СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ

СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ


RU (11) 2222415 (13) C2

(51) 7 B23K11/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2004.01.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 99107498/02 
(22) Дата подачи заявки: 1999.04.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.04.13 
(43) Дата публикации заявки: 2001.04.10 
(45) Опубликовано: 2004.01.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 1278154 А1, 23.12.1986. RU 1721945 A1, 30.04.1994. US 5389760, 14.02.1995. US 4101753, 18.07.1978. 
(72) Имя изобретателя: Кучук-Яценко Сергей Иванович (UA); Дидковский Александр Владимирович (UA); Богорский Михаил Владимирович (UA); Кривенко Валерий Георгиевич (UA); Горишняков Алексей Иванович (UA); Кривонос Вадим Петрович (UA) 
(73) Имя патентообладателя: Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины (UA) 
(98) Адрес для переписки: 03680, Украина, г.Киев-5, ул. Боженко, 11, ИЭС им. Е.О. Патона, патентно-лицензионный отдел 

(54) СПОСОБ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ 

Изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением и может использоваться при сварке изделий больших сечений в различных отраслях машиностроения. Изменяют по заданным программам скорость подачи подвижной плиты машины (Vn), напряжение и воздействуют на скорость подачи изменением коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току. В качестве параметра управления используют величину энергии, генерируемой в контактах в искровом зазоре между сварочными деталями. Дискретно изменяют напряжение для каждого заданного интервала оплавления длительностью в функции приращения фактической средней скорости укорочения (Vф) за предыдущий интервал оплавления. Величину Vф поддерживают на заданном уровне, меньшем Vп, в течение всего периода оплавления. Заданный интервал оплавления соответствует укорочению деталей на величину среднего искрового зазора между ними. Такая технология позволяет полностью автоматизировать процесс сварки, стабилизировать нагрев свариваемых деталей и получить стабильное высокое качество сварных стыков даже при колебании напряжения электрической сети. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Область техники, к которой принадлежит изобретение.

Предлагаемое изобретение относится к контактной стыковой сварке оплавлением, преимущественно к сварке изделий больших сечений, и может применяться в различных отраслях промышленности, где применяется контактная стыковая сварка оплавлением.

Уровень техники.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением с жестким программным управлением скорости оплавления (Технология и оборудование контактной сварки. Б. Д.Орлов, Ю.В.Дмитриев и др. - М.: Машиностроение, 1975, с. 280), где программируется величина припуска на сварку и осадку. Такие системы надежно работают в условиях, при которых в широком диапазоне параметров обеспечивается саморегулируемость оплавлением, т.е. при сварке деталей сравнительно небольшого сечения (для сечений до 1000-1500 мм) и при сварке с подогревом. Программа изменения скорости обычно задается при помощи кулачков и является жесткой.

Основным недостатком систем программирования по перемещению является необходимость обеспечения точной подготовки торцов свариваемых деталей перед сваркой. Неточная установка деталей перед сваркой, неравномерный зазор между деталями, изменение геометрических размеров разделки кромок - все эти отклонения требуют соответствующей корректировки оптимального припуска на оплавление и изменения заданной программы, особенно при сварке больших сечений, где особенно затруднен процесс возбуждения оплавления и требуются высокие мощности.

Известен способ контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением, при котором применяется коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току и его изменяют в процессе сварки при изменении напряжения. Процесс оплавления этим способом приведен на с. 55-59 кн. под ред. С.И.Кучук-Яценко. Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатация. -Киев: Наукова думка, 1974. Данный способ применяется при сварке непрерывным оплавлением деталей большого сечения. Закон изменения напряжения трансформатора и изменения скорости оплавления устанавливают в функции времени оплавления. При сварке указанным способом в начале сварки устанавливают коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току, а через некоторое время, в момент переключения сварочного напряжения, изменяют коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току. В этом способе изменение коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току связано с изменением сварочного напряжения.

