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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 м — %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).