Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО ПРОМЕЖУТКА, содержащее, источник постоянного тока, к которому подключены соединенные последовательно диод, силовой тиристор, коммутирующий и сглаживающий дроссели, коммутирующий конденсатор, который через зарядный дроссель и блокирующий диод подклю чен параллельно фильтрующему конденсатору , а через вспомогательный тиристор параллельно коммутирующему дросселю, и секционированный резистор , включенный последовательно со сварочной цепью, отличающийс я тем, что, с целью повьппения качества сварочного соединения за счет повышения устойчивости процесса сварки и улучшения энергетических показателей: устройства, в него введен дополнительный тиристор, который (Л последовательно соединен с фильтрующим конденсатором и образует импульсный фильтр, подсоединенный через сглаживакмций дроссель параллельно источнику постоянного тока. ел 00 N4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) ((l) .А

4(51) В 23 К 9 09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2884984/25-27) (25) 3214595/25-27 (22) 19.02.80 (46) 15.06.85. Бюл. N - 22 (72) А.Ф.Князьков и Ю.Н.Сараев (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 621.791.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N2 339355, кл. В 23 К 9/00, 10.11.70.

2. Авторское свидетельство СССР

N 408726, кл. В 23 К 9/00, 14.09.71.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 579112, кл. В 23 К 9/10, 24.03.76 (прототип). (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ

СВАРКИ С КОРОТКИМИ ЗАМЫКАНИЯМИ ДУГОВОГО IIPOMEKYTKA, содержащее.источник постоянного тока, к которому подключены соединенные последовательно диод, силовой тиристор коммутирующий и сглаживающий дроссели, коммутирующий конденсатор, который через зарядный дроссель и блокирующий диод подключен параллельно фильтрующему конденсатору, а через вспомогательный тиристор параллельно коммутирующему дросселю, и секционированный резис тор, включенный последовательно со сварочной цепью, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения качества сварочного соединения эа счет повышения устойчивости процесса сварки и улучшения энергетических показателей устройства, в него введен дополнительный тиристор, который последовательно соединен с фильтрующим конденсатором и образует импульсный фильтр, подсоединенный через сглазивающий дроссель параллельно источнику постоянного тока.

1 1058

Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано для сварки постоянным током с короткими замыканиями дугового промежутка. S

Известно устройство, которое содержит сварочный источник питания, силовой и коммутирующий тиристоры, секционированный резистор, дополнительные тиристоры и зарядное уст- 10 ройство (1) .

Данное устройство предназначено для обеспечения снижения тока короткого замыкания, что необходимо для улучшения переноса металла и уменьшения разбрызгивания .

Основными недостатками данного устройства являются низкое качество сварки вследствие затягивания длительности короткого замыкания, что ведет к нарушению процесса, из.-за непрерывной подачи электродной проволоки, и плохие энергетические показатели, так как вся энергия, запасенная в дросселе во время короткого замыкания, гасится на секционированном резисторе и не используется для плавления электродного металла на интервале горения дуги, 1

Известно устройство, которое со- 30 держит сварочный источник питания, тиристорный ключ, зашунтированный в направлении сварочного тока диодом и балластным резистором, гасящую цепочку из дросселя, тиристора и кон-З денсатора, заряжаемого от зарядного устройства, сварочную головку, схему управления, а также дополнительный импульсный источник питания (2 .

Данное устройство предназначено 40 для обеспечения переноса металла при коротких замыканиях с минимальным разбрызгиванием.

Основными недостатками этого устройства является низкое качеством Ю сварки из-за нарушения процесса в первой фазе короткого замыкания и повышенное разбрызгивание электродного металла из-за возможности совпадения момента разрыва перемычки S0 с моментом действия дополнительно накладываемого импульса.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство, содержащее источник постоянного тока, сило- Я вой тиристор, коммутирующий и сглаживающий дроссели, включенные последовательно в сварочную цепь, ком171 2 мутирующий конденсатор, который через блокирующий диод и зарядный дроссель, подключен параллельно фильтрующему конденсатору, а через вспомогательный. тиристор параллельно коммутирующему дросселю, блокирующий диод, секционированный резистор и дополнительный тиристор, который обеспечивает ограничение тока короткого замыкания P) .

Основными недостатками данного устройства являются низкое качество сварки, вследствие затягивания длительности короткого замыкания и плохие энергетические показатели, так как вся энергия, запасенная в сглаживающем дросселе гасится на секционированном резисторе и не используется для плавления электродного металла на интервале горения дуги.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет повышения устойчивости процесса сварки и улучшение энергетических показаталей устройства.

Это достигается тем, что устройство для дуговой сварки с короткими. замыканиями дугового промежутка, содержащее источник постоянного тока, к которому подключены соединенные

:последовательно диод, силовой тиристор, коммутирующий и сглаживающий дроссели.> коммутирующий конденсатор, который через зарядный дроссель и блокирующий диод подключен. параллельно фильтрующему конденсатору, а через вспомогательный тиристор параллельно коммутирующему дросселю и секциоиированный резистор, включенный последовательно с дуговым промежутком, в него введен дополнительный тиристор, который последовательно соединен с фильтрующим конденсатором и образует импульсный фильтр, подсоединенный через сглаживающий дроссель параллельно источнику постоянного тока.

r

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для дуговой сварки с короткими замыканиями дугового промежутка содержит источник 1 постоянного тока, силовой тиристор 2, коммутирующий 3 и сглаживающий 4 дроссели, включенные последовательно в сварочную цепь, коммутирующий конденсатор 5, который через блокируюгщий диод 6 и зарядный дроссель 7