В этом способе изменение коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току не связано с нагревом свариваемых деталей. При этом способе перед сваркой устанавливается скорость сближения деталей и коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току жестко по заданной программе. После соприкосновения деталей по сварочному контуру проходит сварочный ток и начинается оплавление. Скорость оплавления (фактическая скорость сближения) определяется как установленной скоростью сближения деталей, так и коэффициентом отрицательной обратной связи по сварочному току. В начале сварки, когда торцы деталей холодные, процесс оплавления требует большой мощности. С нагревом свариваемых деталей сварочный ток уменьшается, если установленная скорость сближения низкая (порядка 0,1-0,4 мм/с). Снижение сварочного тока (оно обусловлено нагревом свариваемых деталей) приводит к снижению потребляемой мощности и интенсивности нагрева. И в этом случае снижается интенсивность нагрева свариваемых деталей, так как с увеличением скорости оплавления увеличиваются потери энергии, затраченной на нагрев деталей. Снижение интенсивности нагрева приводит к увеличению времени сварки. Если же установленная скорость сближения деталей высокая, то проблематично возбуждение процесса сварки. В начале процесса возможен переход в короткое замыкание. Данный способ предусматривает снижение сварочного напряжения и изменение коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току в момент переключения напряжения. Этот прием несколько повышает интенсивность нагрева. Однако эта мера недостаточно эффективна, так как снижение сварочного напряжения приводит к снижению установленной мощности сварочной машины, а также полезной мощности.

Этот способ не позволяет при оплавлении судить об изменении физического состояния торцов свариваемых деталей. Это существенно влияет на качество сварного соединения и стабильность получения бездефектного соединения. Данный способ не предусматривает автоматического выбора наиболее благоприятного момента для изменения напряжения и проведения осадки.

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором осадку включают по достижении заданной температуры свариваемых деталей (А.С. СССР 241567). В качестве заданной температуры разогрева принимают точку Кюри, а командный импульс подают с помощью электромагнитного устройства, измеряющего величину зоны разогрева свариваемых торцов.

Качество сварных соединений при контактной стыковой сварке определяется не только зоной разогрева, но и многими другими факторами, например градиентом температурного поля зоны разогрева, температуры нагрева торцов, колебанием питающей сети, характером оплавления, скоростью оплавления при нагреве и перед осадкой, величиной осадки и многими другими факторами. Указанный способ учитывает только ширину зоны разогрева, но он не обеспечивает необходимой стабильности качества сварных соединений.

Известен способ сварки непрерывным оплавлением (А.С. 313628), при котором процесс оплавления переводят на ускоренное оплавление с последующей осадкой по жестко заданной программе, при этом на ускоренном оплавлении не изменяют напряжение, а обратная отрицательная связь по сварочному току отключена. Ускоренное оплавление идет по жестко заданной программе с изменением скорости по жестко установленной программе. Сигналом для включения ускоренного оплавления и осадки служит величина скорости оплавления.

Этот способ не предусматривает управление процессом сварки на стадии нагрева, т.е. в наиболее длительный период сварки.

При сварке деталей данный способ не позволяет судить о разогреве свариваемых деталей, переходить на ускоренное оплавление и осадку в наиболее благоприятный момент, который позволит обеспечить высокое качества сварного соединения.

Известен способ регулирования процессом контактной стыковой сварки оплавлением (А. С. СССР 593857) путем воздействия подвижной плиты машины в зависимости от сигнала рассогласования, вырабатываемого в результате сравнения фактической и заданной величины параметра, характеризующего процесс оплавления, при этом с целью стабилизации качества соединений при возникающих возмущениях по напряжению и другим энергетическим параметрам процесса в качестве параметра, характеризующего процесс оплавления, применяют энергию, выделяемую в стыке.

Этот способ обеспечивает стабильность нагрева при сварке, так как нагрев деталей в этом случае не зависит от случайных изменений параметров режима сварки, определяющих нагрев.

Однако при сварке деталей с большим поперечным сечением невозможно получить необходимый разогрев свариваемых деталей, а данный способ сварки не предусматривает корректирование параметров сварки (например, сварочного напряжения, коэффициента обратной связи по сварочному току, скорости оплавления).

