SU1346369A1 - Способ автоматического регулировани глубины проплавлени при сварке неплав щимс электродом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке длинномерных стыков с заданной глубиной проплавлени . Целью изобретени   вл етс  повышение качества шва за счет сохранени  заданной глубины проплавлени  по всей длине шва независимо от изменени  условий сварки: термического КПД, степени расИзобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при производстве электро- сварньк т.руб. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного шва путем компенсации действи  на процесс сварки неконтролируемых возмущений различной физической природы, таких как изменение термического КПД, изменение степени распределенности сварочного источника теплоты, изменение коэффициентов об7земной теплоемкости и температуропроводности свапределенности источника энергии, объемной теплоемкости и температуропроводности . Контроль фактической глубины проплавлени  осуществл ют только с внешней стороны сварного шва. Дл  ее оценки позади сварочной горелки на определенном рассто нии от нее выбирают контролируемое сечение . Измер ют ширину зоны В, нагретой вьшге заданной температуры Т, т.е. ширину изотермы при Т, и температуру поверхности Т, в дентре этого сечени . Дл  оценки текущих условий сварки предложен критериальный параметр К Ву/1п(Т,уТз) , Предложена расчетна  формула требуемой ширины изотермы В , соответствующей Tj при конкретном значении критериального параметра. Поддержание посто нной глубины проплавлени  осуществл ют путем воздействи  на ток сварки с учетом разницы (В„-Вр). 2 ил. риваемого материала, вли ющих на изменение глубины проплавлени  как в сторону увеличени , так и в сторону уменьшени , использу  при этом средства контрол  только внешней стороны сварного шва. Используютс  два параметра температурного пол  поверхности щва: ширина изотермы заданной температуры и температура в дентре контролируемого сечени , с помощью которых 3 1итываетс  вли ние на процессе сварки неконтролируемых возмущений особого типа. 5S W с О5 со Oi со

Description

Дл  осуществлени  способа предварительно выбирают свободный дл  доступа измерительных средств участок сварного шва, наход щийс  на рассто нии X от оси сварочного инструмента . Задают температуру контролируемой изотермы Tj, определ емую рассто нием X и настройкой средств измерени  ширины изотермы.

Сначала в режиме нормальной работы измер ют номинальные величины сварочного тока I ,, скорости сварки V, напр жение дуги U, определ ющих номинальное значение погонной энергии. Одновременно измер ют номинальное значение В, ширины участка металла, нагретого вьше заданной

температуры д.

Tj и выбранном сечении сварного пгеа, а также температуру Т , в центре этого участка. По этим двум величинам рассчитывают номинальное значение критериального параметра в соответствии с выражением, которое получено из уравнени , св - зьгаающего процесс распространени  теплоты от распределенного источника в плоском слое. Под пон тием критериальный параметр понимаетс  степень вли ни  неконтролируемых возмущений

на глубину проплавлени . I

При посто нной скорости сварки

отклонение критериального параметра от номинального значени  сигнализи15ует о наличии возмущающих факторов особого типа, под действием KOTopbix мен етс  форма шва. При этом заданной величине проплавлени  соответствует определенна  форма температурного пол  на поверхности издели , контролируемым параметром которого  вл ютс  ширина сло , нагретого выше заданной температуры, т.е. ширина изотермы заданной температуры Вц . В .этом случае дл  сохранени  заданной глубины проплавлени  необходимо изменить режим сварки таким образом, чтобы ширина изотермы прин ла расчетное значение Вр, однозначно св занное с отклонением скорости сварки /IV и отклонением критериального параметра л К. Так как критериальный параметр К зависит от скорости сварки, ввод т поправочный член m 3 и S.

Значени  эмпирических, коэффициентов tn ,, п , П1 определ ют путем предварительного эксперимента. В ходе нормальной работы увеличивают

д

5

0

5

0

5

0

5

0

5

скорость сварки на величину л и фиксируют изменение ширины контролируемой изотермы лВ и отклонение критериального параметра лК. При этом m ,/)Bi/m3 dKi/dS. Вернув процесс в исходное состо ние, измен ют степень распределенности источника теплоты путем увеличени  длины дуги. Определ ют при этом отклонение критериального параметра лК. Ток сварки увеличивают так, чтобы добитьс  требуемой величины проплавлени , ширина контролируемой изотермы достигает значени  В. При этом m (Bj-Bj,)/4K,j. В дальнейшем в процессе сварки непрерывно измер ют отклонение заданных параметров режима и В р от В j и дл  поддержани  заданной глубины проплавлени  измен ют ток сварки в соответствии с выражением

dI(l,dV-l,j)U-lj(By-B ), , , l Io/Vo, l4 Io/Uo.

Первые два члена правой части вьфажени  задают контуры регулировани  по непосредственно измер емым возмущени м и отражают процесс стабилизации текущего значени  погонной энергии, требуемую величину которой определ ет третий член, задающий отрицательную обратимую св зь по ширине контролируемой изотермы.

Коэффициент 1 определ етс  из сображеннй обеспечени  требований устойчивости и качества системы автоматического регулировани  тока сварки.

На фиг. 1 изображена схема измерени  параметров температурного пол  поверхности) на фиг. 2 - схема .устройства , реализующего предлагаемый способ.

