Система управления при сварке длинной дугой

Из известных способов управления переносом металла при сварке плавящимся электродом наиболее широкое распространение получили системы с программным изменением энергетических параметров режима сварки (напряжения и тока дуги) имульсно-дуговая сварка.

Сварка длинной дугой. Программное изменение основных параметров режима сварки преследует две технологические цели: управление переносом металла с электрода в сварочную ванну в различных пространственных положениях; управление кристаллизацией металла шва и термическим циклом. Управляемый перенос металла при сварке длинной дугой можно осуществить лишь при пространственно устойчивых дугах, когда размер капель переносимого электродного металла резко уменьшается с ростом тока в узком диапазоне его изменения, т.е. при наличии в процессе сварки критического тока. При значении тока ниже критического перенос металла крупнокапельный, выше критического – струйный. К таким условиям следует отнести сварку всех известных металлов и сплавов в аргоне, смесях защитных газов на основе аргона (не менее 80%) и в комбинированной защитной среде на токе обратной полярности, а также сварку активированным электродом током прямой полярности. Величина критического тока при сварке в аргоне зависит от свойств материала электрода, его диаметра и вылета. При сварке активированным электродом (обычно в активных защитных газах) критический ток помимо указанных факторов зависит от состава и количества активатора, места его нахождения – в составе металла электродной проволоки или на ее поверхности. Аргонодуговая сварка на токах ниже критического не ведется так как формирование сварного шва неудовлетворительное. Применение систем управления с принудительным переносом металла позволяет вести процесс с мелкокапельным переносом на токе в 2,5 – 3 раза ниже критического и позволяет осуществлять сварку тонкостенных конструкций в положениях отличных от нижнего.

Основными параметрами импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом помимо известных параметров процесса дуговой сварки является амплитуда импульса, длительность импульса и паузы, частота импульсов, базовый ток, скорость нарастания и спада тока импульса, рис. 5.3.

Рис. 5.3. Осциллограмма тока дуги при импульсно дуговой сварке плавящимся электродом

Для осуществления процесса сварки с управляемым переносом металла разработаны специальные электронные системы. Одна из таких систем управления переносом металла приведена на рис.5.4. Система состоит из: транзисторного инвертора 1; вторичного выпрямителя 2; сглаживающего реактора 3; датчика тока 4; блока управления 5; задатчика тока 13; пульсатора 14; сумматора 11; функционального генератора 12; датчика нагрузки 17; токового реле 18; осциллятора 19.

Рис.5.4. Функциональная блок схема системы питания дуги

Устройство работает следующим образом. Формирователь напряжения задания 13 из опорного напряжения на выходе 9 блока электронного управления 5 вырабатывает напряжения, которые устанавливаются потенциометрами R2 (величина базового тока, а при сварке неплавящимся электродом ток дежурной дуги) и R1 (величина тока импульса) и подается на пульсатор 14.

Пульсатор предназначен для формирования сигнала на входе задания электронного блока управления при работе системы питания в импульсном режиме. Пульсатор представляет собой переключающий электронный коммутатор, состояние которого определяется управляемым генератором временных интервалов. Входы электронного коммутатора подключены к задатчикам тока импульса R1 и тока базового или дежурной дуги R2. Длительность импульса и паузы задается независимо друг от друга потенциометрами R3 и R4, при этом период равен сумме длительностей импульса и паузы. При включении тумблера S2 “импульсный режим” пульсатор обеспечивает поочередную коммутацию входа задания электронного блока управления с задатчиком тока импульса R1 на время длительности импульса (R3) и тока дежурной дуги (R2) на время ее горения R4. В непрерывном режиме электронный коммутатор фиксируется в положении, при котором вход задания блока управления постоянно соединен с задатчиком тока импульса R1. В этом режиме положение потенциометра R2, R3, R4 не влияет на работу источника питания. На выходе задания 8 блока управления 5 присутствует сумма напряжений с выхода пульсатора 14 и периодического сигнала необходимой формы и амплитуды с выхода функционального генератора 12. Параметры функционального генератора 12 подобраны так, что обеспечивается внешняя характеристика на источнике питания с падающим участком при напряжении выше рабочего и “штыковым” участком в области рабочих напряжений и ниже рис. 5.5.

Рис. 5.5. Внешние вольтамперные характеристики источника питания с траекториями рабочей точки

Токовое реле 18 предназначено для дистанционного включения внешнего осциллятора, предназначенного для бесконтактного возбуждения дуг, и его автоматического выключения после начального зажигания дуги и установления процесса сварки или повторного возбуждения дуги при случайных погасаниях дуги. Для управления токовым реле подключается кнопка “Пуск” без фиксации 18, расположенная на пульте управления. Питание электронного токового реле осуществляется от служебной сети 27 В, 30 кГц, вырабатываемой электронным блоком управления.

При нажатии кнопки “Пуск” подается сигнал на запуск инвертора и одновременно происходит замыкание и самоблокировка токового реле. Одновременно включается питание осциллятора. Состояние токового реле не изменяется до момента зажигания дуги и установления процесса сварки. При зажигании дуги резко возрастает амплитуда импульса напряжения на входе “датчика нагрузки”, срабатывает пороговое устройство и реле отключает питание от сети. При случайном обрыве дуги (ток нагрузки равен нулю) напряжение на входе “датчика нагрузки” равно нулю, отключается пороговое устройство, и токовое реле подключает осциллятор к сети питания. В момент окончания паузы дуга имеет электрические параметры (I_дд и U_д) соответствующие точки 1 на ВАХ I. Пульсатор переключает рабочую точку (1) в момент действия тока импульса Iп в положение 2 на ВАХ II и в течение длительности действия импульса ток остается неизменным, а напряжение дуги несколько увеличивается до точки 3. Это связано с интенсивностью расплавления электродной проволоки, так как скорость плавления электрода превышает скорость его подачи. Величина тока импульса выбиралась из условия отрыва и переноса одной капли или обеспечения струйного переноса металла. В момент окончания импульса тока пульсатор переключает рабочую точку дуги из положение 3 в положение 4 на ВАХ I. В связи с низким значением базового тока дуги происходит сокращение дугового промежутка при неизменном токе, и рабочая точка переходит из положения 4 в положение 1.

Дата добавления: 2015-07-10