Известно устройство и способ для стыковой сварки оплавлением (патент США 4101753), преимущественно концов полос в линиях непрерывной прокатки и соответствующее ему устройство для реализации этого способа, при котором в процессе сварки производится непрерывное измерение электрической энергии, вводимой в зону соединения, и сварочный ток выключается на стадии осадки при достижении заданного значения энергии. Устройство состоит из привода перемещения деталей, токоподводов, привода осадки, игнитронного контактора, включенного в первичную обмотку сварочного трансформатора, и системы управления машиной. Эта система состоит из блока памяти, связанного с измерителем энергии на стадии оплавления, блока сравнения введенной в течение всего цикла сварки энергии и эталонного значения энергии, а также выходного логического блока, который формирует команду на выключение контактора. При этом количество энергии, вводимой на стадии осадки, зависит от энергии, введенной на стадии оплавления. Предусмотрено также устройство для регистрации и записи значений энергии на каждой стадии процесса, что дает возможность оценить качество сварных соединений.

Данное устройство позволят вкладывать в свариваемые детали одинаковое количество энергии независимо от колебания питающий сети, однако при сварке на разогрев свариваемых деталей влияет не только количество вложенной энергии, но и характер оплавления, а данное устройство не предусматривает управление и корректировку параметров сварки (например, сварочного напряжения, коэффициента обратной связи по сварочному току, скорости оплавления). Кроме того, оно не предусматривает автоматического контроля средней скорости оплавления для выбора наиболее благоприятного момента проведения осадки. Это существенно влияет на качество сварного соединения и стабильность получения бездефектного соединения.

Известна электрическая схема управления машин для стыковой сварки оплавлением (патент США 4383162), которая предназначена для регулирования начала осадки на сварочных машинах для стыковой сварки оплавлением в зависимости от энергии оплавления. Схема может иметь дополнительные элементы, позволяющие регулировать начало осадки в зависимости от расположения плиты сварочной машины. Сварщик имеет возможность выбирать метод контроля начала осадки. Электрическая схема может быть дополнена элементами для контроля движения подвижной плиты сварочной машины в процессе цикла сварки до осадки.

Эта электрическая схема обеспечивает стабильность нагрева при сварке небольшого сечения, так как нагрев деталей в этом случае не зависит от случайных изменений параметров режима сварки, определяющих нагрев. Однако стабильность нагрева - условие необходимое, но недостаточное для получения стабильного качества соединения, особенно при сварке изделий большого сечения на машинах, питающихся от источника ограниченной мощности. При сварке деталей с большим поперечным сечением невозможно получить необходимого разогрева свариваемых деталей без корректировки параметров сварки, а данная схема не предусматривает корректировку параметров сварки (например, сварочного напряжения, коэффициента обратной связи по сварочному току, скорости оплавления).

Важным фактором, влияющим на качество соединения, является скорость оплавления в момент перед осадкой. В данном случае под скоростью оплавления понимается параметр, характеризующий процесс оплавления торцов (количество выплавляемого металла в единицу времени), а не движение подвижной плиты машины. При сварке на данной схеме включение осадки может произойти при различных значениях скорости оплавления. Следовательно, качество соединений будет различным. При этом недостаточная скорость оплавления деталей перед осадкой приведет к низкому качеству соединения. Этот фактор усугубляется при питании сварочной машины от источников ограниченной мощности. Это является недостатком указанного способа.

Известен способ стыковой сварки оплавлением (патент Японии 62-57785), при котором с целью оптимизации режима стыковой сварки оплавлением момент начала осадки определяют по количеству тепловой энергии, накопленной в свариваемых деталях. Для этого в систему управления сварочной машиной вводят информацию от датчика мощности, подключенного к первичной обмотке сварочного трансформатора, а от датчика, расположенного в зоне сварки, - информацию о количестве искр, вылетающих из зазора при взрыве перемычек. Система управления после последующего деления сигналов на площадь поперечного сечения свариваемых деталей определят удельное значение энергии, затраченной на расплавление торцов, и тепловой энергии, потерянной при выбросе перемычек из зазора. После этого система находит разность энергий, и когда ее значение станет равным предварительно заданному, система подает команду на осадку.

