Способ контроля процесса дуговой сварки

 

Изобретение относится к его сварочному производству, а именно к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электрических параметров сварочного процесса при сварке, оценки технологических свойств электродов, а также для оценки и повышения квалификаций сварщиков. Цель изобретения - повышение качества контроля путем более точного прогнозирования его пористости при дуговой сварке. Способ реализуется путем измерения напряжения дуги и сравнения его с двумя контрольными уровнями, которые автоматически корректируются в процессе сварки. При этом фиксируется превышение изменяемых контрольных уровней. Эти уровни выбираются таким образом, что превышение первого контрольного уровня приводит к порообразованию с вероятностью 50-70%, а второго - с вероятностью 70-100% при определенном токе сварки, принимаемом при контроле за базовый для определенного диаметра электрода.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1556839 (51)5 В 23 К 9/10

ГосудАРст8енный нОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP с -, !!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .;;;.„

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сущность способа контроля заключается в следующем.

Применительно к условиям дуговой сварки можно прогнозировать зарождение пор в шве, вызванное удлинением дуги, по соответствующему увеличению напряжения дуги.

Экспериментально было установлено, что для каждой марки и диаметра электродов можно определить такое контрольное значение напряжения дуги (U somp), превышение которого приводит к зарождению пор в сварном шве с вероятностью — 50 — 70%. Можно также определить для этих условий такое контрольное значение напряжения дуги (U2KoklTp) превышение которого приводит к (21) 4496178/31-27 (22) 15.07.88 (46) 15.04.90. Бюл. № 14 (71) Институт ядерных исследований

АН УССР, Специальное конструкторскотехнологическое бюро с экспериментальным производством Институт ядерных исследований АН УССР, Институт электросварки им. Е. О. Патона АН УССР и Киевское производственное объединение «Точэлектроприбор» (72) И. К. Походня, P. Г. Офенгенден, О. М. Андреев, И. Д. Дыченко, H. В. Дорундяк, В. Е. Пономарев, В. Н. Горпенюк, С. Е. Токовенко, Н. В. Сандрацкий, М. М. Шимко, С. Л. Карчевский и В. М. Воробей (53) 621.79! .75 (088.8) (56) «Автоматическая сварка», !985, № 12, с. 54 — 56.

«Wielding 1оцгпа I », 1984, № 8, р. 50.

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для контроля электрических параметров сварочного процесса при сварке, оценки технологических свойств электродов, а также для оценки и повышения квалификации сварщиков.

Целью изобретения — повышение оценки качества сварного шва за счет прогнозирования его пористости при дуговой сварке.

На фиг. 1 приведены экспериментальные зависимости, .необходимые для данного способа контроля; на фиг. 2 — схема устройства для его реализации.

2 (54) СПОСОБ КОНТРОЛ Я ПРОЦЕССА

ДУГОВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к его сварочному производству, а именно к контрольноизмерительной технике и м. б. использовано для контроля электрических параметров сварочного процесса при сварке, оценки технологических свойств электродов, а также для оценки и повышения квалифика lHH сварщиков. Цель изобретения — повышение качества контроля путем более точного прогнозирования его пористости при дуговой сварке. Способ реализуется путем измерения напряжения дуги и сравнения его с двумя контрольными уровнями, которые автоматически корректируются в процессе сварки. При этом ффиксируется превышение изменяемых контрольных уровней. Эти уровния выбираются таким образом, что превышение первого контрольного чровня приводит к порообразованию с вероятностью

50 — 70%, а второго — с вероятностью 70—

100% при определенном токе варки, принимаемом при контроле за базовь;й для определенного диаметра электрода. 2 табл. 2 ил.

1556839 (2) 40

55 зарождению пор в сварном шве с вероятностью — 70 — 100Я.

В результате проведенных исследований были определены контрольные значения напряжения дуги для большинства марок электродов, используемых в отечественной промышленности (фиг. 1).

