Устройство для дуговой сварки

(51)5 В 23 К 9/095 ЕЛЬСТВУ ом, ки ие ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Заруба И.И. и др. Сварка в углекисломгазе, К.: Техника, 1966, с.276-277,Полуавтомат сварочный типа ПДГ 508 УЗ, Паспорт ОЩЩ 468.005 ПС, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится к дуговой сварке, в частности к устройствам для дуговойсварки плавящимся электродом. Цель изобретения - повышение качества начальногои конечного участков сварного соединения,повышение производительности, уменьшеИзобретение относится к дуговой сварке, в частности, к устройствам для дуговой сварки плавящимся электродом.Известны устройства для дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах, например, полуавтоматы типа А, ПДГ, ПДГи др., у которых сварка начинается с помощью пусковой кнопки, включающей источник питания сварочной дуги, подачу защитного газа в зону сварки и механизм подачи электродной проволоки к свгриваемой детали, В этих устройствах процесс сварки начинается после соприкосновения электродной проволоки со свариваелфой деталью и 3-4 коротких замыканий и псрегораний электродной проволоки. При персгораниях отрезки электродной проволоки и расплавленный металл выбрасываются из зоны сварки в виде брызг. 704977 А 1 ние разбрызгивания, экономия сварочных материалов и электроэнергии, В устройство для дуговой сварки плавящимся электродом, содержащее механизм подачи электродной проволоки, источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания и пусковой блок, введены датчик тока и две цепочки временной задержки. Начало и окончание процесса выполняются на напряжении сварки беэ задержки включения подачи проволоки и задержки на ее отключение, Устройство обеспечивает сокрашение длительности начала процесса сварки, уменьшение длины участка в начале шва с л 1 алым провар уменьшение потерь электродной проволо на отстрел в начале шва и разбрызгиван в конце сварки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Поскольку после перегорании электрода дуга обрывается, то свариваемая деталь плохо прогревается и не проваривается в начале Прекращение сварки выполняется путем размыкания пусковой кнопки. При этом выключается механизм подачи электродной проволоки, а источник питания остается включенным на некоторое время.В полуавтоматах Аи ПДГпосле выключения электродвигателя механизл 1 а подачи пооволока подается еще некоторое время из-за инерции механизма подэчи, Для предотвращения приваривания проволоки к детали сварщик вынужден быстро отводить де ржэ тель от шва, о 5 ры вал дугу. В результате этого из держателя выходит значительный отрезок электродной проволоки - выбег", который существенно затрудняет10 15 20 25 30 35 50 55 цачдпо следующего шоэ. уьслмчодет потери цд рдэбрызгиоанис и длину начального участка шод с неполным проодром.В полудотол 1 дте типа ПДГдляумсцш 1 я оыбсгд применено элсктродицамичсское торл,ожецис элсктродоигдтслп,Однако при окон иции сварки дуга, бысгро растягиваясь, оплаоляст электродную проволоку. На цей образуются крупные капли, которые здчастуфо выбрасываются из зоны содркн, резко увсличоая разбрызгивание, д ца электроде остается крупная капля, затрудняющая начало следующего шоа.Иэвсстцы также устройства для дуговойсварки в защитных газдх, например, полудотолаты типа ПДГ, ГДГ, ПДГи др. о которых соарка также начинается путем включения пусковой кнопки, При этол 1 включаются источник питания дуги и подача защитного газа в зону сварки. Затем после обдуоа глеста сварки газом включается механизм подачи электродной проволоки.Время задержки включения механизма под. ачи проволоки устанавливается обычно 1,5 - . 2,0 с. сспи до начала сварки электрод некасался свариоаефлойдетали,тостдбильный процесс устанавливается после 3-4 коротких замыкаций и перегордций электрода и выброса из эоны сварки кусков электрода и жидких капель. Общее время начала уоепичиоается на ореля задержки оключеция механизма подачи проволоки. При начале сварки с прсдваритепьцым эаксрдчиод ц 1 ем электрода ца свдривасмое изделие при включении пусковой кнопки включаются источник питания дуги и подача защитного газа. При этом электрод разогревается и перегорает со взрывом, а загоревшаяся дуга обрывается. Затем после выдержки орсмени оключается механизм подачи проволоки, Оплавленный конец проволоки ф приближается к детали, здкорачивает разрядцый промежуток, проволока перегревается, взрывается. Загорается и обрывается дуга, Затем все повторяется, Стабильный процесс устанавливается после 3-4 персгораций электрода. В этол случае длительность начала сварки и разбрызгивание больше, чел о устройстве без задержки включения механизма подачи.