Данный способ обеспечивает повторяемость вложенной энергии в момент включения осадки, а это недостаточно для получения необходимого стабильного разогрева, так как на разогрев влияет характер оплавления. Этот способ не предусматривает изменения параметров сварки, например коэффициента обратной связи по сварочному току, напряжения и др. Кроме этого, он не предусматривает и не определяет момент перехода на повышенную скорость оплавления и автоматического контроля включения осадки при заданной скорости оплавления. Включение осадки может произойти при различных значениях скорости оплавления. Следовательно, качество соединений будет различным. При этом недостаточная скорость оплавления деталей перед осадкой приведет к низкому качеству соединения. Этот фактор усугубляется при питании сварочной машины от источников ограниченной мощности. Это является недостатком указанного способа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контактной стыковой сварки оплавлением (А.С. СССР 1278154, патент Украины 317), выбранный в качестве прототипа, при котором во время сварки измеряют параметры сварки, задают величину скорости подачи Vп и в процессе сварки изменяют воздействие отрицательной обратной связи. Причем воздействие отрицательной обратной связи уменьшают по мере нагрева свариваемых деталей. При сварке компактных сечений воздействие отрицательной обратной связи уменьшают путем уменьшения коэффициента отрицательной обратной связи. При сварке тонкостенных деталей воздействие отрицательной обратной связи уменьшают путем увеличения задания величины скорости перемещения подвижной колонны машины. О нагреве свариваемых деталей судят по времени оплавления и уменьшают воздействие отрицательной обратной связи с течением времени оплавления или по величине оплавления деталей и уменьшают воздействие отрицательной обратной связи с увеличением величины оплавления деталей. Кроме того, способ предусматривает уменьшение воздействия отрицательной обратной связи, когда фактическая скорость оплавления превышает заданную скорость оплавления. Способ также предусматривает уменьшение начальной величины отрицательной обратной связи на величину, пропорциональную величине расходуемой электрической энергии, включение оплавления на повышенной скорости и осадку по заданной программе.

Этот способ обеспечивает стабильность нагрева при сварке, так как нагрев деталей в этом случае не зависит от случайных изменений параметров режима сварки, определяющих нагрев.

К недостаткам данного способа следует отнести тот факт, что при использовании его преимущественно на тяжелом электросварочном оборудовании в моменты разведения торцов свариваемых деталей могут происходить перерывы в протекании сварочного тока, которые влекут за собой снижение эффективности нагрева. Это связано с тем, что подвижная колонна больших сварочных машин имеет значительную массу и вследствие этого обладает высокой инерционностью. Поэтому при разведении свариваемых деталей с большой скоростью подвижная плита может проскакивать положение, обуславливающее падение величины сварочного тока до значения, при котором подается сигнал на сближение деталей. В этом случае происходит разрыв контактных перемычек между оплавляемыми торцами и снижение величины сварочного тока гораздо больше, чем требуется для поддержания устойчивого оплавления, или вообще имеют места перерывы в его протекании.

Другим недостатком прототипа является то, что скорости сближения и разведения деталей являются величинами, зависящими от силы тока, протекающего через свариваемые детали. В этой связи могут иметь место следующие отрицательные явления. При наличии относительно небольшого сигнала на сближение деталей подвижная плита машины будет перемещаться вперед соответственно с небольшой скоростью и скорость образования и рост контактных перемычек, а значит, и скорость нарастания величины тока, протекающего через свариваемые детали, также будет невелика. С другой стороны, при наличии относительно большого сигнала на разведение свариваемых деталей подвижная плита машины будет перемещаться назад соответственно с большой скоростью и в результате контактные перемычки будут быстро разрываться и охлаждаться, соответственно скорость снижения величины тока, протекающего через свариваемые детали, также будет большой. Поэтому эффективность нагрева свариваемых деталей будет недостаточно высока, т.к. для достижения максимальной эффективности нагрева необходима максимально возможная скорость нарастания тока и минимально возможная скорость его снижения. Это, возможно, осуществлять, если контролировать и управлять процессом, изменяя параметры сварки в каждом небольшом заданном интервале сварки.

