Устройство контроля процесса плавления дугой ленточного электрода

(54) У ПЛАВПЕ (57) И сварки исслед ром пе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ.сварка, 1985, У 4, сАвторское свидетел9 1217601, кл, В 23 ТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА НИЯ ДУГОЙ ЛЕНТОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА обретение относится к области и может быть использовано для вания или управления характеемещения дуги по торцу ленточ ного электрода и изучения закономерности процесса его плавления в области горения дуги. Цель - повьппение точточности контроля положения дуги наторце ленточного электрода и обеспечение регистрации оплавления его торца. Отображение информации о формемеждугового промежутка, соответству1 щего изменению формы торца электродаза счет оплавления его дугой, производится подачей на развертывающийвход осциллоскопа переменного прямоугольного напряжения, промодулированного сигналом напряжения на дуге.На сигнальный вход подают сигнал,соответствующий паре контактных щуповдатчика, под которыми в данный момент Жвремени горит дуга. Для повьппенияточности работы в устройство введеныгенератор линейно изменяющегося на- Спряжения и приоритетный шифратор, вы"деляющие сигнал от датчика с максимальным уровнем, и блок синхронизации, обеспечивающий повьппение устой- ечивости работы. 4 ил,СОИзобретение относится к сваркеи может быть использовано для процесса исследования или управления характером перемещения дуги по торцу лен 5точного электрода и изучения процесса его плавления в области горениядуги.Цель изобретения - повышение точности контроля положения дуги на тор це ленточного электрода и обеспечение регистрации закономерности плавления его торца в области горенияцуги,На Фиг,1 приведена структурная 15схема устройства, на Фиг,2 и 3Конструкция блока,цатчиков и зона ихрасположения на вылете ленточногоэлектрода, на фиг.4 - кривые распределения электрического потенциала в 20вылете ленточного электрода при перемещении дуги по его торцу.Устройство содержит (Фиг.1) блок1 датчиков, блок 2 усилителей, блоквыделения максимального сигнала, 25формирующий преобразователь 4, приоритетный шифратор 5, блок 6 памяти,цифроаналоговьй преобразователь ,блок 8 синхронизации, генератор 9линейно уменьшающегося напряжения, 30модулятор 10, генератор. 11 прямоугольНых импульсов и регистрирующий прибор 12,Блок 1 датчиков блок 2 усилителей,блок 3 выделения максимального сигна ла, нормирующий преобразователь 4,приоритетный шифратор 5, блок 6 памяти и блок цифроаналогового преобразоВателя 7 последовательно соединенымежду собой, причем первый выход бло ка 8 синхронизации соединен со вторым(синхронизирующим) входом блока 6памяти, а второй - через генератор 9линейно уменьшающегося напряженияподключен ко второму входу блока 3 45Выделения максимального сигнала, приэтом вход блока 8 синхронизации подключен к второму выходу приоритетногошифратора 5, а выход цифроаналоговогопреобразователя 7 подключен к входуХ регистрирующего прибора 12 (осцил лоскопу), вход У которого соединенс выходом модулятора 10, первый входкоторого подключен к генератору 11прямоугольных импульсов, а на второйвход подано напряжение со сварочнойдуги,Принцип работы устройства состоитв следующем. При горении дуги с торца ленточного электрода плотность тока по ширине его вылета распределяется неравномерно. Максимальная плотность токанаблюдается над активным пятном дуги.Зная характер распределения тока поширине вылета, можно определить место положения дуги, которая будет располагаться над щупом датчика, потенциал на котором имеет максимальноезначение, На фиг.4 приведены кривыераспределения электрического потенциала при горении дуги у левого краяторца электрода (кривая а), на расстоянии 0,25 В от левого края электрода (кривая в), где В - ширина ленты, и в центре торца электрода (кривая с).Выделив сигнал с максимальной,амплитудой в каждый момент времении определив номер пары контактныхщупов, можно выявить местоположениедуги относительно торца в данный момент времени,Сигналы с блока 1 датчиков усиливаются блоком 2 усилителей и поступают на блок 3 выделения максимального сигнала, представляющего собоймногоканальный аналоговый компараторс числом каналов, равным числу парконтактных щупов.На вторые входы этих же компараторов поступает линейно уменьшающеесяпилообразное напряжение с генератора 9. При равенстве напряжениИ навходе одного компаратора на выходеего скачкообразно изменяется уровеньнапряжения, которое по цепи каналанормирующего преобразователя 4 трансФормируется в уровень, необходимыйдля работы приоритетного шифратора 5. Если напряжения с выхода блока 2 усилителей, поступающие на входы всех каналов блока 3 выделения максимального сигнала, различны (поскольку кривая распределения потенциала по ширине вылета всегда имеет максимум над точкой горения дуги), а на одном из входов это напряжение имеет максимальное значение по отношению к другим, то первым сработает компаратор в том канале, на вход которого поступает наибольшее напряжение, так как момент наступления равенства линейно уменьшающегося пилообразного напряжения и входного напряжения с датчика первым произойдет в канале, входной сигнал которого максимален,Выходы всех каналов блока 3 выделения максимального сигнала черезнормирующий преобразователь 4 под 5ключены к соответствующему входу приоритетного шиАратора 5, который выявляет момент прихода первого входного сигнала, определяет при этомномер входа, на который сигнал поступил первым, преобразуя номер этоговхода в двоичный код по первому выходу, и формирует управляющий импульсный сигнал по Второму выходуу 15который после обработки в блоке 8синхронизации поступает на второй(синхронизирующий) вход блока 6памяти.