Известны тдкже устройства для дуговой. сварки, о которых спарку ндчлндют с помощью пусковой кнопки, включающей блок упраолсця. Последний вклю.дет источник питаня дуги, подачу газа, а затем с задержкой орсмсци о 1.5-2,0 с вклкочдет механизм, поддющй проволоку с пониженной скоростью о течение заданного времени.После устацоопеция стдбипьцэго процесса уоеличодют скорос 1 ь подачи проволоки до получения заддццой величины тока, необходимого для сварки деталей. Прекращение процесса содран выполняется тдк жс, как и в указанных устройстоах, Улучшение соарки прц исцользооации этих устройств достигается только при сварке на повышенных токах. На малых и средних рсжилдх длительность цдчдла больше, чем у самых простых устройсто типа Л, соответственно, ниже и производительность сварки,Изссстны также устройства дпя дуговой сварки, напримср, полуавтоматы ЛР и ПДГ(вариант сварки без пусковой к юпки), о которых начало сварки осуществляется с пол 1 ощыо реле или датчика тока,включенных о сварочную цепь, предварительно подключенную к потеццалу источника питания дуги. Сварку начинают путем эакорачиодния электродной прооолоки сосоариодел 1 ой деталью, При этом реле тока или датчик тока обеспечивает однооременнос включение подачи защитного газа и механизма подачи электродной проволоки. Процесс сварки устанавлиодется после 3-4коротких замыканий и перегораций электрода.Прекращение сварки в этих устройствах осуществляется путем отведения держателя от иэделия и обрыва дуги. За орсл 1 я отосдения держателя до обрыоа дуги и выключения механизма подачи, осущсстоляемого по сигналу датчика тока, проволока продолжает подаваться. В результате имеет место оыбсг проволоки значительной длины, который затрудняет соарку следующего шоа, увели вшдстся разбрызгивание и количество электродной проволоки, оыбрдсыоаемой в начале содрки.Установлено, что улучшить начало иокончание сварки можно зд счет снижения напряжения источника питания дуги о начале и конце содрки, выполняемой с определенными оременными сдвигами относительно включения тока и л 1 ехацизма подачипроволоки.Наиболее близким к предлдгдемому является полуавтомат типа ПДГс оыпрямитслел 1 типа ВДУили ВДУ, работающий от пусковой кцопк, Этот полуаотомат состоит из механизма подачи электродной проволоки, источника питания дуги, блока дстацционцого изменения напряжения, позволяющего изменять напряжение истоццика под нагрузкой вручную, и пусковой кнопки.Начало соарки и переход к стабильному процессу происходят при питании от источника, настроенного ца рдбочй ражим содрки, после 3-4 коротких замыканий и персгорацй электрода со взрывом. оыбрд 1704977сь(дающим из зоны сварки куски проволоки и расплавленный л(еталл. Прекращение соарки выпаляется путам оыкл(очеция ( ускооой кцсцки, отключающей через 1(ромсжуточцое реле питания электродвигателя подачи проволоки и тормозящей его. Выключение газосого клапана и источ(гика питания зддержиоается цепочкой реле оремени на время,правь(вдющсе время до обрывадуги, Прекращение соаркЬ( выполцяется при работа источника питания, настроенного на рабочий режим сварки шоа. При прекращеии подачи проволоки она быстро сплавляется мощной дугой, ток сварки ул 1 ецьшается, а длина дуги увеличивается. Соответственно увеличивается диаметр капель, образующихся цд электроде. Они зачастую выбрасываются за пределы шоа в виде крупных брызг, прочно приваривающихся к кромкам содриоаемой детали. После обрыва дуги на конце электрода обычно остается крупная, сильно ок(;сленная капля, на нижней части которой скапливается слой застывающего стекловидного шлака, цеэлектропрооодного в холодцом состоянии. В кратере шоа образуются трещины, снижающие механические свойства сварного соединения.Наличие слоя неэлектропроводцого шлака требует его удаления, что затрудняет начало сварки следующего шоа.Цель изобретения - повышение качестоа начального и конечного участков сварного соединения. повышение производительности, умеьшение разбрызгивания, экономия сварочно(х материалов и электроэнергии.