Способ регулирования процесса сварки плавлением

(19) (111 4(51) В 23 К 9/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(прототип),(54) (57) 1,СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОПЕССА СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ, при котором в процессе сварки контактным датчиком измеряют глубину проплавления и в зависимости от глубины изменяют параметры режима сварки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования при сварке присадочной проволокой путем слежения со скоростью ее расплавления, в качестве контактного датчика исполу зуют присадочную проволоку, а о глубине проплавления судят по интервалу времени от входа присадочной проволоки в сварочную ванну до касания ею фронта кристаллизации дна, при этом в интервале измерения времени присадочную проволоку подают со скоростью, при которой она плавится на дне сварочной ванны, а после касания ею дна уменьшают до 0,5-1;0 от скорости, при которой она плавится на поверхности этой ванны.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ; щ и й с я тем, что момент входа присадочной проволоки в сварочную ванну определяют по скачкообразномууменьшению акустического сопротивления между присадочной проволокой иизделием, а момент касания присадочной проволоки дна сварочной ванныопределяют по акустическому сопротивлению между присадочной проволокойи изделием, равному 80-85% значенияакустического сопротивления в моменткасания сварочной проволокой ванны,3. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что с целью повыше ния точности регулирования, скоростьподачи присадочной проволоки изменяютв течение процесса сварки с частотой1.-о-,(4 Я,где51 пмг 3 Р ЗРР(2 ва сесобж- время оплавления присадочной проволоки, с;- время подачи присадочнойпроволоки со скоростьюЧ пах, с;Ж - угол между осью электродаи осью присадочной проволоки,Д - диаметр анодного пятнаадуги на изделии, мм;- диаметр проволоки, мм;- скорость сварки, мм/с;пЧ - максимальная скоростьтокподачи присадочной проволоки, мм/с,причем момент входа проволоки в ванну задают началом нарастания скорости подачи проволоки.где1136Изобретение относится к сварке,в частности к способам автоматического регулирования сварки плавлением, осуществляемым во время процесса, и может найти применение в любой 5отрасли промышленности, где применя. -ется автоматизированная сварка,оИзвестно устройство для дуговойсварки неплавящимся электродом сприсадочной проволокои, реализующее 1 Оспособ регулирования параметров режима сварки: сварочного тока, скоростисварки и подачи присадочной проволоки в зависимости от изменения провисания сварочной ванны 1.15Однако этот способ и устройствоприменимы лишь при сварке со сквознымпроплавлением.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является 20способ регулирования процесса сварки плавлением, по которому параметры режима изменяют в зависимостиот глубины проплавления, которуюизмеряют в процессе сварки контакт-. 25ным датчиком, выполненным из материала с темпеРатурой плавления, превышающей температуру плавления свариваемых материалов, который прижимаютк изделию в зоне действия сварочной З"дуги и одновременно с расплавлениемванны погружают его на заданнуюглубину, а затем перемещают в направлении сварки, поддерживая постоянное с заданным усилием соприкосновение датчика с фронтом плавления Ц .Однако этот способ можно применять лишь при сварке со сквознымпроплавлением и, кроме того, возмож бно попадание материала контактногодатчика в сварной шов при его частичном оплавлении, что снижает качество сварного соединения.Цель изобретения - повышениеточности регулирования при сваркес присадочной проволокой путем слежения за скоростью ее расплавления.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу регулирования процесса сварки плавлением,при котором в процессе сварки контактным датчиком измеряют глубинупроплавления и в зависимости отглубины изменяют параметры режима сварки, 55в качестве контактного датчика используют присадочную проволоку, а оглубине проплавления судят по интер 905 2валу времени от входа присадочной проволоки в сварочную ванну до каса ния ею фронта кристаллизации дна; при этом в интервале измерения времени присадочную проволоку подают со скоростью, при которой она плавится на дне сварочной ванны, а после касания ею дна уменьшают до 0,5-1,0 от скорости, при которой она плавится на поверхности этой ванны.