Имитатор сварочной дуги для настройки и исследования дуговых датчиков

(19) (11) 5 В 23 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Д ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВ о наведения электрода втоматическо на линию шва.На фиг.1 изо устройство имит на фиг.2 - элек корректировки вь татора; на фиг. ажено схематическ тора сварочнои дуги; рическая схема блока ходного сигнала имироч зависимости сваного сигнала имит ого тока и вы тора от длины д электролита; на нения сварочног и и длины струииг.4 - кривые тока и выходног СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторскийи технологический институт электросварочного оборудования(56) Имитаторы нагрузки сварочныхисточников питания постоянного тока/И.В.Вавуло, Сварочное производств1984, " 1, с. 33-34.(54) ИМИТАТОР СВАРОЧНОЙ ДУГИ ДЛЯНАСТРОЙКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ДУГОВЫХДАТЧИКОВ(57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и предназначено для разработки и исследования систем автоматического наведения электрода на стык с использованием дуги в качестве чувствительногоэлемента. Цель изобретения - повьппение точности имитации сварочной дугипри исследовании систем автоматичесИзобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано при разработке и исследованиях систем автоматического наведения электрода на линию стыка с использованием сварочной дуги в качестве информационного параметра.Цель изобретения - упрощение метог дики применения имитатора и повышение точности имитации сварочной дуги при настройке и исследованиях систем кого наведения электрода на линиюшва. Имитатор включает сменное сопло,устанавливаемое в сварочную горелку,в,котором формируется струя электропроводной жидкости заданных геометрических параметров, направленная кповерхности изделия. Жидкость зали"вается в сосуд, из которого под давлением поршня подается по шлангу всопло. Блок корректировки выходногосигнала, в котором происходит коррекция выходной функции имитатора и термокомпенсации с помощью полупроводникового термореэистора, содержит измерительный мост переменного тока,в одно плечо которого включен терморезистор, а в другое - электросопротивление струи электропроводной жид-;кости. Устройство позволяет удешевитьметодику настройки, сократить времяи точность исследования систем слежения за стыком путем исключенияпомех от дуги и исключения потерьэлектроэнергии и материалов. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.сигнала имитатора при сварке и имитации сварки с колебаниями горелки поперек стыка при включенной системеавтоматического наведения электродана линию шва.5Имитатор включает сцепное сопло1, устанавливаемое в сварочную горелку 2, в котором формируется струя3 заданных геометрических параметров,направленная к поверхности изделия4, сосуд 5 с электролитом, из которого под давлением поршня 6 электролитподается по шлангу 7 в сопло 1, блок8 коррекции выходного сигнала, в котором происходит коррекция выходнойфункции имитатора и термокомпенсацияс помощью полупроводникового терморезистора 9,Формирование выходного сигналаимитатора осуществляется в блоке 8коррекции выходного сигнала, схемакоторого приведена на фиг.2. На первом 10, втором 11 резисторах и терморезисторе 9 выполнен делитель напрякения, средняя точка которого нагружена на последовательно соединенныемежду собой струю электролита 3,резистор 12 коррекции и резистор 13.выходного сигнала. Питание блока осуществляют от трансформатора 14, авыпрямление выходного сигнала имитатора, снимаемого с резистора 13,выполняет диодный мост 15. Терморезистор 9 служит для контроля температуры электролита на выходе струи 35из сопла и включен в схему с цельюкомпенсации изменения электропроводности электролита с изменением еготемпературы. Второй резистор 11 предназначен для коррекции температурного коэффициента терморезистора 9и приведения его к температурномукоэффициенту электролита. Резистор 12 коррекции осуществляет коррекцию выходного сигнала имитатора, изменяя линейный закон зависимости электрического сопротивления струи от ее длины и согласования его с нелинейным законом изменения сварочного 0 тока от длины дуги.Характер зависимости сопротивления струи от ее длины определяется не только. концентрацией раствора, но и площадью сечения струи. Кроме того, 55 важнейшим условием функционирования струи, как резистивного элемента, является ее непрерывность. Из гидродинамики известно, чтодлина непрерывного участка струи определяется ее диаметром и скоростьюистечения (давлением 3, а также физическими характеристиками данной жидкостиВ таблице приведены полученныеэкспериментально данные по длине непрерывной струи водного раствораИаС 1 при концентрации С10-20 взависимости от ее диаметра и давления жидкости. Из приведенных в таблице данных диаметр струи имитатораустанавливают в .пределах 0 = 0,50,6 мм при давлении электролита навыходе струи Р = 0,1-1,0 кг/см взависимости от режима сварки.Имитатор дуги работает следующимобразом.Сопло 1, установленное в штатнуюгорелку вместо токоподвода, описыва"ет вместе с горецкой запрограммированную траекторию движения сварочного электрода. При перемещении (сканировании) горелки поперек линии швас амплитудой Ю изменяется (фиг.1)длина струи Е. При этом меняетсяэлектрическое сопротивление струи взависимости от ее длины по линейномузакону. В представленном на фиг.1случае длина струи в левом крайнемположении больше, чем в правом, т.е.Ь ) 1., что то же самое ЙГ(электрическое сопротивление струи в левомположении больше, чем в правом),При изменении электрического сопротивления (длины) струи меняетсяток, протекающий через резистор 13выходного си:гнала. Следовательно,меняется значение выходного сигналаимитатора, который получают выпрямлением напряжения, снимаемого с резистора 13 выходного сигнала.