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: 93

Скачиваний: 0

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

минимума. При этом с автотрансформатора

Тр будет сниматься

минимальное напряжение. В этот момент кулачок

К

замкнет

контакт ПК, реле РЗ сработает, станет через свой

контакт

1РЗ

на самоблокировку и замкнет контакт 2РЗ в цепи обмотки

реле

Р2. Однако реле Р2 сработает только после того,

когда

при

данном значении тока

сварки (т. е. установленной

величине со­

противления резистора

уставки Ру) будет

достигнуто

выход­

ное напряжение автотрансформатора, достаточное для создания тока срабатывания. После этого реле Р2 станет на самоблоки­ ровку через контакт 2Р2, остановит двигатель М и обесточит реле РЗ, разомкнув контакты ЗР2 и 1Р2.

Использование в описываемой системе кулачкового устрой­ ства 'и регулирующего элемента сварочного трансформатора в виде, например, реостата кругового вращения без ограничения угла поворота позволяет обойтись без реверса привода. К числу достоинств устройства следует отнести и то, что оно не содер­ жит дополнительных проводов — связь установочного и управ­ ляющего органов с остальной схемой осуществляется по свароч­ ному кабелю.

Известен другой способ дистанционного регулирования тока сварки по сварочному кабелю. Блок передачи команд на увели­ чение или уменьшение тока выполнен в виде генератора, полу­ чающего питание от сварочного источника и способного выда­ вать одну из двух фиксированных частот. Исполнительный блок •состоит из двух резонансных контуров, усилителей-преобразо­ вателей, реверсивного магнитного пускателя и привода, который воздействует на источник путем введения или выведения маг­ нитного шунта в сварочном трансформаторе или реостата в це­ пи возбуждения сварочного генератора постоянного тока

Представляет интерес источник ИПП-500В-РЗ, разработан­ ный в НИАТе. Имеющийся в нем блок управления позволяет не только дистанционно менять ток сварки изменением степени •рассеяния трансформатора путем перемещения шунта, но и осу­ ществить самоустановку его в положение, соответствующее за­ данному току. Самоустановка происходит и после завершения цикла сварки. Схема работает следующим образом (рис. 17).

При подаче питания на схему срабатывают реле PC, РО, а •если шунт не стоит на уровне путевого выключателя ВП, поло­ жение которого устанавливается в соответствии с заданным то­ ком сварки, то и реле РБ. Контактами 2РБ двигатель МШ включается на подъем шунта. Если до этого шунт находился в зоне между путевыми выключателями ВМ и ВП, т. е. между ми­ нимальным и заданным значениями тока, то подъем будет про­ должаться до тех пор, пока он не дойдет до выключателя ВП. На этом уровне замыкание контакта ВП2 (при замкнутом кон-

1

З а й ц е в М. П. и С а х о в и ч Ю. П. Авторское свидетельство № 189965

(БИ

№ 1, 1966).


такте 2РС) вызывает срабатывание реле РП. При этом н. з. контакт 2РП в цепи реле РБ размыкается, оно отпускает и от­ ключает двигатель МШ — подъем шунта прекращается. Если

шунт находился в зоне между выключателями

ВП

и ВБ,

т. е. в

диапазоне между заданной и максимальной

силой

тока,

то

подъем

его

продолжается до

уров­

ня ВБ. При этом размыкание

ВБ1

ве­

дет к обесточиванию реле РБ

и пре­

кращению подъема шунта. Затем за­

мыкание

ВБ2

включает

реле

 

ревер­

са PP. Оно удерживается далее кон­ тактом 1РР через замкнутый пока вы­ ключатель ВП1, а другим своим кон­ тактом 2РР включает реле РМ, кото­ рое контактом 2РМ переключает дви­ гатель МШ на спуск шунта. Продол­ жается спуск до уровня ВП. Размыка­ ние ВП1 обесточивает реле РР, а за­ тем реле РМ, и двигатель МШ отклю­

 

чается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дистанционное

управление

током

 

сварки осуществляется

кнопками

или

 

тумблерами

ТБ

(ток

больше)

и

ТМ

 

(ток меньше).

 

 

 

 

 

 

 

Исходное

начальное

значение

тока

 

фиксируется с помощью путевого вы­

 

ключателя

ВП,

реле РТ и

сигнальной

 

лампы ЛЗ. Реле РТ, кроме того, слу­

 

жит для контроля силы тока сварки.

 

Если ток

не

соответствует

исходному

 

значению, то своим другим н.з. контак­

 

том 1РТ оно предотвращает

включение

 

осциллятора и, следовательно, зажига­

 

ние дуги.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 17. Система автома­

Заварка кратера

завершается

 

опу­

тического управления ис­

сканием шунта до уровня ВМ, а

через

точником

некоторое

время

и обесточиванием

ре­

 

ле сброса

PC.

На короткое

время

все

цепи в схеме разрываются, а затем она приходит в исходное состояние, и реле PC и РО срабатывают. При этом реле РБ получает питание через н.з. контакт 2РП, включается двигатель МШ, и шунт поднимается. Подъем идет до уровня ВП где, по­ лучая питание по цепи 2РС—ВП2, срабатывает реле прекраще­ ния подъема РП, которое обесточивает реле РБ. В результате самовосстанавливается настройка источника для следующего цикла сварки.