Постаолсцндя цель достигается тем, что о устройстоо для дуговой сварки плавящимся электродом. содержащее механизм подачи электродной проволоки. источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания и пусковое устройство, дополнительно введены датчик тока в содрочцой цепи и две цепочки временной зддаржки, при этом к пусковому реле через датчик сварочного тока подключены входы первой и второй цепочек временной задержки и пероые концы обмоток исполнительного и прол(ежугочцого реле, ВЫХОД ПЕРВОЙ ЦЕПОЧКИ ОРЕМЕЦЦОй ЗаДЕРжКИ через нормально замкнутый контакт исполц цельного реле, соединс с оторым концом обмотки исполнительного рсл, второй косц обмо)ки пролажуточцого реле через сто(1 цорл 1.льцо рдзол 1 кцутьЙ лоцтэкт сосднен с выходом второй цепочки орамсццой задержки, крома того, в устройство р(ополцтсьцо ввс;,анд т;.)отья цапочкд вра. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 гг менцой задержки, которая подкл(очсца параллельно обмотке промежуточного реле.Улучшение качества цддлд шва достигается зд счет сокращения длительности установления стабильного процссса сварки, ускорения проплдолсция и умсцьшен. я рдзбрызгиозния. Сокрдщение длительности установления стабильного процесса сварки обесг(ечиваст возмо)ность повышения производительности зд счет увеличен(1 я времени на сварку осцовцого участка шоа. Ускорение проплдоления обеспечивает уменьшение длиы начального участка шва с недостаточным проодром соединелн 1 я, что также сокращает потери време(ц 1 на выполнение ненужного участка шва, г также вместе с уменьшениел 1 потерь на разбрызгивание обеспечивает экоол 1 ию сварочных материалов, труда и электроэнергии. Сокрдо,ание длительности уста. новления процесса сварки о предлагаемом устройстве достигается за счет начала иокончания сварки ца пониженном напряжении, а также зд счет задержки второй временной цепочкой отключения механизма подачи проволоки или снижения скорости подачи проволоки после подачи сигнала на прекращение сварки и снижение напряжения сварлиЭто обеспечивает уменьшение длины дуги и размера капель электродного металла, образующихся нд электроде. В результате снижается разбрзгивдцие за счет выброса капель и на конце электрода после обрыва дуги осгается небольшая слабо окисленная капля.При содркс с повышенным вылетом электродд и сварка нд фсрл(ирооацных режимах устройство, дополненное третьей цепочкой временной задержки, задерживающей включение механизма подачи проволоки. обеспечивает зд счет слабого прижатия проволоки к издалию быстрый перегрев проволоки у иэдел(гя и предупреждает изгиб проволоки до ее парегорания, что приводит к парегоранию проволоки у изделия ца небольшой длине. В результате дуга, загоревшаяся при перегорации проволоки, не обрывается и процесс сварки переходит в стабильный. Повышение напряжения, с одной стороны, предотвращает обрыв дуги. а с другой, увеличивая мощность дуги, ускоряет проплдоление изделия. Сокр):(щдется длица у(дсткд шоа с л(дл.1 радрс;1.Улучшение кпечного учдстлд шод, дост(1 гда(1 са зд с(а Г пекрэ(цац(1 я сод1 нэ пониженном цапрялксци и задор)(ки от. ключа(ц;я пс ддчи г(радиола(:(1 о дугу, дпстгаамоа пр,длдгдал 1(.1 сочетанием эла:.;антоо Обаспс( (ода г заь.зрку лрд 1 ерд (1 ра,г)п раж5 10 15 20 25 30 35 40 датчика 15 тока. Диод 26 обеспечивает независимость работы цепочки от других элементов схемы. Вторая щепочка временной 45 50 55 дает образование в нел 1 микротрещин, которые обы гно служат началол 1 развития макротрещины, вызывающей пре.кдевременное разрушение сварной конструкции. Небольшая капля, оставшаяся нэ электроде, облегчает, как и в гзервом случае, установление процесса при сварке следующего шва.Нэ фиг,1 и 2 приведены электросхемы двух вариантов реализации устройства.Устройство (фиг.Ц состоит из механизма подачи электродной проволоки с приводныл электродвигателем Ъ, источника питания сварочной дуги 2, цусковой кнопки 3, пускового реле 4 с нормально открытыми контактами 5, блока дистанционного изменения напряжения источника, содеркащего исполнительное реле 6 с контактал 1 и 7-10 и регулнроаочные резисторы 11 и 12, обеспечивающие дистанционное изменение напряженияя.Устройство содержит щюмежуточные реле 13 и 14, включающие электродвигатель по команде датчика 15 тока через нормально открытые контакты 16 промежуточного реле 13 и нормально открытые контакты 17 и 18 промежуточного реле 14, Динамическое торможение электродвигателя 1 при окончании сварки осуществляетсл норлально открытыми контактами 19 и 20 пускового реле 4 и нормально закрытыми контактами 21 и 22 промежуточного реле 14.