SU1058170A1

SU1058170A1 - Device for arc welding with short circuits of arc gap

Info

Publication number: SU1058170A1
Application number: SU782687810A
Authority: SU
Inventors: А.Ф. Князьков; Ю.Н. Сараев; А.К. Тимошенко
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1985-06-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, содержащее сварочную го ловку, подключенную к источнику питани через индуктивное сопротивление , тиристорный ключ с принудительной кбймутацией и шунтирующее его переменное активное сопротивление, включенные последовательно в свароч-. ную цепь, а также схему управлени датчиком непрерывного контрол размеров перемычки, линией задержки, определ ющей паузу в протекании сварочного тока, и линией задержки, дози- . рующей энергию, идздчую на расплавление электродного металла, отличающеес тем, что, с целью повышени качества сварки и уменьшени разбрызгивани за счет автоматического регулировани длительности импульса горени дуги в зависимости от интегрирующей во врем паузы величины напр жени на дугр, в устройство введены интегратор с входным и выходным ключами, выход выходного ключа подключен к линии задержки, дозирующей энергию, идущую на расплавление электродного металла, вход выходного ключа подключен к линии задержки, дозирующей энергию, идущую на расплавление электродного метал (Л ла, вход выходного ключа через интегратор и входной ключ подключен с параллельно дуговому промежутку, управл ющие входы выходного ключа подключены к управл ющим выходам входного ключа, включенного в противофазе с выходным ключом, при этом выход схемы управлени , определ ющий конец коротких замыканий, подключен СП 00 к одному из управл ющих вхо/рв входного ключа, к управл кмцему входу юл. интегратора и к одному из выходов ч| линии задержки, определ ющей паузу в протекан1Ш сварочного тока, а другой управл ющий вход входного ключа подключен к упом нутому выходу схемы управлени .DEVICE FOR ARC WELDING WITH SHORT CIRCUITS ARC GAP, containing a welding head connected to the power source through inductive resistance, a thyristor key with forced bihmutation and shunting its variable resistance, connected in series to the welding-. circuit, as well as the control circuit of the sensor for continuous control of the jumper dimensions, the delay line, determining the pause in the flow of welding current, and the delay line, dosing. energy, izdchuyu to melt the electrode metal, characterized in that, in order to improve the quality of welding and reduce spattering by automatically adjusting the duration of the arc pulse depending on the voltage value integrating during the pause, the integrator with the input and output keys, the output of the output key is connected to the delay line that dispenses energy, which melts the electrode metal, the input of the output key is connected to the delay line, which dispenses the energy going to melt the electrode metal (L la, the output of the output key through the integrator and the input key is connected with a parallel arc gap, the control inputs of the output key are connected to the control outputs of the input key connected in antiphase with the output key, and the output of the control circuit , defining the end of short circuits, is connected to the SP 00 to one of the control inputs / rv of the input key, to the control unit of the input ju. integrator and one of the outputs h | a delay line defining a pause in the welding current flow; and another control input of the input key is connected to the output of the control circuit.

