Способ автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой

СОГОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК К 9/10 1)5 В Е 2 ГОСУДАРСТВЕННЫфЛ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСААКИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования(56) Лебедев А.В. Управление скоростью подачи электродной проволоки при механизированной дуговой сварке вертикальных швов. - Автоматическая сварка, 1986, М 3, с.34 - 38.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ УГЛОВЫХ ШВОВ И ШВОВ С РАЗДЕЛКОЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначенодля программного управления процессом сварки плавящимся электродом с поперечными колебаниями Изобретение относится к машиностроению, предназначено для автоматизации сварочных процессов и может быть использоваНо в управлении процессол дуговой сварки плавящимся электродом с поперечными колебаниями,Известен способ сварки угловых шооо и шоов с разделкой с поперечными колебаниями электрода.Данный способ позволяет, варьируя параметрами колсбаний, дозировать коли,естоо вводимого в шов тепла и, тел 1 самым, регулировать форму шва.Однако при использооонии данного способа изменение расстояния от мундштука горелки до поверхности стыка, обусловЯИ 1704978 Л 1 его поперек стыка. Цель изобретения - повышение качества формирования сварного соединения. Для этого электроду сообщают поперечные колебания и управляют скоростью подачи электрода по заранее рассчитанной программе, В ней учитывают профиль разделки кромок, ал 1 плитуду, частоту и форму колебаний, а также заданную скорость подачи электрода. из которой вычитают переменную составляющую, определяемую с учетотл профиля разделки и параметров колебаний. Г 1 рограмма компенсирует отклонения фактической скорости подачи электрода, обусловленные изменениел, расстояния от мундштука горелки до поверхности изделия в процессе колебаний. Изобретение позволяет повысить точность стабилизации тока сварки путем программной компенсации отклонений скорости подачи электрода. 5 ил,ленное поперечньцли колебаниями электрода, приводит к изменению фактической скорости подачи электрода в зону сварки. а следовательно, пульсации соарочного тока. Это, в свое очередь, приводит к нарушечию условий переноса металла и увеличению разбрызиоания.Известен способ автоматической сворки угловых шоов и швов с разделкой с поперечными колебаниями, и ри которол 1 скорость подачи электрода изменяют В зависимости от величины сварочного тсэ, Этот способ, Выбранный в качество иито. типа. позооляет сниить пульсоц. 1 соорочного 1 ока и тем самым улучшить форл 1 ированиа шва и снизить рээбрызгиоо В 1 с.-вк2 д 5аС 9 - ориО 2 23:О) 2 Л ЬН 50 55 Недостаткол дан,;ого способа является то, что он не позволяет полносгью стабилизировать сварочный ток. а следовательно, максилгально улучшить фор 1 лирование шоа и добиться л.:.;ниляльф ого разбрызгивания. Это обьясняется тея, ч 1 о лобая система подачи электрода с обратной связью по току сварки обладает постоянной времени. следовательно, существует запаздыоание лежду изменением скорости подачи электрода и оызоаошил его изменением сварочного тока, что не позооляе полностью исключить пульсации тока, особенно на оысоких частотах колебаний эл е ктр ода.Цепь изобретения - улучшение качества формирования сварного шва и снижение разбрызгивания металла путем повышения стабильности сварочного тока.Поставленная цепь достигается тем, что в способе автоматической сварки угловых швов и швов с разделкой. при котором электроду сообщают поперечные колебания и управляют скоростью подачи электродоо, задают постоянную составляющую скорости подачи электрода в соответствии с заданным режимом сварки, рассчитывают переменную составляющую скорости подачи электрода по соотношению где 5(т) - закон поперечных колебаний электрода, учитывающий форму, амплитуду и частоту колебаний;а - угол раскрытия кромок стыка;ш - круговая частота колебаний электрода,и управляют скоростььо подачи электрода по разности постояннои и переменной составляющих скорости подачи электрода.Изобретение отлг-:ается от прототипа тем, что управление скорос 1 ью подачи электрода осущестоляют по заранее рассчитанной зависимости, в которой учитывают форлу поперечного ссения стыка и характерис 1 ики колебаний электрода.