При этом было обнаружено, что при изменении тока сварки указанные контрольные уровни напряжения дуги изменяются согласно следующим формулам:

Ul контр=11 контр+К (Iсв — 1св); (1) Е 8

11 «онтр=11рконтр+К (Iсв — Iсв), ГДЕ U

70 — 100® соответственб б но;

UI--pH1 2--р — контрольные уровни нап ря же н и я дуги, соответствующие 1111«--p и 1 2р, но экспериментально определенные при токе сварки, условно ппинятом за базовый (1.) В;

К вЂ” коэффициент корреляции, устанавливаемый экспериментально, В/А;

1- — реальный, измеренный в данный момент времени ток сварки, А;

1- — базовый ток сварки, А.

Способ реализуется устройством (фиг. 2), содержащим повторитель 1, вход которого подключен к переключателю 2 напряжения, пропорционального базовому току сварки (Ics), причем выход повторителя 1 связан через резисторы 3 и 4 соответственно с первым входом и выходом вычитающего устройства

5, второй вход которого через повторитель

6 и резистор 7 подключен к сварочному шунту R . Второй вход вычитающего устройства

5 соединен с общим проводом через резистор 8. Выход 5 соединен через резистор

9 с входом сумматора 10. Этот же вход сумматора 10 соединен со своим выходом через резистор 11, а второй вход соединен с общим проводом. Первый вход сумматора 10 соединен также с выходом повторителя 12 через резистор 13. Вход повторителя 12 подключен к резистору 14 установки первого контрольного уровня .(Uix p). Выход вычитаюб щего устройства 5 через резистор 15 подключен к резистору 16 и первому входу сумматора 17; этот же вход резистором 16 соединен с выходом 17 и через резистор 18 и повторитель

19 соединен с резистором 20, который служит для установки контрольного уровня Uz--р, второй вход сумматора 17 подсоединен к общему проводу.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение, снижаемое со сварочного шунта Кн, пропорциональное току сварки, и напряжение, снимаемре с переключателя 2 (пропорциональное 1 .), через повторители напряжения 1 и 6 поступают на вычитающее устройство 5 с коэффициентом усиления

К, определяемым отношением резисторов

3 и 4, которые равны резисторам 7 и 8 соответствен но.

С выхода 5 снимается напряжение U=

=К(1св — Ics). Это напряжение поступает на входы сумматоров 10 и 17.

На второй вход 10 в качестве второго слагаемого поступает через повторитель 12 контрольный уровень 11контр, снимаемый с резистора 14. С выхода 10 снимается напряжение U 1контр= U I контр+ К (Ice — Ice) .

Соответственно на сумматор 17 в качестве второго слагаемого поступает (через повториTeJIb 19) напРяжение Uoxox p, QcTBHBBJIHBBeMd мое резистором 20.

С выхода 17 снимается напряжение

Uoxomp= Uo«ox p+ К (Iсв — Ice) . б d

Устройство позволяет осуществить автоматическую корректировку уровней и прогнозировать вероятность образования пор в сварном шве.

Пример. Перед сваркой в устройстве, реализуюгцем способ контроля, устанавливаЮТСЯ ЗНаЧЕНИЯ 11)контр И 11 «онтр, ОПРЕДЕЛЯЕб тт мые экспериментально для данной марки и диаметра электрода (причем на определенном токе сварки, условно принятом за базовый IcСв). Для электродов диаметром 4 мм этот ток принят равным 160 А (см. табл. 1).

Далее устанавливается коэффициент корреляции К, определяемый для данной марки электродов из зависимостей, приведенных на фиг. 1. Так, для электродов диаметром 4 мм при изменении тока сварки от

130 до 160 А UI« p изменяется от 25 до 30 В, т.е.

К вЂ” = — =0,17(В/А). Э 3

В процессе сварки устройство, реализующее способ контроля, измеряет реальный ток сварки Iсв и сравнивает это значение с 1- и б затем коРРектиРУет УРовни UI«oxp и Цоконтр в соответствии с формулами (1) и (2) .

Например, для указанной марки электродов при токе сварки (1-), равном 140 А, значениЯ Ulonp и 13 --р соответственно равны 27 и 32 В.