Таким образом, при увеличениисопротивления струи (увеличении длины струи) уменьшается ток, протекающий через резистор 13 выходного сигнала, и следовательно, уменьшаетсязначение выходного напряжения имитатора,При изменении температуры жидко"сти и соответственно температуры расположенного в сопле терморезистора 9меняется их электрическое сопротивление. Так, с увеличением температуры сопротивления струи и терморезистора уменьшаются, При этом уменьшение сопротивления терморезистора10 50 5 15991приводит к снижению напряжения, снимаемого со средней точки делителя,благодаря чему уменьшение сопротивления струи с увеличением температуры жидкости не вызывает изменениятока, протекающего через резистор13 выходного сигнала и, следовательно, изменения уровня выходного сигнала имитатора.Изменение формы выходной функцииимитатора и приведение ее к формезависимости сварочного тока от длиныдуги осуществляют изменением номинала резистора 12 коррекции,15На фиг.3 кривая 16 изображает зависимость сварочного тока от длиныдуги, кривые 17, 18 - зависимостивыходного сигнала имитатора от длиныструи при различных номиналах резистора 12 коррекции (К 12 т, К 12 ) и различных значениях напряжения питанияКривая 1 получена экспериментальнопри сварке электродной проволокой 25диаметром 1,2 мм в среде защитногогаза аргоиа при напряжении сваркиП = 30 В источником с жесткой внешсвней характеристикой при скоростисварки 10 мм/с, При других условиях 3 Осварки зависимость тока от длиныдуги может отличаться от кривой 16,В этом случае выходную характеристику имитатора приводят к требуемой:подбором номинала резистора 12 коррекции изменяют кривизну графика,35изменением концентрации электролитаили диаметра струи изменяют угол наклона графика, изменением напряженияпитания блока изменяют уровень сигнала. Таким образом, после настройки устройства на имитацию дуги определенного сварочного процесса приизменении длины струи меняется уровень выходного сигнала имитатора позаказу, соответствующему законуизменения сварочного тока от длиныдуги,При этом уровень выходного сигнала имитатора равен уровню сигнала,снимаемого с датчика тока при сваркереального изделия, Полученный такимобразом сигнал соответствует сигналу,снимаемому с датчика тока при сваркепо всем параметрам, кроме фонового55тока дуги, который при необходимости может быть записан на магнитофонную ленту и введен в схему имитатора. На фиг. 4 кривая 19 изображает 65 6колебание электрода поперек линиишва, кривая 20 - нацряжение сигнала,снятого с датчика тока при сварке сколебаниями электрода, кривая 21напряжение сигнала выхода имитаторапри имитации сварки с колебаниямиэлектрода. В приведенном на фиг,4случае сигналы с датчика сварочноготока и выхода имитатора сняты посленизкочастотного фильтра, установленного на входе исследуемой системыавтоматического наведения электродана линию шва. Сварка и имитацияпроводились при включенной системеавтоматического наведения на одноми том же угловом соединении, смещенном относительно программной прямолинейной траектории на величину100 мм/м. Кривая 20 соответствуетсварке на режиме, установленном приполучении кривой 16. Частота колебаний электрода поперек линии шва составляет 2 Гц:, амплитуда колебаний5 мм. Кривая 21 соответствует процессу имитации дуги струей хлористого натрия диаметром П 0,6 мм, концентрацией С 157 при давлении электролита на выходе из соплаР 1,0 кг/см . При этом получена точность имитации сварочного процесса5%.Таким образом, имитатор дуги мо-жет являться с точки зрения поставленной задачи эквивалентом дуги какпо электрическим, так и геометрическим параметрам, что позволит путемзамены токоподвода сварочной горелки соплом решить задачу имитациидуги, не нарушая режима работы исхледуемой системы,Использование изобретения гозвс -лит по сравнению с базовым объектомобеспечить экономию металла, расходуемого на свариваемые образцы,электродной проволоки, защитного газа, электроэнергии, а также экономиюсредств, затрачиваемых на установкуи эксплуатацию систем дымоотсоса.формула и э о б р е т е н и я 1Имитатор сварочной дуги для настройки и исследования дуговых датчиков, содержащий электрический эле- . мент, имитирующий электрическое сопротивление дуги, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияеэксплуатации имитатора и повьшения точности имитации сварочной дуги при1599165 Давление жидкости Диаметр струи Р, кг/см О, мм0,1 1,0 0,1 настройке и исследовании систем автоматического наведения электрода на линию, он снабжен соплом для подачи струи электропроводной жидкости, трансформатором, первым и вторым ре 5 зисторами, терморезистором, резистором коррекции, резистором выходного сигнала и выпрямительным мостом, причем выход трансформатора через первый резистор нагружен на две параллельные цепи, одна иэ которых содержит последовательно включенные второй резистор и терморезистор, а другая - последовательно соединенные струю электропроводной жидкости, ре,зистор коррекции и резистор выходного сигнала, параллельно которому подключен выпрямительный мост, электрический элемент, имитирующий электрическое сопротивление дуги, выполнен в виде струи электропроводной жидкости переменной длины, направленной от токоподвода сварочной горелки к поверхности свариваемого иэделия, а терморезистор установлен в сопле для подачи струи электропроводной жидкос ти2. Имитатор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что в качестве электропроводной жидкости применен 10"20%-ный водный раствор хлористого натрия.1599165 Рп Составитель В,ПучинскийРедактор А.Долинич Техред М,Дидык Корректо авцов с при ГКНТ СЧС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарин Заказ 3110 Тираж 650 ПВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская и открыти б д, 4/