Важным фактором, влияющим на качество соединения, является скорость оплавления в момент перед осадкой. При сварке по данному способу включение осадки может произойти при различных значениях скорости оплавления. Данный способ не предусматривает автоматического выбора наиболее благоприятного момента для проведения осадки. Это существенно влияет на качество сварного соединения и стабильность получения бездефектного соединения. Следовательно, качество соединений будет различным. При этом недостаточное значение скорости оплавления приведет к низкому качеству соединения.

Сущность изобретения.

Изобретение решает задачу повышения производительности контактной стыковой сварки оплавлением путем интенсификации нагрева свариваемых деталей, уменьшения припуска на оплавление, автоматизации всего процесса и стабилизации качества сварных соединений.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе контактной сварки оплавлением изменяют (по заданным программам) скорость подачи подвижной плиты машины (Vп) и воздействуют на скорость подачи коеффициентом отрицательной обратной связью по сварочному току, а в качестве параметра управления используют величину энергии (Qп), генерируемой в контактах (в искровом зазоре) между сварочными деталями, при этом дополнительно дискретно изменяют напряжение для каждого заданного интервала оплавления длительностью tп в функции приращения фактической средней скорости укорочения (Vф) за предыдущий интервал оплавления, при этом величина Vф поддерживается на заданном уровне, меньшем Vп, в течение всего периода оплавления, причем заданный интервал оплавления соответствует укорочению деталей на величину среднего искрового зазора между ними (Sп).

При сварке больших компактных сечений, а также при сварке на машинах с ограниченной мощностью в предлагаемом способе контактной стыковой сварки дополнительно предусматривается дискретно изменяющийся коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току для каждого заданного интервала оплавления длительностью tп в функции приращения Vф за предыдущий интервал оплавления.

Также предлагаемое изобретение предусматривает для быстрого перехода на повышенную скорость перед осадкой дополнительно после достижения заданного количества интервалов повышение значения U2 и уменьшение коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току до заданной величины Vф, при которой включается осадка.

Способ предусматривает, что дополнительно по достижении заданного значения энергии Qп повышают U2 и уменьшают коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току до заданной величины.

Предлагаемое изобретение дополнительно определяет наиболее благоприятный момент автоматического изменения параметров сварки и включения осадки путем определения достижения заданного уровня Vф в конечный период оплавления, при котором необходимо включить осадку.

Предлагаемый способ сварки отличается от рассмотренного выше прежде всего тем, что фактическая скорость укорочения деталей Vф в процессе всего цикла оплавления существенно отличается от заданной скорости перемещения подвижной станины Vп. Она всегда ниже заданной и на каждом этапе, соответствующем выплавлению неровностей в контакте между деталями, непрерывно изменяется в результате наличия обратной отрицательной связи (Vф-->кIопл). Процесс оплавления представляет собой последовательное выплавления слоев металла, примыкающих к контакту. После выплавления каждого элементарного слоя, температура приконтактных участков металла повышается и скорость плавления Vф стремится к повышению, если напряжение и соответственно подводимая мощность остаются постоянными. Снижение напряжения позволяет уменьшить скорость плавления Vф таким образом, чтобы чтобы она не превышала заданные значения Vф, которое всегда остается ниже Vп(Vф ниже Vп). Процесс нагрева обычно заканчивается установлением равновесного теплового состояния, когда прирост тепла в образцы прекращается. В этом случае величина напряжения устанавливается на минимальном заданном уровне, соответствующем U2, и снижение напряжения автоматически прекращается.

Протяженность элементарного слоя и соответственно укорочение деталей величина достаточно постоянная. Она определяется максимальной величиной искрового зазора и зависит от толщины свариваемых деталей, типа размера, химсостава и напряжения на свариваемых деталях (монография С.И.Кучук-Яценко. Контактная стыковая сварка оплавлением. - Киев: Наукова думка, 1992, с. 46). В тех случаях, когда Vф ниже Vп, интенсивность нагрева (тепловложения) повышается и нагрев приконтактных слоев происходит быстрее. Такой процесс возможен только при определенном соотношении напряжения, подаваемого на свариваемые изделия, и коэффициента отрицательной обратной связи. В рассматриваемом способе предлагается изменять дискретно величину сопряжения и обратной связи в функции средней скорости укорочения деталей при выплавлении каждого элементарного слоя протяженностью S = искр.

