Файл: Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 0
подвергают высокому отпуску после нагрева до 720—750° С. Из делия из алюминия и его сплавов рекомендуется подогревать до 250—400° С. Изделия из меди толщиной более 5 мм нужно подо гревать перед сваркой до 200—300° С, из латуни толщиной бо лее 10 мм — до 300—500°С, а после проковки швов рекоменду ется отжиг при температуре 600—700° С; бронзовые массивные изделия необходимо подогревать до 350—450° С. Для снятия внутренних напряжений в изделиях из титановых сплавов реко мендуется отжиг при 600—650° С.
Довольно часто требуется при сварке, особенно крупных из делий, подогревать зону шва до 430—450° С. Роторы и диафраг
мы некоторых типов паровых турбин подогревают |
индукторами. |
|||||
Применение |
термопар |
для |
контроля |
температуры |
подогрева |
|
при этом невозможно, |
так как ротор |
вращается. |
В |
ИЭС им. |
||
Е. О. Патона |
на базе |
радиационного |
пирометра |
(см. стр. 33), |
||
стандартного |
потенциометра |
ЭПД-17 и |
релейного |
блока разра |
ботана система автоматического регулирования, которая путем
периодического включения и выключения |
индуктора |
поддержи |
||||
вает температуру околошовной |
зоны с точностью ± 1 , 5 % . Систе |
|||||
ма испытана на Харьковском турбогенераторном заводе. |
||||||
Объем |
расплавленного металла (в м3/сек) зависит |
от темпе |
||||
ратуры подогрева места сварки |
|
Тпод: |
|
|
||
|
|
Q = |
|
ч- |
. |
|
где q |
|
У{С(Тпл-Тпод)+Ц |
|
|
||
— |
количество теплоты, необходимое |
для расплавления се |
||||
|
|
кундного объема металла в вт; |
|
|
||
у |
— |
плотность металла в |
кг/м5; |
|
|
|
С |
— |
теплоемкость металла |
в |
дж1(кг>град); |
|
|
Тпл |
— |
температура плавления |
его в ° С; |
|
|
X — скрытая теплота плавления в дж/кг.
Повысить скорость сварки можно за счет увеличения свароч
ного тока. Однако это сопряжено с возрастанием |
вероятности |
||
образования подрезов, так как при большой силе |
тока |
давле |
|
ние дуги возрастает и происходит ускоренная |
кристаллизация |
||
металла по краю сварочной ванны вследствие |
того, |
что |
металл |
околошовной зоны не успевает прогреться. Для предотвраще ния подрезов рекомендуется подогревать свариваемые кромки предварительно, что можно осуществить с помощью индуктора. Для аргоно-дуговой сварки труб размером 32X2 и 32X3 мм из стали Х18Н10Т достаточен подогрев кромок до 600° С. Предва рительный нагрев не только позволяет повысить скорость свар ки Vcn, но и уменьшить несколько силу тока сварки [19]:
Vcn = |
0.144Л/т|Д р |
. |
|
куб2 (ум — %мп) |
|
где |
/ |
— сила тока сварки в а; |
|
U |
— напряжение дуги в в; |
|
у\пр |
— полный тепловой к. п. д. процесса проплавлення; |
k — коэффициент, |
k — "у/ —g _ |
+ |
0,8 ; |
|
|
б — толщина стенки трубы в см; |
|
|
|
||
"км и Кмп — теплосодержание |
(удельная |
теплота |
фазового |
||
превращения) |
единицы веса |
расплавленного ме |
|||
талла без нагрева |
и с подогревом в кал/г. |
||||
В последнее время получает развитие оригинальный способ |
|||||
дуговой сварки — сварка неплавящимся вольфрамовым |
элект |
родом в защитном газе с горячей присадочной проволокой [97]. Этот способ от обычного отличается только тем, что добавляет ся второй независимый источник переменного тока небольшой мощности для подогрева проволоки настолько, чтобы при кон такте со сварочной ванной она немедленно плавилась. Исклю чается пористость в наплавленном металле, так как летучие вещества нагревом удаляются из проволоки до ее попадания в ванну, и отпадает необходимость в чистке мундштука и поверх ности изделия от брызг расплавленного металла, ибо они отсут ствуют. Скорость сварки металла толщиной 1,6 мм можно повы сить на 30%, толщиной 4,8—6,4 мм — на 40—70%, а толщиной
2,4—3,2 мм — в 2 раза. Эксперименты сварки горячей |
проволо |
кой под флюсом показывают, что производительность |
может |
быть увеличена на 150% без возрастания степени проплавле ння. Внедрение такого способа дуговой сварки даст большой экономический эффект, ибо потребуется увеличение общей энер гии установки всего на 10%.