При этом происходит запись в блок 206 памяти сигналов, сформированныхприоритетным шифратором 5.На выходе блока 6 памяти формируется сигнал в двоичном коде, которыйзапоминается до прихода очередного 25синхроимпульса и преобразуется в аналоговый сигнал с помощью цифроаналогового преобразователя 7. Синхронизирующий импульс с второго выхода блока8 синхронизации запускает новый циклработы генератора линейно уменьшающегося напряжения, а соответственно,и новый цикл сравнения этого напряжения с сигналами от блока 1 датчиков,Таким образом, сравнение выходныхнапряжений с блока 1 датчиков с линейно уменьшающимся происходит периодически до момента наступления равенства их в одном.из каналов блока3 выделения максимального сигнала,40после чего наступает очередной процесс сравнения. Частота опроса датчи- .ков выбирается значительно большейчастоты перемещения дуги по торцуленточного электрода.При перемещении дуги по торцуэлектрода меняется сигнал на выходецифроаналогового преобразователя 7,амплитуда которого пропорциональнаномеру пары контактных щупов датчика,50считая от одного из краев электрода,под которым в данный момент временигорит дуга.Если выход цифроаналогового преобразователя 7 соединить с входом Хэлектронно-лучевого осциллоскопа,то на экране его электронный луч(светящаяся точка) будет смещаться п о горизонтальной прямой в соответствии с перемещением дуги по торцуэлектрода. При подаче на вход3этого осциллоскопа сигнала переменного тока по экрану в горизонтальнойплоскости двигается синхронно с перемещениями дуги вертикальная прямая,длина которой пропорциональна амплитуде переменного тока.Известно, что длина дуги пропорциональна напряжению, падающему наней, Таким образом, напряжение на дуге однозначно характеризует ее длину (для данной атмосферы дуги и условий ее существования). При оплавлении торца ленточного электрода длинадуги увеличивается. Некоторая компенсация увеличения длины дуги поступательным перемещением электрода со скоростью его подачи в сварочную ваннуне вносит заметных искажений в изменение длины дуги, так как эти изменения весьма быстротечны во времени,Это связано с тем, что скорость перемещения дуги по торцу электрода на,один - два порядка вьппе скорости егоподачи в сварочную ванну,Поэтому, Аиксируя напряжение надуге, можно постоянно судить о еедлине.Промодулировав по амплитуде сигналс генератора прямоугольных импульсов 11,подаваемьй на входЦ осциллоскопа,напряжением на дуге, получим на экране осциллоскопа условное изображениедуги и изменение во времени ее длины.Но поскольку при широкослойной на-.плавке ленточным электродом глубинапроплавления основного металла незначительна, изменение длины дуги вовремени будет характеризовать процессоплавления электрода, Поэтому, вы,полнив указанные выше операции, получим на экране осциллоскопа изменяющуюся во времени форму торца электрода при его оплавлении и изображениедуги, оплавляющей его.Использование устройства позволитизучить влияние различных внешнихфакторов (марки флюса, электрода,параметров режима наплавки, характеристик источника питания, магнитныхполей и др,) на закономерность перемещения дуги по торцу ленточногоэлектрода и характер его плавления,так как эти параметры в существенноймере влияют на условия Аормированиясварного соединения при широкослой 1395437ной дуговой наплавке ленточным электродом. Изучение этих процессов дает возможность выбирать оптимальные параметры режимов наплавки, оборудование, материалы и технологические приемы, позволяющие обеспечить высокие качественные характеристики наплавленного слоя.10Формула изобретения Устройство контроля процесса плавления дугой ленточного электрода, включающее последовательно соединенные блок датчиков в виде двух параллельных рядов контактных щупов, расположенный на вылете электрод, блок усилителей, блок выделения максимального сигнала и нормирующий преобра зователь с числом каналов, равным числу пар контактных щупов в блоке датчиков, а также цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с регистрирующим входом регист" 25 рирующего прибора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля положения дугина торце электрода и обеспечения регистрации закономерности плавленияего торца в области горения дуги,в него введены приоритетный шифратор,блок памяти, блок синхронизации, генератор линейно уменьшающегося напряжения, модулятор и генератор прямоугольных импульсов, при этом выходнормирующего преобразователя соединенс входом приоритетного шифратора,первый выход которого соединен с пер"вым входом блока памяти, а второйвыход - с входом блока синхронизации,выход блока памяти соединен с входомцифроаналогового преобразователя, авторой вход - с первым выходом блокасинхронизации, второй выход которогочерез генератор линейно изменяющего"ся напряжения соединен с вторым входомблока выделения максимального сигнала,выход модулятора соединен с сигнальным входом регистрирующего прибора,первый вход - с выходом генераторапрямоугольных импульсов, а второйвход - с датчиком напряжения дуги.1395437 РЮ оставитель В. Грибова ехред М,Дидык Ко Ковтун к тяг ор Заказ 2328/15ВНИИП Тираж 921 оизводственно-полиграфическое предприятие ул, Проек И Государственного по делам изобретений и13 О 35, Москва, Ж, Рауюс Подписноеиитета СССРткрытийя иаб., д, 4/5