Момент входа присадочной проволоки в сварочную ванну определяют по скачкообразному уменьщению акустического сопротивления между присадочной проволокой и изделием, а момент касания присадочной проволоки дна сварочной ванны определяют по акустическому сопротивлению между присадочной проволокой и изделием, равному 80-852 значения акустического сопротивления в момент касания сварочной проволокой ванны.Скорость подачи присадочной проволоки изменяют в течение процесса сварки с частотой1 -1,1-1,6(,11-),мпм 3 Зр- 12ф О,Ч,в социо- время оплавления присадочной проволоки, с;С - время подачи присадочной2проволоки со скоростью,с 6 - угол между осью электро-.да и осью присадочнойпроволоки,йо . - диаметр анодного пятнадуги на изделии, мм;арф - диаметр проволоки. ммфЧ - скорость сварки, мм/с;Ч - максимальная скоростьподачи присадочной проволоки, мм/с,причем момент входа проволоки в ванну задают началом нарастания скорости подачи проволоки.Применение в качестве контактногодатчика присадочной проволоки позволяет контролировать глубину сварочной ванны со стороны дуги как присквозном, так при неполном проплавлении металла. Периодическое изменение скорости подачи проволоки от(0,5-1,0) Чо до Чс частотойГ ( ( 1, 1-1, 2) /(й - й позволяет повысить точность поддержания заданнойглубины проплава по всей длине шва.05 4ределенной глубине проплавления.В случае его отклонения от заданного происходит корректировка режима сварки. В момент касания дна сварочной ванны 4 присадочной проволокой 8 подают команду на уменьшение скорости подачи присадочной проволоки 6 до 0,5- 1,0.При постепенном оплавлении присадочной проволоки 8 производят ее вывод из сварочной ванны 4, при этом увеличивается сигнал, что является командой для блока 10 на увеличение скорости подачи присадочной проволоки 8 до Ч с, и цикл повторяют.Способ может быть осуществлен без вывода конца присадочной проволоки 8 из сварочной ванны 4, тогда за начальный момент отсчета времени принимают момент увеличения скорости подачиприсадочной проволоки 8 до Ч , В этом случае скорость пода. - чи присадочной проволоки 8 при упирании в дно ванны 4 снижают до Чо,:Скорости подачи присадочной проволоки 8 (Ч О и Чд.), соответствующие расплавлению конца проволоки 8 на поверхности сварочной ванны 4 и при касании ею дна сварочнойванны.4, определяют предварительно экспериментальным путем. Затем, используя заданные параметры режима,сварки, рассчитывают частоту измерений глубины сварочной ванны 13 по формуле11 В,фМ Ягде е,ю 6 3 С,3 ае1,- эИсоа Способ осуществляют следующим образом.Между сварочным электродом 1 и свариваемым изделием 2 возбуждают дугу 3. Тепловая энергия, выделяемая при горении дуги Э, расплавляет металл изделия 2, образуя сварочную ванну 4. От генератора 5 УЗК через преобразователь 6 УЗК и волновод 7 на присадочную проволоку 8, находящуюся вне сварочной ванны 4, подают ультразвуковые колебания. Преобразователем 6 УЗК фиксируют отраженные от конца присадочной проволоки 8 ультразвуковые колебания и, преобразуя их в электрические сигналы, передают на приемник 9 УЗК, где, они усиливаются и далее поступают в блок 10 управления для обработки и 35 регистрации. Блок 10 управления через управляющее устройство 11 включает механизм 12 подачи присадочной проволоки 8 и со скоростью Чпо вводит присадочную проволоку 8 в сварочную ванну 4. Момент входа присадочной проволоки 8 в сварочную ванну 4 фиксируют по скачкообразному уменьшению отраженного от конца присадочной проволоки 8 сигнала вслед ствие уменьшения. акутического сопротивления между проволокой 8 и изделием 2. Момент. касания дна сварочной ванны .4 присадбчной проволокой 8 фиксируют по уменьшению сигнала на 50 15-202 вследствие меньшего акустического сопротивления твердого металла по сравнению с сопротивлением жидкого металла сварочной ванны 4В блоке 10 управления осуществля ют измерение времени между двумя уменьшениями сигналов и сравнение его с заданным, еоответствующим оп 30 3 11369Измерение (уменьшения) акустичес= кого сопротивления между присадочной проволокой и изделием позволяет повысить точность определения момента поверхности и дна сварочной ванны присадочной проволокой,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 2 - циклограмма изменения скорости подачи присадоч ной проволоки и акустического сопротивления в процессе сварки при выходе проволоки из ванны; на фиг. 3 циклограмма изменения скорости проволоки и акустического сопротивления, 15 когда проволока не выходит из ванны М - угол между осью электрода 1 и осью присадочной проволоки 8,Й - диаметр анодногО пятнадуги 3 на изделии 2,мм;Ч - скорость сварки, мм/с.