Пока идет отработка только технических основ процесса сварки с горячей присадочной проволокой. Возможность неза висимого регулирования теплового режима сварочной дуги и скорости подачи присадочной проволоки при перечисленных особенностях способа в сочетании с крайней простотой его реа лизации открывает широкие перспективы в повышении качест ва сварного соединения, производительности и экономичности процесса,
2.КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ ДУГИ
Дистанционное включение и регулирование источника. Дис танционное регулирование сварочного тока необходимо в тех случаях, когда сварщик удален от источника или находится внутри свариваемой конструкции, а также при частых изменени ях пространственных положений электрода или толщины свари ваемых деталей.
Регулирующие устройства источников должны обеспечивать настройку на ток короткого замыкания, требуемый для задан ного режима сварки, диаметра и марки электрода. При этом необходимо учитывать, что при дуговой сварке в СОг в нижнем положении напряжение на дуге может отличаться не более чем на 8—10% номинального, а в вертикальном положении не более
4* |
, : |
. |
51 |
чем на 3—5%. Вильнюсским филиалом ВНИИЭСО разработан стабилизатор-приставка на тиристорах, который повышает жест кость характеристики выпрямителей типа ВКСМ, уменьшая ее наклон до 0,0005 в/а. Быстродействие источника при этом мож но характеризовать постоянной времени 0,05 сек.
Воздействовать на внешние характеристики источников мож но при помощи активного сопротивления в цепи, путем регули рования реактивного сопротивления короткого замыкания тран сформатора выпрямителя или изменением магнитного потока размагничивания генератора. Для сварки в С 0 2 с короткими замыканиями хорошо подходят источники, предназначенные для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, необходима лишь небольшая их модернизация. У однопостовых генераторов типа ГСО-300, ПС-300, ПС-500 она заключается в основном в отключении последовательной или шунтовой обмоток возбужде ния и использования их в качестве независимых. У сварочных выпрямителей, например типа ВСС-300, для расширения пре делов регулирования напряжения холостого хода рекомендует ся ставить дополнительные выводы на вторичной обмотке тран сформатора. Можно использовать и многопостовые выпрямите ли типа ВКСМ-1000, если кабель имеет достаточно большую длину для того, чтобы создать требуемое активное сопротивле ние в цепи. Выпрямители ВС-500 и ВС-1000 также можно ис пользовать совместно с дросселем А-885 или балластным рео статом РБГ-502.
Большие перспективы для автоматизации процесса сварки открывает использование источников питания с тиристорными выпрямителями. Их эффективность проявляется в возможности и легкости плавного и дистанционного регулирования выходно го напряжения во всем диапазоне режимов сварки, в возмож ности управления процессом по заданной программе, в стабиль ности характеристик при колебаниях напряжения в сети. Кроме того, они отличаются более высокой надежностью вследствие отсутствия скользящих контактов и переключающей сильноточ ной аппаратуры.
Выпрямители с пологопадающей внешней характеристикой необходимы для сварки под флюсом и в защитных газах пла вящейся электродной проволокой. Диапазон регулирования и стабилизации напряжения можно существенно (в 2,5 раза или до 40%) расширить, если использовать четырехфазную схему выпрямления с включением между средними точками вторич ных обмоток трансформаторов уравнительного реактора. При этом плавное регулирование возможно во всем диапазоне на грузок, а регулирующие органы имеют малую мощность.
В качестве одного из способов дистанционного управления источником можно использовать следующий вариант. В аппа ратном ящике установить дополнительные регулирующие авто трансформаторы и реостаты или сделать отводы от имеющихся
и соединить их с цепями возбуждения сварочного генератора и
цепями управления двигателя подачи |
проволоки через контак |
||
ты вспомогательного реле. |
Управляя |
этим реле |
с помощью |
тумблера, закрепленного на |
электрододержателе, |
легко даже |
на расстоянии переходить с одного режима на другой, например от сварки в нижнем положении на вертикальное. Оба режима должны быть заранее настроены.
