Способ контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом

 

Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов и смесей на их основе , преимущественно в сварочных автоматах и роботах с зоной защиты горения дуги аргоном, углекислым газом и смесями, на их основе. Цель изобретения - повышение точности контроля состояния газовой защиты зоны сварки в диапазоне режимов, обеспечивающих капельный перенос электродного металла. Это достигается тем, что согласно способа контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом , при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного , в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли на электроде. Время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения на дуге превышает значение опорной величины,или по времени, в течении которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины . Это позволяет с высокой точностью определить состояние газовой защиты еще до того, как ухудшение защиты зоны сварки приведет к снижению эксплуатационных характеристик сварных соединений. 2 з. п. флы, 3 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5|)5 B 23 К 9/095

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766563/08 (22) 11.12.89 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (71) Могилевский машиностроительный завод (72) Е. И. Хрусталева и Я. M. Сургунт (56) Авторское свидетельство СССР

N 1060369; кл. В 21 К 9/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 1346371, кл. В 23 К 9/16, 1986. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ (57) Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов и смесей на их основе, преимущественно в сварочных автоматах и роботах с зоной защиты горения дуги аргоном, углекислым газом и смесями, на их основе. Цель изобретения — повышение точности контроля состояния газовой.

Изобретение относится к сварочному производству и может найти применение при дуговой сварке плавящемся электродом в среде защитных газов и смесей на их основе. Преимущественно изобретение может применяться в сварочных автоматах и роботах с защитой зоны горения други аргоном, углекислым газом и смесями на их основе.

Известен способ контроля состояния газовой защиты зоны сварки, при котором защитную атмосферу контролируют путем отбора ее иэ зоны дуги, сравнивают ее с заданным составом и производят постоян,, Ы„, 1771902 А1 защиты зоны сварки в диапазоне режимов, обеспечивающих капельный перенос электродного металла. Это достигается тем, что согласно способа контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли на электроде. Время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения на дуге превышает значение опорной величины, или по времени, в течении которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины. Это позволяет с высокой точностью определить состояние газовой защиты еще до того, как ухудшение защиты зоны сварки приведет к снижению эксплуатационных характеристик сварных соединений. 2 з, и. флы, 3 ил., 1 табл. ное регулирование ее состава в процессе сварки.

Недостатками этого способа является то, что он обладает низким быстродействием, низкой достоверностью информации. а следовательно. низкой точностью контроля.

Известен способ контроля состояния газовой защиты зоны сварки при дуговой сварке плавящимся электродом, при котором измеряют текущее значение контролируемого параметра, сравнивают его с заданным значением и по величине отклонения судят о качестве газовой защиты. При этом в качестве контролируемого параметра используют частоту переноса капель в дуго1771902

20

40 вом промежутке, которую определяют по частоте изменения напряжения на дуге или частоте пиков сварочного тока, Недостатки способа: нарушение газовой защиты можно обнару>кить только при крупно-капельном переносе. При увеличении тока сварки точность контроля падает за счет того, что различие между частотой переноса капель с качественной газовой защитой и частотой переноса капель с ухудшенной газовой защитой тем меньше, чем больше сварочный ток.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля состояния газовой защиты при дуговой автоматической сварке плавящимся электродом в режиме капельного переноса, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению параметра, характеризующего периодичность капельного переноса, от заданного значения. в котором в качестве контролируемого параметра используют отношение времени переноса капли электродного металла и времени существования капли, при этом время переноса определяют по времени, в течение которого величина сварочного тока превышает значение опорной величины, а время существования капли определяют по периоду изменения сварочного тока или время переноса определяют от времени, в течение которого величина напряжения на дуге ниже опорной величины, а время существования капли определяют по периоду изменения напряжения на дуге.

Недостатком данного способа является необходимость измерения двух исходных параметров с последующим вычислением контролируемого параметра, что приводит к задержке получения результата контроля и снижению его точности.

Целью изобретения является повышение точности контроля состояния газовой защиты зоны сварки в диапазоне режимов, обеспечивающих капельный перенос электродного металла.

Это достигается тем, что согласно способа контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли на электроде, при этом время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напря>кения на дуге превышает значение опорной величины, или по времени, в течение которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы сварочного тока (фиг. 1а) и напряжения (фиг. 1б) за один период изменения; на фиг. 2 — зависимость времени формирования капли от концентрации воздуха в защитной атмосфере; на фиг. 3 — схема устройства. реализующего способ.

Способ контроля состояния газовой защиты зоны сварки основан на снижении времени формирования капли при попадании 3- 5% воздуха в защитную атмосферу на

60 — 105% по сравнению со временем формирования капли при качественной газовой защите, Это поясняется на временной диаграмме (фиг, 1). На участке 1 сварка при качественной газовой защите, на участке 2— при концентрации воздуха 3-5% в защитной атмосфере дуги. Видно резкое снижение времени формирования капли на участке 2 по сравнению с участком 1, При концентрации воздуха 3 — 5% в защитной атмосфере не происходит изменений в металле сварного шва, которые могли бы каким-нибудь образом повлиять на эксплуатационнЫе характеристики сварного соединения, При этом снижение ударной вязкости достигает 2-3%, а поры отсутствуют. В способе-прототипе происходит обнаружение газовой защиты преимущественно при достижении концентрации воздуха в защитной атмосфере 7 — 10%, что приводит к снижению ударной вязкости на 5 — 7%, что допустимо для неответственных сварных конструкций.