Устройство содержит таклсе временные цепочки. Первая цепочка временной задержки, обеспечивающая задержку повышения напряжения, входом подключена к выходу датчика 15 тока и состоит из емкости 23, резистора 24, подключенных параллельно реле 6 через нормально закрытые контакты 25 исполнительного реле 6, обеспечивающие задержку включения исполнительного реле С только в начале сварки по сигналу задержки состоит из емкости 27 и резистора 28, включенных параллельно катушке промежуточного реле 13 через собственные нормально открытые оитакты 29 промежуточного реле 13. Для независимой работы промекуточное реле 13 и цепочка из емко.сти 27 и резистора 28 отделена от питающей цепи диодом 30. Задержка отключения источника пнтэния дуги от питающей цепи осуществлена за счет включения емкости 31 параллельно катушке пускового реле 4.Для предварительной продувки зоны сварки защитным газом служит газовый клапан 32, питаемый от оьпрямительного моста 33 чер сз кнопку 34, норл 1 ально закрытые контакты 35 и нормально открытые контакты 36 пускового реле 4. Питание блока управления и механизма подачи осуществляется от трансформатора 37,Во втором ьарианте реализации устройства (фиг.2) третья цепочка временной задержки, обеспечивающая задержку включения механизма подачи проволоки в начале сварки, выполнена в виде емкости 38 и резистора 39, включенных параллельно промежуточному реле 13. В остальном устройство имеет ту же конструкцию.Устройство фиг.1) работает следующим образом.При нажатии кнопки 3 "Пуск" срабатывает электромагнитный клапан 32 подачи газа и в зону сварки подается защитный газ. Зател с некоторой задержкой времени срабатывает пусковое реле 4, которое своими нормально открытыми контактами 5 включает источник питания сварочной дуги 2, настроенный с помощью резистора 11 на низкое начальное напряжение, и контактами 36 и 35 переключает газовый клапан 32 на непрерывную подачу защитного газа в зону сварки. При соприкосновении электродной проволоки со свариваемым изделием в сварочной цепи начинает протекать ток короткого замыкания. В результате датчик тока, взятый, например, в виде герметиэированного электромагнитного контакта. замыкает контакты 15, включает промежуточное реле 13, которое своими контактами 16 включает промежуточное реле 14. Последнее, в свою очередь, контактами 17 и 18 включает электродвигатель 1, а контактами 29 подготавливает вторую цепочку временной задержки к работе.Начинается подача проволоки в зону сварки. Под действием тока короткого замыкания электродная проволока перегревается и перегорает со взрывом, При этом загорается дуга. Поскольку для сварки используется специальный сварочный источник питания с высокими динамическими свойствами, настроенный с помощью резистора 11 на низкое напряжение, то электрод перегорает на небольшой длине и загоревшаяся дуга не гаснет.Первая цепочка временной задержки, состоящая иэ емкости 23 и резистора 24, запускаемая контактами 15 датчика тока, настраивается на задержку времени несколько большего, чем время перегорания электрода. После этого включается исполнительное реле 6, которое своими контактами 7-10 отключает резистор 11 и подключает резистор 12, обеспечивающий повышение напряжения источника 2 до рабочего напряжения сварки, на котором аы 1704977 1040 кости 37 промежуточное реле 13 включается 50 55 полняется сварка основной части шва. Контактом 25 исполнительного реле 6 первая цепочка временной задержки отключается. Установившаяся работа устройства продолжается до тех пор, пока пусковая кнопка 3 удерживается замкнутой.Сигнал на прекращение сварки подается размыкадием пусковой кнопки 3, При этОм От цепи питания Отключаются испОлнительное реле б и прсмежуточные реле 13 и 14.Однако благодаря наличию второй цепочки временной задержки, состоящей иэ емкости 27 и резистора 28, промежуточное реле 13 остается включенным вследствие разряда накатушку промежуточного реле 13 емкости 27.