Description

Изобретение относитс к области .сварки и может быть использовано дл сварки посто нным током с короткими замыкани ми дугового промежутка. Известно устройство, которое соде жит сварочный источник питани , тиристорный ключ, зашунтированный в направлении течени сварочного тока диодом и балластным сопротивлением, гас щую цепочку из индуктивности, тиристора и емкости, зар жаемой от зар дного устройства, сварочную головку , изделие, схему управлени , а также дополнительный импульсньй источник питани Cl1. Данное устройство предназначено дл обеспечени переноса металла при коротких замыкани х с минимальным разбрызгиванием. Основными недостатками данного устройства, вл етс отсутствие возможности дозировани энергии, идущей на расплавление электродного- металла а также отсутствие возможности осуществл ть последующие принудительные короткие замьпсани , что не позвол ет стабилизировать процесс на стадии микроцикла (периода каплеобразовани и в конечном итоге отрицательно сказьшаетс на качестве процесса сварки .. Известно устройство, которое содержит сварочную головку, подкл1оченную к источнику питани через сопротивление , коммутирующий тиристор, с гас щей цепочкой, состо щей из кон денсатора, зар жаемого от дополнител ного источника питани .и вспомогател ного тиристора, подключённых к источ нику питани через индуктивное сопро тивление, а также схему управлени , содержащую датчик непрерьгоного контрол размеров перемычки, определ ющий начало и конец коммутаций тока 2 Недостатки данного устройства такие , как и устройства, описанного вы ше, что. также ведет к ухудшению процесса сварки. Прототипом изобретени вл етс устройство, содержащее сварочную головку , подключенную к источнику питани через индуктивное, сопротивление , тиристорный ключ с принудительной коммутацией и щунтирующее его переменное активное сопротивление, включенные последовательно в сварочную цепь, а также схему управлени , содержащую датчик непрерывного контрол размеров перемычки, линию задержки , определ ющую паузу в протекании сварочного тока и линию задержки , дозирующую энергию, идущую на расплавление электродного металла sj. Основным недостатком данного устройства вл етс отсутствие возможности автоматически измен ть длительность дозировани энергии, идущей на расплавление электродного металла, в зависимости от величины дугового напр жени во врем паузы-после разрыва перемычки, что приводит к возникновенио случайных коротких замыканий и некоторому ухудшению качества сварки при увеличенном разбрызгивании . Целью изо.бретени вл етс повьшение качества сварки и уменьшение разбрызгивани за счет автоматического регулировани длительности импульса горени дуги в зависимости от интегрирующей во врем паузы величины напр жени на дуге. Цель достигаетс тем, что в устройство введен интегратор и входной и выходной его ключи, выход выходного ключа подключен к линии задержки, дозирующей энергию, идущую на расплавленисэ электродного металла, вход выходного ключа через интегратор и входной ключ подключен параллельно дуговому промежутку, управл ющие входы вьЕсодного ключа к управл ющим выходам входного ключа., включенного в противофазе с выходным ключом. При этом выход схемы управлени , определ ющей конец коротких замыканий, подключен к одному из управл ющих входов входного ключа, к управл ющему входу интегратора и к одному из выходов линии задержки, определ ющей паузу в протекании сварочного тока, а другой управл ющий вход входного ключа подключен к управл ющему выходу схемы управлени . На фиг. 1 изображены осциллограммы тока и напр жени , получаемые при использовании предлагаемого устройства , на фиг. 2 -блок-схема предлагаемого устройства. Устройство дл дуговой сварки с короткими замыкани ми дугового промежутка содержит сварочную головку 1, подключенную к источнику посто нного тока 2 через индуктивное сопротивление 3, тиристорный ключ с принудительной коммутацией 4 и шунтирующее его переменное активное сопротивление 5 в сварочную цепь, схему управлени , содержащую датчик непрерывного конт л размеров, перемычки 6, линию заде ки, определ ющую паузу в протекании сварочного тока 7, линию задержки, дозирующую энергию, идущую на распл ление электродного металла 8, и бло интегратор 9, вход которого через входной ключ интегратора 10 подсоеди нен параллельно дуговому промежутку а выход через выходной ключ интегратора 11 подсоединен к входу линии задержки 8; дозирующую энергию, идудую на плавление электродного металла , причем выходной канал датчика 6 по концу коротких замыканий подключе к выключающему входу входного .ключа интегратора, к выключающему входу тиристорного ключа 4 и по входу линии задержки, определ ющей паузу в протекании сварочного тока 7, один из выходов которой подсоединен к выключающему входу входного ключа интегратора 10, а другой - к включающему входу тиригторного ключа 4. Устройство работает следующим образом . В процессе.сварки, по началу короткого замыкани схема управлени , содержад1а датчик непрерьшного контрол размеров перемычки 6, выдает импульс на включение тиристорного ключа 4 (см. фаза 2, фиг. 1). При этом в сварочной цепи протекает ток короткого замыкани . В момент, когда перемычка достигает критического состо ни (разрыв перемычки необратим ) , схема управленк.: 6 выдает импульсы на выключение тиристорного ключа 4 (см. фаза 3, фиг. 1), на включение линии задержки 7 и входно- го ключа интегратора 10. Ток в этот момент уменьшаетс до величины, опре дел емой активным сопротивлением 5 (ток паузы). Перемычка перегорает при токе паузы. По вившеес дуговое напр жение, в момент повторного возбуждени , прикладываетс через замкнутый КЛ20Ч 10 к интегратору 9, где происходит интегрирование величины дугового напр жени на интервале паузы (отрезок времени 4-5, фиг-. 1), котора определ етс длительностью работы линии задержки 7. ..- Вследствие того, что длительность короткого замыкани - величина случайна и зависит от многих факторов ( например, диаметра капли электродного металла; расположени капли на торце электрода перед коротким замыканием и т.д), то величина дугового напр жени , в момент повторного возбуждени дуги, будет зависеть от длительности короткого замькани . , При этом длина дуги в момент повтор.дого возбуждени будет пропорциональна величине дугового напр жени . При параметрически задаваемой паузе начальные услови дозировани энергии, идущей на расплавление электродного металла, будут различными. Поэтому в момент окончани работы линии задержки 7, одновременно с включением тиристорного ключа выклкг чаетс входной ключ интегратора 10, KOTopbDi работает в протгазофазе с выходным ключом интегратора 11. А именно включение ключа 10 приводит к вы-; ключению ключа 11, а выключение ключа 10 приводит к включению ключа 11 и запуску линии задержки 8. Причем величина интегрируемого интеграто ром 9 напр жени будет пропорциональна величине дугового напр жени во врем паузы, при этом длительность работы линии задержки 8 будет автоматически измен тьс от интегрируемой величины. После окончани времени работы линии задержки 8 (см. фаза 6 фиг. 1) вьщаетс импульс на выключение тиристорного ключа 4,, ток в цепи уменьшаетс до тока паузы, давление дуги на сварочную ванну уменьшаетс и ванна начинает свое движение в направлении капли электродного металла, наход щейс на торце непрерьшно подаваемого электрода, причем капл электродного металла стремитс зан ть соосное расположение относительно оси электрода и также участвует во встречном движении к ванне. Происходит принудительное короткое замыкание . Этот момент фиксируетс схемой управлени 6, ключ 4 замыкаетс , что приводит к увеличению тока (см.