1058171

Процесс заряда фильтрующего 8 и коммутирующего 5 конденсаторов носит резонансный характер, поэтому величины напряжений, до которых они заряжаютсн, будут превьппать напряжение источника 1 питания. Тиристор 12 переходит в закрытое состояние в тот момент, когда к нему будет приложено в обратном направлении напряжение большее, чем напряжение источника 1 питания. Длительность открытого состояния тиристора 12, определяется параметрами фильтрующего конденсатора 8 и сглаживающего дросселя 4, подключен параллельно фильтрующему конденсатору 8, а через вспомогательный тиристор 9 параллельно коммутирующему дросселю 3 диод 10, секционированный резистор 1 1 и дополни- 5 тельный тиристор 12, который с фильтрующим конденсатором 8 образует импульсный фильтр, подключенный через сглаживающий -дроссель 4 параллельно источнику 1 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

В процессе сварки по началу короткого замыкания силовой тиристор 2 переходит в открытое состояние. При 15 этом по цепи (+) 1 — дуга — 2 — 3— — 4 — (-)1 протекает ток короткого замыкания. При достижении перемычкой критических размеров (процесс ее разрушения необратим), в отк- 20 рытое состояние переходит тиристор 12. С этого момента по цепи (+) 1-12-8-4-(-) 1 протекает ток,заряда фильтрующего конденсатора 8, а по цепи (+) 1-12-6-7,5-4-(-)1 ток заряда коммутирующего конденсатора 5, который протекает с запаздыванием относительно тока заряда фильтрующего конденсатора 8 на время, определяемое величиной индуктив- 30 ного сопротивления зарядного дросселя 7. Полярность напряжения, которая устанавливается при этом на конденсаторах 8 и 5, указана на чертеже. На интервале открытого состояния тиристора 12, в сварочной цепи будет иметь место ступенчатое уменьшение тока, что позволяет уменьшить разбрызгивание электродногометалла

:из-за ограничения электрического 40 взрыва перемычки, в момент повторного возбуждения дуги, так как разрушение ее происходит при небольшой величине токапауэы. которые выбираются такими, чтобы на данном интервале обеспечивалось разрушение перемычки и повторное возбуждение дуги.

При выполнении данного условия энергия, запасенная в сглаживающем дросселе 4 во время короткого замыкания, выделяется на дуговом промежутке и способствует значительной интенсификации плавления электродной проволоки, что значительно повышает энергетические показатели устройства.

После расплавления требуемого количества электродного металла переходит в открытое состояние вспомогательный тиристор 9, который обеспечивает закрытие силового тиристора 2 за счет кратковременного протекания тока по цепи (+) 5-9-2-10 1-4-(-)5 и перезаряд коммутирующего конденсатора 5 по цепи (+)5-9-3-(-)5. с полярностью, противоположной указанной на чертеже. После окончания перезарядки коммутирующего конденсатора 5 к вспомогательному тиристору 9, оказывается приложенным обратное напряжение и он переходит в закрытое состояние.

С этого момента происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 5 по цепи: нижняя обкладка 5-8-6-7— верхняя обкладка 5. При этом напряжение на коммутирующем конденсаторе 5 после окончания переэаряда будет иметь полярность, указанную на черте-, же, а на фильтрующем конденсаторе 8 полярность, противоположную указанной на чертеже.

На интервале выключенного состоя ния силового тиристора 2 в сварочной цепи протекает ток паузы, величина которого определяется параметрами секционированного резистора 1 1.

Далее по началу следующего короткого замыкания вновь переходит в открытое состояние силовой тиристор 2 и весь процесс повторяется, Особенности работы данного устройства заключаются в следующем.

При наличии импульсного фильтра, состоящего из тиристора 12 и фильтрующего конденсатора 8, появляется возможность ступенчатого уменьшения тока к моменту разрыва перемычки без дополнительного срабатывания контура коммутации 5-9-3, что способствует уменьшению частоты его ра1058171

ЗО

Техред А.Бабинец

Редактор Л.Письман

Корректор В.Синицкая

Заказ 4471/1 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4 боты в 2 раза, а, следовательно, и уменьшению в нем коммутационных потерь.

Поскольку энергия, запасенная в сглаживающем дросселе 4 во время короткого замыкания не гасится на секционированном резисторе, (так как на интервале открытого состояния тиристора 12 силовой тиристор 2 также находится в открытом .состоя- . нии), то почти вся она выделяется на дуговом промежутке, что способствует интенсификации плавления электрода и обеспечивает высокую эластичность сварочной дуги, что особенно важно для стабилизации сварочных режимов при воздействии мгновенных возмущений, Импульсный фильтр поглощает энергию, которая пошла бы на взрыв перемычки, только на интервале ее разрушения, что позволяет исключить его влияние на процесс сварки на интервале горения дуги.

При наличии импульсного фильтра повышается надежность работы устройства, так как при этом исключается возможность срывов коммутации (невыключение вспомогательного тиристора 9) за счет, разнесения во времени работы дополнительного 12 . и вспомогательного 9 тиристоров.

Перечисленные особенности работы устройства позволяют значительно повысить .качественные показатели процесса сварки, а также улучшить энергетические показатели схемы принудительной коммутации, Проведенные испытания показали высокую работоспособность предлагаемого устройства в широком диапазоне сварочных режимов. Все это выгодно отличает предлагаемое устройство от известных и делает его применение для сварки с короткими замыканиями дугового промежутка более предпочтчтельным.

Применение данного устройства в качестве силовой части системы импульсной стабилизации позволит обеспечить эффективное внедрение последних на монтаже неповоротных стыков магистральных трубопровод в, где внедрение одного экземплярами системы стабилизации позволяет получить условный годовой экономи ческий эффект 60 000 руб. Кроме того, использование разрабатываемых систем на производствах, где используется процесс сварки с короткими замыканиями дугового промежутка, позволит значительно улучшйть качественные, количественные и энергетические показатели процесса.