В некоторых случаях целесообразно проводить оплавления при постоянном напряжении в течение всего периода сварки. В этом случае требуемые условия нагрева деталей поддерживаются за счет дискретного изменения коэффициента отрицательной обратной связи в функции средней скорости Vф, измеряемой в каждый период выплавления слоя Sп.

Возможен процесс, когда в функции приращения Vф изменяют оба регулируемых параметра - напряжение и коэффициент отрицательной обратной связи.

Если скорость Vф, измеренная при выплавлении слоя, превосходит заданную величину, меньшую Vп, поступает команда на снижение напряжения или уменьшения коэффициента отрицательной обратной связи на следующий период выплавления очередного слоя. Таким образом, общая программа устанавливается автоматически и не задается в функции общей величины оплавления или его длительности, как это делается в аналоговом варианте. При этом U2 также не является жестко заданной величиной. В данном случае имеет место самонастраивающаяся система управления величинами Uxx и Iопл. Регистрируемые при оплавлении величины U2 и Vф представляют собой программы, которые наиболее полно адаптированы к изменяющимся условиям эксплуатации.

Поскольку в данном случае общая длительность (припуск) на оплавление не определяет в полной мере нагрев деталей, то предложено выполнять завершающую стадию процесса (третий период) с момента, когда величина накопленного в свариваемых деталях тепла достигает заданного значения Qп. После достижения этой величины производят повышения напряжения до величины Uк, а также уменьшают коэффициент отрицательной обратной связи, что приводит к самопроизвольному увеличению скорости оплавления, которая стремится к Vк. По достижению величины Vк подается команда на включение осадки.

Эти величины могут быть различными в зависимости от условий оплавления, в частности изменения сопротивления сварочной цепи в результате ее нагрева или ухудшения переходных контактов контура, износа контура, колебания питающей сети.

Предлагаемый способ контактной сварки позволяет полностью автоматизировать процесс сварки, стабилизировать нагрев свариваемых деталей и получать стабильное высокое качество сварных стыков даже при колебании напряжения электрической сети и изменении сопротивления контура сварочной машины за счет саморегулирования процесса сварки.

Анализируя аналоги (другие известные решения со сходными признаками), прототип и предлагаемый способ, можно отметить, что предлагаемый способ обладает новизной и существенными отличиями, которые позволяют достигнуть поставленной цели.

Сведения, которые подтверждают возможность осуществления изобретения.

Предлагаемый способ контактной сварки оплавлением испытан в лабораторных условиях при сварке рельсов Р65 на машине типа К190.

Рассмотрим применение данного изобретения по пунктам.

1. Величину сигнала, которая задает скорость перемещение подвижной плиты сварочной машины, устанавливают таким образом, чтобы скорость перемещения холостого хода подвижной колоны машины равнялась 1,8 мм/с, при этом используют коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току. Коэффициент отрицательной обратной связи выбирают экспериментальным путем таким образом, чтоб при сварочном токе, равном 10000 А, в начальный момент, при возбуждении процесса, скорость сближения подвижной колонны равнялась нулю. В процессе оплавления измеряют дискретно, на каждом заданном интервале оплавления, соответствующем укорочению деталей на величину искрового зазора между ними (в данном случае припуском 1 мм), фактическую скорость оплавления. При достижении фактической скорости оплавления величины 0,5 мм/с, изменяли напряжение. Величину ступенек выбирали таким образом, чтобы фактическая средняя скорость укорочения поддерживалась на заданном уровне и превышала скорость 0,5 мм/с. При превышении фактической средней скорости оплавления скорости 0,5 мм/с проводилось автоматически дальнейшее изменение напряжения. В случае, если фактическая средняя скорость была ниже заданного значения, в данном случае 0,07, напряжение повышали.