фаза 7, фиг. 1). Далее весь цикл повтор етс . В случае случайного короткого замьжани во врем раЗоты линии задержки 7 или 8 по специальном выходному каналу осуществл ют возврат блоков 7, 8 и 9 в исходное состо ние. Проведенные испытани показали, что предлагаемое устройство имеет высокую устойчивость в работе, обеспечивает автоматическое изменение длительности импульса горени дуги в зависимости от интегрируемой во врем паузы величины дугового напр жени , повышает качество сварки и обеспечивает лучшие технологические и экономические показатели процесса Iсварки , по сравнению с процессом сварки, полз чаемым от устройствапрототипа , при этом коэффициент раэбрыэгршани уменьшаетс с 3-4% до 1-2%, при высокой стабильности процесса сварки и устойчивости процесса при колебани х сетевого напр жени .The invention relates to the field of welding and can be used for direct current welding with arc short circuits. A device is known which comprises a welding power source, a thyristor key shunted in the direction of the flow of welding current by a diode and ballast resistance, an extinguishing chain of inductance, a thyristor and a capacitor charged from a charger, a welding head, a product, a control circuit, and also an additional pulsed Cl1 power supply. This device is designed to provide metal transfer during short circuits with minimal spatter. The main disadvantages of this device are the lack of dosing energy used to melt the electrode-metal and the inability to perform subsequent forced short shutdowns, which does not stabilize the process at the microcycle stage (the period of drop formation and ultimately negatively affects the quality of the process welding. It is known a device that contains a welding head connected to a power source through a resistance, a switching thyristor, an extinguishing circuit consisting of a capacitor charged from an additional power source and an auxiliary thyristor connected to the power source through inductive resistance, as well as a control circuit comprising a jumper continuous size sensor detecting the beginning and end current switching 2 The disadvantages of this device are the same as the device described above, which also leads to a deterioration of the welding process. The prototype of the invention is a device containing a welding head connected to the source the power supply through inductive, resistance, thyristor switch with forced switching and alternating resistance shunting it, connected in series to the welding circuit, as well as a control circuit containing a sensor for continuous control of jumper dimensions, a delay line defining a pause in the flow of welding current and a delay line , the metering energy going to melt the electrode metal sj. The main disadvantage of this device is the inability to automatically change the duration of the dosing of energy used to melt the electrode metal, depending on the magnitude of the arc voltage during the pause-after jumper break, which leads to the occurrence of accidental short circuits and some deterioration in welding quality with increased sprinkling. The goal of this is to improve the quality of welding and reduce spattering by automatically adjusting the duration of the arc pulse, depending on the arc voltage that integrates the arc voltage during the pause. The goal is achieved by integrating both the input and output keys into the device, the output of the output key is connected to the delay line metering the energy flowing to the melting of the electrode metal, the input of the output key through the integrator and the input key are connected in parallel with the arc gap, the control inputs key to the control outputs of the input key., included in antiphase with the output key. At the same time, the output of the control circuit determining the end of short circuits is connected to one of the control inputs of the input key, to the control input of the integrator and to one of the outputs of the delay line determining the pause in the flow of the welding current connected to the control output of the control circuit. FIG. Figure 1 shows current and voltage waveforms obtained using the proposed device, Fig. 2 is a block diagram of the proposed device. A device for arc arc short-circuit welding contains a welding head 1 connected to a DC source 2 via an inductive resistance 3, a thyristor switch with forced switching 4 and shunting its variable resistance 5 into the welding circuit, a control circuit containing a continuous sensor size control, jumpers 6, a cut line defining a pause in the flow of welding current 7, a delay line metering the energy going to the spreading of the electrode metal 8, and a power supply unit the torus 9, whose input through the input key of the integrator 10 is connected parallel to the arc gap and the output through the output key of the integrator 11 is connected to the input of the delay line 8; metering energy, i'm going to melt the electrode metal, and the output channel of sensor 6 is connected to the switching input of the integrator's switch, to the switching input of the thyristor switch 4 and to the input of the delay line determining the pause in the welding current 7, one of the outputs of which are connected to the off input of the input key of the integrator 10, and the other to the on input of the trigger key 4. The device operates as follows. During welding, at the beginning of a short circuit, the control circuit, containing a sensor for continuous monitoring of the size of jumper 6, sends a pulse to turn on the thyristor switch 4 (see phase 2, fig. 1). In this case, a short-circuit current flows in the welding circuit. At the moment when the jumper reaches the critical state (break of the jumper is irreversible), the control circuit: 6 outputs pulses to turn off the thyristor key 4 (see phase 3, Fig. 1), to turn on the delay line 7 and the integrator's input key 10 The current at this point is reduced to a value determined by active resistance 5 (pause current). The jumper burns out with a pause current. The increased arc voltage, at the time of re-excitation, is applied through a closed CL20CH 10 to the integrator 9, where the arc voltage is integrated over the pause interval (time interval 4-5, fig. 1), which is determined by the duration of the delay line 7. ..- Due to the fact that the duration of a short circuit is a magnitude random and depends on many factors (for example, the diameter of a drop of an electrode metal; the location of a drop on the end of an electrode before a short circuit, etc.), the magnitude of the arc voltage and, at the time of re-initiation of the arc, will depend on the duration of the short sweep. At the same time, the length of the arc at the time of the repetition of the excitation will be proportional to the magnitude of the arc voltage. With a parametrically defined pause, the initial conditions for the dosing of the energy going to melt the electrode metal will be different. Therefore, at the moment when the delay line 7 finishes working, simultaneously with turning on the thyristor key, the input key of the integrator 10 is turned off, KOTopbDi works in the gas phase with the output key of the integrator 11. Namely, turning on the key 10 leads to you; turning off key 11, and turning off key 10 leads to turning on key 11 and starting delay line 8. Moreover, the value of the voltage integrated by the integrator 9 will be proportional to the arc voltage during the pause, while the duration of the delay line 8 will automatically change from the integrated quantities. After the end of operation of the delay line 8 (see phase 6 of Fig. 1), the impulse to turn off the thyristor switch 4 ,, appears, the current in the circuit decreases to the pause current, the arc pressure on the weld pool decreases, and the bath starts its movement in the direction of the drop of electrode metal, located at the end of the continuously supplied electrode, and the electrode metal droplet tends to occupy a coaxial arrangement with respect to the electrode axis and also participates in a counter-movement towards the bath. A forced short circuit occurs. This moment is fixed by the control circuit 6, the key 4 is closed, which leads to an increase in the current (see Phase 7, Fig. 1). Then the whole cycle repeats. In the case of an accidental short blink during the duration of the delay line 7 or 8, the blocks 7, 8 and 9 return to the initial state via a special output channel. Testing showed that the proposed device has a high stability in operation, provides automatic change in the duration of the arc pulse depending on the magnitude of the arc voltage integrated during the pause, improves the welding quality and provides the best technological and economic indicators of the I-welding process, compared to the welding process crawling from the prototype device, the rabbry coefficient is reduced from 3-4% to 1-2%, with a high stability of the welding process and stable the process at fluctuations in the network voltage.