В результате проволока продолжает подаваться в зону сварки. Пусковое реле 4 также остается включенным, и источник питаниядуги 2 работает. Исполнительное реле 6 отключается и своими контактами 7 - 10 отключает резистор 12 и подключает резистор 11. Напряжение источника 2 снижается. В результате снижается напряжение дуги, уменьшаются длина дуги, диаметр капель на электроде и ток сварки, происходит заварка кратера, До тех пор. пока емкость 27 не разрядится, промежуточное реле 13 ,остается включенным. После разряда емкости 27 промежуточное реле 13 отключается и своими контактами 27 промежуточное реле 13 отключается и своими контактами 16 отключает промежуточное реле 14, которое отключает и динамически тормозит электродвигатель 1, подающий проволоку в зону сварки. Подача проволоки прекращается.Дуга оплавляет электрод и обрывается. После этого заканчивается разрядка емкости 31 на катушку пускового реле 4 и оно отключается, выключая своими контактами 5 источник питания дуги. На этом цикл работы устройства и сварки шва оканчивается. Устройство готово к сварке следующего. шага.Работа предлагаемого устройства во втором варианте реализации (фиг.2) отличается тем, что в начале сварки при эакорачивании электрода с иэделием и замыкании контактов 15 датчика тока третья цепочка временной задержки, состоящая из ел 1 кости 38 и резистора 39, задерживает включение промежуточного реле 13. После заряда еми своими контактами 16 включает промежуточное реле 14, которое, в свою очередь, контактами 17 и 18 включает электродвигатель 1 подачи электродной проволоки.Начинает подаваться в зону сварки электродмя проволока. В дальнейшем устройство работает так же, как и в первом варианте реализации.Яадержка включения электродвигателя1 улучшает начало процесса при сварке с 5 10 20 25 30 35 повышенным вылетом электрода и сварке с высокими скоростями подачи проволоки, так как обеспечивает перегорание проволоки у изделия до начала подачи проволоки. Это предупреждает изгиб и перегорание проволоки у мундштука, вызывающее обрыв дуги, сокращает длительность процесса начала сварки и повышенное разбрызгивание.Предлагаемое устройство изготовлено на базе полуавтомата ПДГи выпрямителя ВДУ. Испытания показали, что по сравнению с серийно выпускаемым полуавтоматом ПДГс выпрямителем ВДУ, в котором начало и окончание процесса выполняются на напряжении сварки беэ задержки включения подачи проволоки и задержки отключения проволоки, предлагаемое устройство обеспечивает сокращение длительности начала процесса сварки. уменьшение длины участка в начале шва с малым проваром, уменьшение потерь электродной проволоки на отстрел в начале шва и разбрызгивание в конце сварки. Соответственно снижается расход защитного газа и электроэнергии. Улучшение начала шва и заварка кратера шва обеспечивают возможность выполнения сварли на повышенных режимах и исключают образование в кратере микротрещин, Это обеспечивает повышение срока службы сварных конструкций.Формула изобретения 1. Устройство для дуговой сва рки плавящимся электродом, содержащее механизм подачи электродной проволоки с блоком реле, источник питания дуги, блок дистанционного изменения напряжения источника питания, включающий пусковое и исполнительное реле, а также промежуточное реле, подключенное к блоку реле механизма подачи электродной проволоки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества начального и конечного участков сварного соединения, повышения производительности, уменьшения разбрызгивания, зкономии сварочных материалов и электроэнергии, в него введены датчик сварочного тока и две цепочки временной задержки, при этом к пусковому реле через датчик сгарочного тока подключены входы первой и второй цепочек временной задержки и первые концы обмоток исполнительного и промежуточного реле, выход первой цепочки временной задержки через нормально замкнутый контакт исполнительного реле соединен с вторым концом обмотки исполнительного реле, второй конец обл 1 отки промежуточного реле через свой нормально разомкнутый контакт соединен с выходом второй цепочки временной задержки, 1704977 122. Устройство пс п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введена третья цепочка временной задержки, которая подключена параллельно обмотке промежуточного реле.1704977 Редактор И,Касарда Т орг Корректор М.Кучерявая при ГК(Т СССР Тирах Подписноеосударственного комитста по изобретениям и открыт 113035. Москва, Ж, Рауаскэя наб.,4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага е на, 101 Заказ 153 ВНИБПИ Составитель ехред М.М