В случае, когда частота измеренийЙ больше указанной величины, присадочная проволока 8 не успеет пройти все стадии опроса глубины ванны4, т.е. коснуться дна ванны 4 и выйти на поверхность (из ванны)., процессрегулирования будет нарушен,Диаметр анодного пятна дуги 3 наизделии 2 определяется также экспериментально.П р и.м е р. Регулирование процесса сварки плавлением осуществляютнеплавящимся электродом .с присадоч1136905 волоки отдо Ч,с, с частотой1 Гп и регистрируют время между началом нарастания скорости подачи.проволоки до уменьшения сигналаакустического сопротивления прикасании конца проволоки дна ванны.Проволока при этом в процессе сварки из сварочной ванны не выходит,ной проволокой. Производят наплавку в разделку стыковых соединенийпластин из стали 12 Х 18 Н 10 т толщиной12 мм, Сварку производят на макетесварочной головки с использованием 5аппаратуры СА 120,Режим сварки следующий: 1 с 190 А;Ч,йом 75 м/чф анси 500 м/чф св12 м/ч.Расход аргона 15 л/мин, диаметр .1присадочной проволоки 1,2 мм, диаметрвольфрамового электрода 4 мм, уголозаточки 30 с притуплением 0 3о0,4 мм, угол подачи проволоки 60частота ультразвуковых колебаний4,5 мГц, диаметр анодного пятна12 мм, длина дуги 3 мм,Геометрические размеры сварныхсоединений измеряют по макрошлифам.Контроль качества сварных образцов, 20выполненных с применением предлагаемого способа показывает хорошиерезультаты, а также отсутствие дефектов шва, о чем свидетельствуютданные, приведенные в таблице,Сварку осуществляют с изменением скорости подачи присадочной проПри изменении измеряемого времени от заданного производят корректировку тока сварки в ту или другую сторону в зависимости от знака отклонения времени измерения. Контроль качества сварных образцов, выполненных с применением данного способа показал хорошие результаты, а также отсутствие дефектов шва, . Использование способа регулирования процесса сварки плавлением позволит повысить стабильность глубины проплавления и расширит технологические возможности за счет контроля со стороны дуги. Качествосварки Частота Процессизмерений измерения 22,5(0,3) Низкая точность измерения из-за неверного определения интервала времени 22,5(0,3.) 22,5(0,3) 23,5(0,3)22,5(0,3) 37,5(0,5) 1,0 То же 0,8 0,6 Измерение невоз- Нестабильная геометможно из-за того, рия сварочного соедичто проволока не нениявыходит на поверхность сварочнойванны Скорость подачи присадочной проволоки послекасания дна сварочнойванны, м/чПлохое формирование шва из-за оплавления присадочной проволоки в дуге, с образованием капель и замыканием электрода с сварочной ванной.1,2 37, 5(0, 5) 37,5(0,5) 1,0 тью. 37,5(0,5)37,5(0,5)56 э 25(0175) 0,8 1,5 1,2 56,25(0,751 56,25(0,75) 1,0 0,8 56,25(0,75)56,25(0,75)75(1,0) 0,6 1,5 1,2 1,0 1 ь 2 1,2 1,5 1,0 0,8 0,6 75(1,0) 75(1,0) 75(1, 0) 75(1,0) 75(1,0) 90(1, 2) 90(1, 2) 90(1 ф 2) 90(1, 2) 90(1, 2) Измерение возможнос высокой точносНизкая точность измерения из-зауменьшения частоты опросаИзмерение невозможно из-за того,что проволока невыходит на поверхность сварочной ванныИзмерение происходит с высокойточностью Низкая точностьизмерения из-зауменьшения частоты опросаИзмерение невозможно из-за того,что проволока невыходит на поверхность сварочной ванныИзмерение происходит с высокойточностью Измерение происходит с высокойточностью Невозможно измерение вследствие прохождения присадочной проволокой через сварочную ванну Хорошее Формирование ивысокая стабильностьгеометрических размеров сварного соединения.Нестабильность геометрических размеров сварного соединения Нестабильность геометрических размеров сварного соединения. Хорошее Аормирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединенияНестабильность геометрических размеров сварного соединения Нестабильностьгеометрическихразмеров сварногосоединения. Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединения.Хорошее формирование и высокая стабильность геометрических размеров сварного соединенияПроцесс сварки невозможен1136905 МОК Ю 40 М Составчтель ГТехред О.Ващиши Редактор М.Товти каз 10374/8 1086 П дарственного комитета изобретений и открытий ва, Ж, Раушская наб,одписноСССР иал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная ВНИИПИ Гос по делам113035, Мос ченковаКорректор О,Тигор