Таким образом, происходило автоматическое регулирование процесса оплавления с наибольшим тепловложением независимо от различных негативно влияющих на качество сварки отклонений в процессе сварки питающей сети, сопротивления вторичного контура и т.д.

2. Величину сигнала, которая задает скорость перемещение подвижной плиты сварочной машины, устанавливают таким образом, чтобы скорость перемещения холостого хода подвижной колоны машины равнялась 1,8 мм/с, при этом используют отрицательную обратную связь по сварочному току. Коэффициент отрицательной обратной связи выбирают экспериментальным путем таким образом, чтоб при сварочном токе, равном 10000 А, в начальный момент, при возбуждении процесса, скорость сближения подвижной колонны равнялась нулю. В процессе оплавления измеряют дискретно, на каждом заданном интервале оплавления, соответствующем укорочению деталей на величину искрового зазора между ними (в данном случае припуском 1 мм), фактическую скорость оплавления. При достижении фактической скорости оплавления величины 0,5 мм/с изменяют коэффициент отрицательной обратной связи ступенями. Величину ступенек выбирали таким образом, чтобы при нулевой скорости оплавления величина тока поднималась на 2500 А, а фактическая средняя скорость не превышала скорости 0,5 мм/с. При превышении фактической скорости оплавления скорости 0,5 мм/с проводилось автоматически дальнейшее повышение коэффициента отрицательной обратной связи. В случае, если фактическая средняя скорость была ниже заданного значения, в данном случае 0,07, коэффициент отрицательной обратной связи понижали.

Таким образом, происходило автоматическое регулирование процесса оплавления с наибольшим тепловложением независимо от различных негативно влияющих на качество сварки отклонений в процессе сварки питающей сети, сопротивления вторичного контура и т.д.

3. С начала процесса сварки дополнительно автоматически подсчитывалось количество интервалов при достижении заданного количества (в данном случае 20), автоматически повышалась сварочное напряжение до 7 В и снижался коэффициент отрицательной обратной связи для повышение скорости оплавления (форсировка) для обеспечения лучшей защиты искрового зазора.

4. Для более точного контроля вложенного тепла и повторяемости тепловложения с начала процесса дополнительно измеряли значение энергии и при потреблении 3 кВтч автоматически повышалась сварочное напряжение до 7 В и уменьшали коэффициент отрицательной обратной связи для повышение скорости оплавления (форсировка) для обеспечения лучшей защиты искрового зазора.

5. Дополнительно для выбора наиболее благоприятного момента включения осадки измеряли конечную скорость оплавления и после достижения скорости оплавления 1,2 мм/с проводилась осадка.

При сварке данным способом длительность сварки была 75 с. Припуск на оплавления 12 мм. При испытаниях сварные соединения показали более высокую стабильность и качество, чем при сварке известными способами сварки. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором изменяют по заданным программам скорость подачи подвижной плиты машины (Vп), напряжение (U2) и воздействуют на скорость подачи изменением коэффициента отрицательной обратной связи по сварочному току, а в качестве параметра управления используют величину энергии (Qп), генерируемой в контактах в искровом зазоре между сварочными деталями, отличающийся тем, что дополнительно дискретно изменяют напряжение для каждого заданного интервала оплавления длительностью tп в функции приращения фактической средней скорости укорочения (Vф) за предыдущий интервал оплавления, при этом величина Vф поддерживается на заданном уровне, меньшем Vп в течение всего периода оплавления, причем заданный интервал оплавления соответствует укорочению деталей на величину среднего искрового зазора между ними (Sп).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно дискретно изменяют коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току для каждого заданного интервала оплавления длительностью tn в функции приращения Vф за предыдущий интервал оплавления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно после достижения заданного количества интервалов повышают значения U2 и уменьшают коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току до заданной величины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно по достижении заданного значения энергии Qп повышают U2 и уменьшают коэффициент отрицательной обратной связи по сварочному току до заданной величины.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно после достижения заданного уровня Vф в конечный период оплавления включают осадку.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru