота на определенные технологичес 1кие параметры (сварочный ток, напряжение, скорость сварки, оптимальный .расход защитного газа и т,д,). Приналадке по осциллограммам, которыемогут быть получены на осциллографе,быстродействующем самописце или другом аналогичном приборе, определяютопорное значение сварочного тока(фиг, 1 а) или опорное значение напря, жения (фиг. 16). Эти опорные значениявыбираются наладчиком с учетом обеспечения помехоустойчивости (фактически достоверности) способа. Опорныезначения выбирают так, чтобы при каждом отдельном переносе капли черездуговой промежуток осуществлялся гарантированный переход изменяющихсязначений тока и напряжения через уровни опорных значений соответственнотока и напряжения,При практическом применении спо" соба нет необходимости получать в каждом конкретном случае предлагаемую зависимость от концентрации воздуха, поскольку в рассмотренном диапазоне режимов зависимость носит общий устойсчиво повторяющийся характер, при этом обеспечивается отклонение контролируемого параметра от его базового значения не менее чем на 20% при попадании в защитную атмосферу до 8-9% воздуха независимо от значения базового параметра, получаемого для конкретных значений тока, напряжения и других параметров процесса сварки в процессе наладки сварочного автомата или робота, При таких концентрациях воздуха в защитной атмосфере качествоН+ НД - 5Н 134637 .металла сварного шва изменяется в допустимых пределах.При концентрации воздуха 9-107 взащитных газах и смесях происходит резкое снижение ударной вязкостиметалла сварного шва и зоны термического влияния, при этом появляются поры в низкоуглеродистой и низко- легированной стали, резко возрастает содержание нитридов в металлесварного шва,4Из графика (фиг. 2) видно, чтопри содержании воздуха в защитной атмосфер е до 97 величина от ношения вр емени переноса капли к времени существования капли увеличивается в 1,92,5 раза при сварке в углекислом газеи его смеси с кислородом и в 1,21,5 раза при сварке в аргоне и аргоносодержащих смесях.Способ реализуется устройством(фиг, 3), состоящим из блока 1 дляизмерения времени переноса капли ивремени существования капли, вычислителя 2, блока 3 сравнения, блока 4управления и индикации.Определение нарушения газовойзащиты производится следующим обра- . зом. 30После настройки сварочного авто" мата или робота при качественной газовой защите блоком 1 измеряют время переноса капли и время существованиякапли, принимают эти временные параметры оптимальными для выбранных условий и режимов сварки и заносят отношение времени переноса капли и времени существования капли в блок 3сравнения после вычисления данногоотношения в вычислителе 2. В дальнейшем устройство работает в автоматическом режиме: измеряют временные параметры, вычисляют их отношение и в блоке 3 производят сравнение 4 бзаданного отношения с текущим егозначением. При превышении значенияотношения времени переноса капли к еемени существования капли в текущий момент времени над заданным отношением срабатывает блок 4 управления и инцикации, который включаетвсигнализацию или отключает сварочный автомат, предупреждая тем самым появление брака сварного соединения из-за нарушения газовой защиты эоны сварки.На сварочном автомате с источником питания производят сварку стыко 4вых соединений, используя при этомпластины из стали аустенитной проволокой диаметром 1,2 мм в смеси аргона с 202-ными надбавками углекислого газа. После сварки швов иэних вырезают образцы, которые испытывают на ударную вязкость, по величине последней и оценивают достоверность способа, Результаты экспериментов обработаны с применением методовматематической статистики и в примерах даны результаты обработки.В процессе сварки швов проводятрегистрацию частоты процесса и отношения 3 /при помощи модернизированного соответствующим образом прибора частотомер-хронометр и быстродействующего прибора типа Н 336-2,Кроме того, часть данных получена покинограммам (контрольные эксперименты),Экспериментально в процессе на"ладки сварочного автомата подобранызначения опорных напряжений.Проводя оценку достоверности способа по альтернативному признаку используют в качестве эталонного способ определения механических свойствсварного соединения по величине ударной вязкости металла сварного шваВ атмосферу смеси Аг + 203 СП до"бавляют 5-6 Х воздуха. При этом снижение ударной вязкости на 5-103 считается недопустимым.Расчет достоверности производятпо формуле где Д " достоверность;Н- дважды годные изделия;,Нц - дважды негодные изделия,"Н - общая выборка иэделий,П р и м е р 1. При токе сваркименее .90 А и напряжении менее 16 Впроисходит обрыв дуги и процесс свар 3ки прекращается. Д О.П р и м е р 2. Ток сварки 100 А,напряжение на дуге 24 В, опорное напряжение 10 В, Процесс сварки крупнокапельный с короткими замыканиями.Нстыковых швов, Нг42 шт, Нц= 7 шт. Информативные параметры приразличной концентрации воздуха представлены в таблице для всех режимовсварки,Д = 0,98.П р и м е р 3. Сварочный ток 150 А,напряжение на дуге 24 В. Опорное наРежим сварки Информативные параметры способа Достоверностьпр едла гаПредлагаемого звестног емого спо- соба 100 150 0,980,925 24 0,0418 0,0130 31,125 0,0250 0,007 28 28 0,0152 0,004 1 26,9 28 0,0108 0,0032 29,6 24 О,О 58 0,010 17,2 24 0,0357 0,0067 188 28 0,0288 0)0051 17,1 28 0,0160 0,0029 18,1 0,89 180 200 0 786 100 150 180 63 200" Концентрация воздуха в защитной атмосФере 5-16, в остальных случаях воздуха в атмосфере дуги нет,5 13463пряжение 10 В. Крупнокапельный перенос без коротких замыканий. Ншт,Н 66 шт., Нн = 8 шт Д = 0,925.П р и м е р 4, Сварочный ток 180 А,напряжение на дуге 28 В, опорное на"пряжение 10 В. Перенос металла среднекапельный. Н = 80 шт., Н 1. = 63 шт.,Н=8 шт Дд 089.П р и м е р 5. Сварочный ток200 А, напряжение 28 Вопорное напряжение 10 В. Перенос металла мелко,капельный, но не струйный, Н = 70 шт.,Н = 47 шт Ни "- 8 шт Ц = 0,786.,.П р и м е р 6 Условия проведенияэксперимента те же, что и в примере 5,5но вместо опорного напряжения 10 Вприменяют опорное напряжение 15 В.При этом достоверность способа повьцяа"ется. Н = 70 шт., Н= 49 шт.,Н = 8 шт Д = 0,814, т.е. для конкретных условий сварки, влияющих напоявление помех, необходимо в процессе наладки выбрать такие опорные зна"чения тока или напряжения, чтобы былаосуществлена наибольшая отстройка от 25помех, влияющих на достоверность способа,На фиг. 4 обобщены результаты, предложенные в примерах 1-5 (х - по извес"стному, о - по предлагаемому способу),ЗОТаким образом, с помощью предлагаемого способа контроля можно обнаружить нарушение газовой защиты зонысварки до того, как произойдет сниже- .ние механических характеристик сварного соединения в широком диапазонережимов сварки. Формула изобретения 1. Способ контроля состояния газовой защиты при автоматической дуговойсварке плавящимся электродом в режимекапельного переноса, при котором осостоянии газовой защиты судят поотклонению параметра, характеризующего периодичность капельного переноса от заданного значения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что с цельюповышения точности контроля в широкомдиапазоне сварочных режимов, в качестве контролируемого параметра напальзуютотношение времени переноса капли электродного металла и времени существования капли,2, Способпоп, 1, отличаю"щ и й с я тем, что время переносакапли опр еделяют по вр емени, в т ечение которого величина сварочного токапревышает значение опорной величины,а время существования капли определяютпо периоду изменения сварочного тока.3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я. тем, что время переносакапли определяют по времени, в течениекоторого величина напряжения на дугениже значения опорной величины, авремя существования капли определяютпо периоду изменения напряжения надуге.1346311 Л.Сердюкова Корректор Э, Лончаков ор Л, Бобкова Тираж 922 ПИ Государственного коми делам изобретений и отк Москва; Н(-35, Раушская Заказ 54 113035 Производственно-полиграФическое предприяти д, ул. Проектная ппевьньш с )упаилеиньи И И О 60 асбест перенсса, Гц Подписиета СССРытийаб д. 4/5