При движении сварочной горелки вдоль оси 1 на рассто нии X от горелки выбирают контролируемое сечение 2. Позицией 3 показана изотерма, ограничивающа  зону расплава, позицией 4 - изотерма, соответствующа  заданной температуре.

Свариваема  л€1нта 5 приводитс  в движение формовочными валками 6 со скоростью S. Сварочна  дуга 7 возбуждаетс  в горелке 8, питаемой от управл емого сварочного вьтр мител 

ь

9, расплавл ет кромки трубной заготовки 10, образу  сварной шов 11. Процесс сварки контролируетс  датчиками скорости 12 и напр жени  13, тока сварки 14, телевизионным датчиком 15, измер ющим ширину участка материала, нагретого выше заданной температуры, параметром 16. Данные с устройств 12-16 поступают в вычислительное устройство 17, где определ етс  величина управл ющего воздействи  по току сварки в соответствии с указанными выражени ми с учетом констант, которые хран тс  в блоке 18 пам ти.

Если при сварке из-за вли ни  внешних факторов происходит изменение глубины проплавлени , то управл ющее воздействие поступает на источник 9 питани  и измен ет свароч- ньй ток таким образом, чтобы восстановить требуемую величину проплавлени .

Способ автоматического регулировани  глубины проплавлени  при автоматической аргонодуговой сварке нешта- в щимс  электродом реализуют в системе автоматизированного управлени  сваркой труб из стали 12Х18Н10Т диаметром 38 мм с толщиной стенки 2 мм на стане АДС 10-60,. Блоки 17 и 18 (фиг.2) выполн ены на базе микро- ЭВМ Электроника ДЗ-28 с УСО АЦСКС-1024-001. Используют датчик скорости ВЕ51В, телевизионный датчик на базе малогабаритной телевизионной установки МТУ-1, снабженной блоком измерени  размеров  ркого объекта ОТ 131.02, датчик частичного излучени  ПЧД 131 с вторичным измерительным преобразователем ПВВ-З.

Сварку провод т на номинальной скорости 4 м/мин, токе 600 А, напр жении 20 В. Эмпирические коэффициенты принимают значени  m , 1,2 мм/ /м/мин} т 1,9 MM/CM i тз 0,13см/ /M/MHHj 1 150 A/M/MHHj A/Bj 1,97 А/мм.

Система обеспечивает бесперебойную работу сварочного оборудовани  в течение четьфех часов с последующей заменой электрода. За это врем  значение критериального параметра измен етс  в пределах - 3,2-4,8 см . Ток сварки измен етс  на 85 А. В результате работы системы в течение четырех часов удаетс  понизить величину обратного валика шва в 2,86 ра46369

за, а величину стандартного отклонени  обратного валика в 1,83 раза. I

Использование способа обеспечива5 ет компенсацию действи  на процесс измер емых и неконтролируемых технологических возмущений, что позвол ет без потери качества увеличить скорость сварки на 100%. При этом О улучшаютс  услови  труда сварщика- оператора, снижаютс  требовани  его квалификации.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ автоматического регулировани  глубины проплавлени  при сварке неплав щимс  электродом, при котором задают номинальные значени  то- -ка сварки, скорости сварки и напр жени  на дуге, в процессе сварки измер ют текущие значени  указанных параметров, а также температуру в

   заданной точке на поверхности издели , характеризующую вли ние неконтролируемых возмущений при сварке, и полученную информацию используют дл  поддержани  заданной глубины

   проппавлени  путем корректировки тока сварки в соответствии с величинами отклонений измеренных параметров от заданных с учетом неконтролируемых возмущений, отличающийс   тем, что, с целью повьшени  качества сварного шва за счет компенсации вли ни  на глубину проплавлени  неконтролируемых возмущений различной физической природы, позади

   сварочной дуги, на рассто нии от нее предварительно выбирают контролируемое поперечное сечение сварного шва и осуществл ют измерение температуры иа поверхности по центру этого сечени , дополнительно задают температуру заведомо меньшзпо, чем в центре ив процессе сварки в указанном сечении измер ют ширину зоны, нагретой вьшге этой температуры, а

   при корректировке тока сварки дл  учета неконтролируемых возмущений используют выражение

   1(В„-Вр),

   где 1 - коэффициент, выбираемый из услови  обеспечени  требований устойчивости системы автоматического регулировани ;

   текущее значение ширины измеренной зоны;

   Вр- расчетна  ширина указанной

   зоны, соответствующа  требу- емой глубине проплавлени  при конкретных услови х сварки , при этом

   Рр п,л5+П2(|К+ПзЛ5), JK К - К,,

   К ,(), де Вр - измеренна  ширина указанной зоны при номинальных параметрах режима}

   Кд - критериальный параметр, характеризующий конкретные услови  сварки и расчитан- ный по последней формуле при номинальных параметрах режима}

   К - тоже самое при текущих параметрах сваркиj

   Тц - измеренна  температура-;

   Tj. - заданна  температура j

   4S - приращение скорости сварки, , п,,,

   п - эмпирические коэффициенты, определ емые предварительно С помощью эксперимента.

   Ifutt

   Редактор И. Шулла

   Составитель Е. Сомова

   Техред Л.Сердюкова КорректорМ. Максимишинец

   Заказ 3564

   Тираж 894

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113.035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   Подписное