Управление скоростью подачи злек 1 рода по заранее рассчитанной зависимости с учетом формы сечения стыка и характеристик колебаний позволяет полностью скомпенсировать отклонения скорости подачи электродз, обуслооленны а поперечными ко 1 О 15 20 25 30 35 40 45 лебаниями, а следовательно, получить высое кую стабильность сварочного тока, В сво 1 о очередь, стабилизация сварочного тока позволяет снизить разбрызгивание глеталла и за счет улучшения условий переноса электродного лгеталла о ванну улучшить формирование соарного шоэ,На фиг,1 представлена схема, поясняющая способ; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие способ при треугольных колебаниях электрода; на фиг,З - блок-схема устройства, реализующего способ: на фиг,4 - диаграммы, поясняющие способ при синусоидальных колебаниях электрода; на фиг,5 - схема, поясняющая закон изменения вылета электрода.На фиг,1-5 приняты следующие обозначения: И - амплитуда колебаний электрода: 1 - частота колебаний электрода; а - угол раскрытия кромок стыка; 5(1) - закон колебаний электрода; Н - расстояние от лундштука горелки до поверхности стыка (вылет электрода); 5 - путь, пройденный при колебаниях; Чя - скорость изменения вылета электрода, обусловленная поперечными колебаниями; Ч, - скорость подачи электрода; Чпэф - эффективная скоростьподачи электрода; 1 св - соарочный ток; 0 - выход датчика колебаний горелки; 1 А, - выход задатчика скорости подачи электрода: Окор - сигнал коррекции скорости подачи электрода; Оп- суммарный сигнал задания скорости подачи электрода.Согласно предлагаемому способу сварочной голооке 1 (фиг.1) сообщают поперечные колебания относительно стыка 2. При этом происходит изменение расстояния Н от мундштука горелки 1 до поверхности стыка 2, скорость которого зависит от параметроо колебаний и угла а раскрытия кромок стыка 2. Изменение расстояния Н гриоодит к изменению фактической скорости подачи электрода Чпэ относительно заданной скорости подачи Чл на величину Таким образом. эффективная скоростьподачи электрода раона ЬНЧ., =Ч. -Ч=Ч. -- (2)а 1 Следовательно, эффектионая скорость подачи электрода Чл, отличается от заданной скорости Чп (обычно Чп = сопя), что приводит к пульсации сварочного тока в процессе сварки с колебаниями и, как ре 1704978зультат, к повышению разбрызгивания и ухудшению формирования шва. Для сохранения равенства эффективной и заданной скоростей, из выражения (2) вычитают вы ражение (1). Например; при треугольных колебаниях горелки(фиг.2, график 5) скорость Чи изменения вылета электрода имеет вид, представленный на графике Чи (фиг.2 а),В результате при постоянной скорости подачи электрода (Фиг.2 а. график Чп) эффективнаяскорость подачи имеет форму граФика Чпэф на фиг.2 а. При этом в сварочном токе присутствуют пульсации (фиг.2 а, график Со).При тех же треугольных колебаниях горелки(фиг.2 б, график 3) и законе изменения скорости Чн(фиг.2 б, график Ч,) задание скорости подачи электрода Чи с учетом величины Чн (фиг,2 б, график Чп) позволяет получать постоянную эффективную скорость Чпз подачи (фиг.2 б, график Чпзф). а следовательно, стабилизировать сварочный ток (фиг.2 б, график св)Один из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ, содержит колебатель 1 горелки, соединенный с датчиком 2 колебаний горелки, программатор 3, на первый вход которого поступает сигнал с выхода датчика 2 колебаний горелки, а на второй, третий, четвертый и пятый входы - соответственно величины амплитуды А колебаний горелки, частоты 1 колебаний горелки, угла а разделки кромок и закон Я(т) колебаний горелки, выход которого соединен с первым входом сумматора 4, на втооой вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 5 скорости подачи электрода, блок 6 управления приводом подачи электрода. вход которого соединен с выходол сумматора 4, а выход - с двигателем подающего механизма 7. Питание электросварочной дуги осуществляют от сварочного источника 8,Устройство работает следующим образом.Колебатель 1 горелки сообщает электроду колебания заданной формы, наприл 1 ер, наиболее распространенной синусоидальной фиг.4, график 3), В программатор 3 вводят информацию о профиле стыка (угол а раскрьция кромок) и характе-, ристики колебаний электрода (амплитуда Л, частота Г и закон колебаний Я. Кроме того, в программатор 3 поступает сигнал с выхода 2 колебаний горелки (фиг.4, график О) для синхронизации работы программатора 3 с фазой колебаний электрода.На выходе с рограл 1 матора 3 появляется сигнал коррекции скорости подачи (фиг,4, график Окор), равый по форме, но противо положный по фазе величине скорости изл 1 енения вылета электрода (фиг.4, график Чи), В результате на входы сул 1 матора 4 поступают два сигнала: уставив на скорость подачи 5 электрода, соответствующая режиму сварки(фиг.4, график Оэк), и сигнал коррекции скорости подачи электрода (фиг,4, график Опор),В сумматоре 4 п роисходит сложениеэтих сигналов и на вход блока б управления 10 электродвигателя подающего механизма 7поступает задание на скорость подачи элек.трода (фиг.4, график Оп ). Подающий механизм 7 реализует заданный закон подачи электрода, в результате чего получают по стоянную фактическую скорость подачиэлектрода (фиг.4, график ЧпэФ), что обеспечивает высокую стабильность тока сварки (фиг.4, график св).Величина и знак отклонения скорости 20 подачи проволоки от постоянного ее значения при поперечных колебаниях электрода зависят от профиля стыка, амплитуды А, частоты 1 и закона Я(т) колебаний электрода.Из фиг.5 видно, что для каждого мол 1 ен та времени т величина вылета Н равна Н = (А - 15 ( т ) 1)с 19(3) 30 Величина дополнительной скорости Чн подачи, обусловленной изменением вылета Н, равна 353 Ч 3 =-= - сту - (4)бН бЯ та1 бт Г бт 2,и6 вас 19 - при6 2 45 л(а(-л2(5) 61 яас 19 ври6 2 50е- Л Ю 2 Л,зг Величины А и Г появляются после раскрытия закона колебаний электрода Я(с) и дифференцирования. Наприлер, для наиболее распространенного случая синусоидальных колебаний электрода Я = А зю(йл) фоомула (5) принимает вид С учетом того, что при "набегании" электрода на кромку стыка фактическая скорость подачи электрода увеличивается, а при 40 уходе электрода от кромки - уменьшается,дополнительная скорость подачи с учетом знака равна2 И Юс 1 ц - ,соз(ИС)приа2 ж(г ( - г3 2 Чл:- 2 КИ ся -сОВ (И 1) приа2 лв2 л 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я3 аз 1асау до (а(г о п = -- ит,д.пср . к(в (-д 30 Чн = Испытания предлагаемого способа проводятся при сварке тавровых соединений с использованием роботизированного технологического колплекса для дуговой сварки типа РТКД, Сварка образцов производится вцижцем положении. Размеры швов контролируются по макрошлифам: определяют глубину Ь и ширину Ь провара, а также высоту усиления у. Зател вычисляют средние квадратические отклонения глубины, ширины провара и высоты усиления, соответственно аЦ ОМ и ОГу 1Отклонения размеров оцениваются в относительных единицах Разбрызгивание электродного металла оценивается по коэффициенту набрызгиванил Кл, равному отношению ласс брызг и иэрасходооаццой электродной проволоки.Сравниваются два способа с синусоидальными колебанияли электрода: с использованием подающего механизма с обратной связью по току сварки прототип) и гадающего механизма с пульсирующей подачей электрода (предлагаемый способ). Сварка производится электродной проволокой ти ла СвООГ 2 С, диаметром 1,2 мм в среде С 02. Амплитуда колебаний горелки А = 3 мм,частота колебаний горелки 1 =- 2 Гц. Точность ведения горелки по стыку роботом + 0.5 мм,Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа заклю чается в снижеции потерь электродногометалла на разбрызгивание при сварке с колебаниями угловых швов и швов с разделкой. Способ автоматической сварки угловыхшвов и швов с разделкой, при котором электроду сообщают поперечные колебания и 15 управляют скоростью подачи электрода, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества формирования сварного шва и снижения разбрызгивания металла путем повышения стабильности сварочного тока, 20 задают постоянную составляющую скорости подачи электрода в соответствии с заданным режимом сварки, рассчитывают переменную составляющую скорости подачи электрода по соотношению25 жсд - прид 1 2- ЛВгд2 35 где Я(с) - закон поперечных колебаний электрода, учитывающий форму, амплитуду и частоту колебаний;а- угол раскрытия кромок стыка; 40 в- круговая частота поперечных колебаний электрода, и управляют скоростью подачи электрода по разности постоянной и переменной составляющих скорости подачи электрода.,Гагарина, 101 з 153ИИИПИ Гос Тиражтвенного колгитета оо из 113035. Москва, Ж, Р Подписноеретениям и открытияшская наб 4/5