дd

kk

3 53 5

I 2I 2

б 7b 7

нлnl

CV4 CV4

tt

5K5K

Claims

DEVICE FOR ARC WELDING WITH short-circuit the arc gap, comprising welding of dexterously · connected to a power source via an inductive impedance, a thyristor switch and a forced kdymutatsiey its shunt resistance variable ^t in series in svaroch-. circuit, as well as the control circuit of the sensor for continuous monitoring of the jumper dimensions, a delay line that determines the pause in the flow of the welding current, and a delay line, dos-. energy that goes to the melting of the electrode metal, characterized in that, in order to improve the quality of welding and reduce spatter due to automatic control of the duration of the arc burning pulse, depending on the value of the arc voltage integrating during the pause, an integrator with input and output keys, the output of the output key is connected to the delay line dosing the energy that goes to the fusion of the electrode metal, the input of the output key is connected to the delay line dosing the energy, going to the fusion of the electrode metal, the input of the output key through the integrator and the input key is connected parallel to the arc gap, the control inputs of the output key are connected to the control outputs of the input key, which is in antiphase with the output key, while the output of the control circuit defining the end of short circuits is connected to one of the control inputs of the input key, to the control input of the integrator and to one of the outputs of the delay line, which determines the pause in the flow of the welding current, and the other control the input key input is connected to said output of the control circuit.

>