В другом варианте такого устройства для установки УДАР-300, разработанного на Таганрогском механическом за воде, последовательно с обмоткой управления сварочного дрос селя включены два транзистора, выполняющих функции пере менного резистора. Управление транзисторами осуществляется потенциометром, подключенным к их базам и размещенным на держателе горелки. Диапазоны регулирования тока сварки без обрыва дуги 50—240 и 100—350 а.
В процессе сварки в С 0 2 часты паузы, во время которых вы прямитель и полуавтомат работают вхолостую. При этом потре бляется значительная мощность от сети. С помощью приставки можно автоматизировать отключение сварочного поста при пре кращении сварки. Кнопка «Пуск» установлена на электрододер жателе. Но действует она не непосредственно на включение полуавтомата, а только на реле времени РВ. При нажатии на кнопку реле РВ срабатывает и включает схему полуавтомата.
іпм
Рис. 16. Системы дистан ционного включения (а) и регулирования (б) ис точника
При прекращении сварки отпускание кнопки «Пуск» ведет к обесточиванию реле РВ, выключению схемы полуавтомата. Че рез 0,5—1,5 сек, что необходимо для останова двигателя пода чи проволоки, отключается двигатель вентилятора, в результа те чего срабатывает воздушное реле и источник выключается.
При ручной дуговой сварке на переменном токе автоматиза ция включения трансформатора и выключения его в перерывах сварки позволит экономить до 30% электроэнергии. На рис. 16, а показана схема, с помощью которой при соприкосно вении электрода с изделием трансформатор включается, а при размыкании сварочной цепи выключается.
Обмотка Р-1 двухобмоточного реле переменного тока Р по
лучает питание от понижающего трансформатора |
Тр |
через н. з. |
||||||
контакт 2ПМ магнитного |
пускателя |
ПМ, вторичную |
|
обмотку |
||||
сварочного трансформатора СТ и |
дроссель |
Др. |
Индуктивное |
|||||
сопротивление обмоток СТ и Др |
велико, поэтому |
реле Р |
не |
|||||
срабатывает. Замыкание |
электрода |
на изделие |
закорачивает |
|||||
эти обмотки, ток возрастает, и реле срабатывает. |
Контактом |
IP |
||||||
замыкается цепь обмотки магнитного пускателя |
ПМ, |
он сраба |
||||||
тывает и контактом 1ПМ включает сварочный |
трансформатор |
|||||||
СТ. Одновременно размыкается контакт 2ПМ, |
но реле |
Р не |
от |
|||||
пускает и удерживает якорь своей обмоткой Р-2 |
до тех |
пор, по |
||||||
ка по дросселю Др идет сварочный |
ток. |
|
|
|
|
|
Устройство, разработанное во ВНИИЭСО, позволяет автома тизировать дистанционное включение и регулирование источни ка 1 . Состоит устройство из трех реле, автотрансформатора с приводным двигателем в цепи уставки (рис. 16, б). Благодаря наличию вспомогательного источника питания оно пригодно для регулирования сварочных источников как с жесткой, так и с па дающей характеристиками.
Автоматизация включения источника обеспечивается с по мощью реле Р1, получающего питание от отдельного выпрями теля Вм1. Цепь обмотки реле может замыкаться только через цепочку B-R-Ry-Кн, либо при закорачивании электрода Э на изделие И. Сопротивление первой цепи велико, поэтому реле не срабатывает. Закорачивание же Э с И заставляет реле Р1 сра ботать, благодаря чему замыкается контакт 2Р1 в цепи обмот ки магнитного пускателя ПМ, и сварочный трансформатор вы ключается. При горении дуги между Э и И реле Р1 по-прежне му удерживает свой якорь.
При необходимости изменить режим работы надо прекратить сварку, установить желаемое значение силы тока поворотом ручки резистора уставки тока Ry, затем нажать на кнопку Кн и через небольшой промежуток времени отпустить ее. При размыкании кнопки Кн реле Р2, питающееся от автотрансфор матора Тр через цепь B-R-Ry-Кн, отпускает. Его контакт ЗР2 включает (контакт 1Р1 реле Р1 замкнут) двигатель М, который изменяет положение регулирующего устройства сварочного трансформатора Тс в сторону повышения выходного напряже ния. В движении будет пройдено положение, соответствующее максимальному значению тока, а затем достигнуто положение
1 К а г а н с к и й Б . А. Авторское свидетельство № 200072 (БИ № 16, 1967).