В результате проведения сварочных экспериментов с использованием этого способа контроля при дуговой сварке электродами с покрытием основного вида установлено, что достоверность контроля порообразования (отношение числа пористых участков сварного шва к числу зарегистрированных удлинений дуги) составляет 65 — 75Я при превышении нижнего предела напряжений дуги

1556839 е где U>. p — первый контрольный уровень напряжения дуги, превышение которого приводит к зарождению пор в сварном шве с вероятностью 50 — 70% В;

U1 онтр и близко к 100% — верхнего 11р.онтр (см. табл. 2).

Представленные данные подтверждают правильность алгоритма обработки электрических параметров, положенного в основу настоящего способа контрол я.

Формула изобретения

Способ контроля процесса дуговой сварки, при котором регистрируют в процессе сварки случаи выхода параметров дуги за установленные контрольные уровни и по количеству этих случаев судят о степени дефектообразования в сварном шве, отличающийся тем, что, с целью повышения качества контроля шва путем более точного прогнозирования его пористости при дуговой сварке, принимают два установленных экспериментально контрольных уровня по напряжению дуги, которые в процессе дуговой сварки автоматически корректируются следующим образом:

I Б

U)контр=U контр+К (1св — 1св);

Б d

11рконтр=11 контр+К (1св — Ice), 112контр — Второй контрольный уровень напряжения дуги, превышение которого приводит к за1тождению пор в сварном шве с ве10 роятностью 70 — 100% В;

U êoíòð I

Ц контр контрольные уровни напряжения дуги, соответствующие

U . р и Uq.o-p и экспериментально определенные на токе сварки, условно принятом за базовый 1", В; коэффициент корреляции, устанавливаемый экспериментально, В/А; измеренный в данный момент времени ток сварки, А; базовый ток сварки, А.

20

1св

Б

1св—

Таблица 1

Результаты определения параметров U и U

1крнтр 2. контр

Марка (индекс) Номинальное напряэлектрода жение дуги (U ), В

Контрольные напряжения дуги, В г Б

2 контр.Ю

1 контр

П р и м е ч а н и е. Ток сварки 160 А обратной полярности; электроды диаметром 4 мм.

АНО-9

ДЗ

АНО-Д

ОК-53,35

ЦУ-7

УОНИ-13/45

П1У-2 1

Д2

АНО-7

СМ-11

В-5

В-6

Д1

22

23

24

22

24

24

23

22

23

22

21

22

32

33

32

31

31

31

28

29

28

27

28

36

37

34

34

33

32

33

31

31

32

1556839

Таблица 2

Достоверность контроля порообразования от удлинения дуги

Число поНомер Число престыка вышений

Достоверность контроля (по итогу), 1

Число превышений

Число поДостоверность ристых участков ристых участков шва напряже. напряжеконтроля, Е ния

Пг контр ния

П контр

П р и м е ч а н и я: 1. Сварка неповоротных трубных стыков 273х10 электродами ТМУ-21У (ф = 4 мм); заполняющие слои. Сварку выполняли сварщики IV-VI разрядов, использовавшие по 5 электродов.

2. Ток сварки изменялся от 140 до 180 А.

3. Предельные значения напряжения равны: U Ä,„ — 29В, U«,„„ — 34В, для тока I, = 160 А и автоматически

d корректировались в соответствии с формулами (1) и (2) при изменении I„ .

4. Достоверность контроля при использовании предельного значения напряжения U определена по итог контр говому результату в связи с малой статистикой по каждому отдельно взятому стыку.

Л м

РЮ

15 м

В5 7H 115 1ЫА

Put 1

2

4

6

8

11

12

Итого

19

16

17

14

16

17

12

11

6

148

13

11

12

12

12

5

5

4

104

68

69

71

71

71

67

71

73

71

67

67

3

3

2

1

2

1

3

3

2

1

2

1

1556839

Составитель В. Ткаченко

Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректор О. Ципле

Заказ 682 Тираж 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и oTKpb!THHM при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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