На графике (фиг. 2) видно, что при содержании воздуха в защитной атмосфере до

5% происходит снижение времени формирования капли на 60- F00%, Оценку информативности способа проводили с использованием метода случайного баланса. Оценивали влияние возмущений при отклонении тока сварки, напряжения на дуге, скорости сварки, скорости подачи электрода, вылета электрода, расстояния сопла-деталь, концентрации воздуха в защитной атмосфере на 5% от заданных значений перечисленных параметров на информативный параметр — время формирования капли на электроде. При этом получено, что наиболее значительным возмущением, влияющим на время формирования капли на электроде, является ухудшение состояния газовой защиты зоны сварки, которое приводит к изменению информативного параметра на 60 — 105%, в то время, как изменение других технологических параметров приводит к изменению указанного параметра не более чем на 201771902

30 Д,. Учитывая, что при сварке на автоматах и роботах обеспечивается высокая стабильность технологических параметров, информативность способа . еще больше увеличивается. 5

Заданное зна1ение информативного параметра и величины опорных значений тока или напряжения получают в процессе наладки сварочного автомата или робота на оптимальные технологические режимы и 10 параметры. Опорные значения тока или напряженияя выбирают при этом с учетом обеспечения гарантированного перехода изменяющихся значений тока или напряжения при переносе капли через дуговой про- t5 межуток через уровни опорных значений.

Способ реализуется устройством (фиг.

3), состоящим из блока 1 для измерения времени формирования капли, блока памяти 2, блока сравнения 3 и блока управления 20 и индикации 4.

Определение нарушения газовой защиты производят следующим образом.

После настройки сварочного автомата или робота, при качественной газовой за- 25 щите. блоком 1 измеряют время формирования капли, которое заносят в блок памяти 2.

Это значение является заданным значением информативного параметра, Затем при сварке блоком измеряют текущее значение 30 времени формирования капли, сравнивают это текущее значение в блоке 3 с заданным значением времени формирования, капли, хранящимся в блоке 2. Результаты сравнения переда ются в блок индикации и управ- 35 ления 4. При снижении времени формирования капли ниже допустимого уровня срабатывает блок управления и индикации 4, который включает сигнализацию или отключает сварочный автомат или ро- 40 бот, предупреждая тем самым появление брака сварного соединения из-за нарушения газовой защиты эоны сварки.

Пример. Сварку проводили на автомате АДà — 502 с источником питания ВДУ вЂ” 45

504„Была проведена сварка 50 стыков при концентрации воздуха Кв=3 и 50 стыков при Кв=5% в защитной атмосфере, создаваемой аргоном. Пластин ы из стали Х18Н9Т сваривали аустенитной проволокой 50

Х18Н10Т диаметром 2 мм. Режимы сварки: ток 180А, напряжение 26 В. скорость сварки

40 м/ч.

Относительную погрешность способа прототипа вычисляли: а заявляемого способа:

Р тф где Лгл, Лгу, Лгр — соответственно средняя абсолютная ошибка соответствующих параметров Н>. ху, rg — среднее знаФчение соответствующих параметров; Л В вЂ” ошибка вычисления, После сварки при концентрациях воздуха в защитной атмосфере в З и 5 была проведена статистическая обработка данных, результаты сведены B таблицу.

Таким образом, по предлагаемому способу контроля состояния газовой защиты можно с высокой точностью определить состояние газовой защиты еще до того, как ухудшение защиты зоны сварки приведет к снижению эксплуатационных характеристик сварных соединений, Формула изобретения

1. Способ контроля состояния газовой защиты при дуговой сварке плавящимся электродом в режиме капельного переноса, при котором о состоянии газовой защиты судят по отклонению текущего значения контролируемого параметра от заданного, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве контролируемого параметра используют время формирования капли.

2. Способ по и. 1, о тли ч а ю щи и с я тем, что время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина напряжения íà дуге превыш.ает значение опорной величины.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щи йс я тем. что время формирования капли определяют по времени, в течение которого величина сварочного тока ниже значения опорной величины.

1771902

Временные диаграммы тока (в ) и нвпрялсения (d ) на дуге

О3

Фиг. I

1771902

3ввисимость времени формирования кепли от концентрации

Тф,с

Возика в звцитной втмосфе

0,04

0,03

0,0а

0,OI

?2 Ив,%

I — ?св=

I 0 А, Гд=24 В

150 А, 1, пр25 В

2;.3 А: Цд= 28 В

2 - ?св=

3 - ?св=

Фиг,2

Схема устроиства, реализущего способ

Фиа.

Составитель Е.Хрусталева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Пекарь

Редактор

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

Заказ 3801 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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