Возбуждение дуги. Достичь надежного зажигания дуги мож­ но путем многократного реверсирования конца электрода, пока


не возникнет дуговой процесс. Разработано устройство ', кото­ рое обеспечивает зажигание не более чем после четырехкратно­ го реверсирования. Сварочная головка крепится на шарнире, а к дуговому промежутку подключается обмотка реле последо­ вательно с н. з. микропереключателем, который установлен на неподвижном кронштейне над сварочной головкой. При подаче напряжения от источника реле срабатывает и включает двига­ тель подачи проволоки, и она движется вниз. Если при сопри­ косновении электродной проволоки с изделием дуга не возбуди­ лась, то подача проволоки продолжается. Это приводит к тому, что механизм подачи начинает перемещать сварочную головку вверх по проволоке до тех пор, пока она не нажмет на микро­ переключатель. Реле после этого отпустит, переключит двига­ тель подачи на реверс и проволока будет отводиться обратно, а головка опускаться. Так будет продолжаться до момента, когда микропереключатель снова замкнется. Проволока снова будет

подаваться к изделию. Многократные удары

конца

электрода

об изделие разрушат в конце концов пленку

окислов

и

шлака

на его поверхности, и дуга возбудится. Теперь

проволока

будет

плавиться, и подъема головки больше не произойдет.

Обычно зажигание дуги осуществляется без соприкоснове­ ния электрода с изделием — с помощью осциллятора, который генерирует напряжение 2—5 кв с частотой 200—500 кгц. Для питания осциллятора требуется переменный ток 50 гц. Выклю­ чается осциллятор после зажигания дуги, а при случайных об­ рывах ее вновь включается с помощью реле тока или реле на­ пряжения, которые контролируют состояние сварочной цепи. Однако реле эти инерционны, вследствие чего осциллятор, оста­ ваясь включенным длительное время, создает радиопомехи. Кро­ ме того, большие размеры и масса, а также необходимость подключения к сети 50 гц, создают определенные неудобства.

Этих недостатков лишен генератор высоковольтных импуль­ сов, разработанный в ИЭС им. Е. О. Патона. Он подключается непосредственно к источнику постоянного тока и малоинерцио­ нен, включается же автоматически при подаче напряжения на сварочную цепь, а отключается при зажигании дуги. Генератор дает напряжение амплитудой 6 кв с частотой 150 кгц и пред­ ставляет собой залитый эпоксидной смолой монолитный блок„ что обеспечивает его надежность и механическую прочность.

В осцилляторе, разработанном в Брянском институте транс­ портного машиностроения, использован принцип заряда накопи­ тельной емкости и ее последующего разряда на катушку индук­ тивности. Выбранные параметры разрядной цепи при частоте колебаний 100 кгц обеспечивают требуемые для поджигания ду­ ги длительность разряда и ток. Напряжение на выходе 3 кв,

' Л е б е д е в В. М. и П о л н а р е в А. М. Авторское свидетельство № 216867 (БИ № 15, 1968).


дуга уверенно зажигается в воздухе при межэлектродном рас­ стоянии 2 мм, а в аргоне при 6 мм. Для предотвращения пробоя изоляции источника питания целесообразно в сварочную цепь поставить дроссель из семи—восьми витков медной шины сече­ нием 2X35 мм, намотанной на ферритовый сердечник, а выход­ ную обмотку сварочного трансформатора зашунтировать защит­ ным конденсатором.

Для облегчения зажигания сварочной дуги предварительно возбуждается с помощью осциллятора вспомогательная дуга между концом электрода и медным охлажденным соплом. При зажигании основной дуги реле тока отключает осциллятор, и вспомогательная дуга гаснет. Зажигание вспомогательной дуги осуществляется тумблером, а основной дуги — приближением сопла горелки к изделию на 4—5 мм.

Для возбуждения дуги в разреженной атмосфере защитных

газов (ниже 380 мм рт. ст.) разработано устройство

с подвиж­

ной кварцевой трубкой '. Перед возбуждением дуги

трубка эк­

ранирует вольфрамовый электрод, оставляя его обнаженным только на конце, поэтому при включении осциллятора дуга лег­

ко

возбуждается. Затем подается питание на соленоид, надетый

на

сварочную горелку, и он поднимает кольцевой якорь вместе

•с прикрепленной

к нему кварцевой трубкой, создавая необходи­

мый для сварки

вылет электрода.

Одним из противоречий в работе сварочной цепи является необходимость иметь напряжение холостого хода источника существенно более высоким, чем то, которое необходимо для ус­ тойчивого горения дуги. А нужно-то оно только для возбужде­ ния дуги. Вследствие этого мощность источников, их масса, раз­ меры и стоимость оказываются завышенными. Промышленность приступила к выпуску источников на напряжение холостого хо­ да 40—45 в и силу тока 60—300 а, снабженных вспомогатель­ ным маломощным источником постоянного тока 65 в и 10 а, ко­ торый включен параллельно силовой части и используется только для начального зажигания дуги. Подобным же образом устроен и описанный выше источник ИПП-500В-РЗ. Имеющиеся на трансформаторе дополнительные обмотки позволяют полу­ чить для зажигания дуги напряжение 65—75 в при силе тока 5—20 а (крутопадающая характеристика), тогда как рабочий выпрямитель с более пологопадающей характеристикой (коэф­ фициент наклона 0,084 в/а) дает 45—55 в в диапазоне силы то­ ка 120—600 а.

Заварка кратера. Большинство стандартных источников пи­ тания пока не содержит устройств для автоматического сниже­ ния тока, необходимого для заварки кратера при замыкании швов (например, при сварке кольцевых стыков труб). Поэтому

1 А к с е н о в Н. А., И ш т ы к о в Ю. В. и др. Авторское свидетельство № 219038 (БИ № 18. 1968).


эффективность такого способа невысока, так как он не позво­ ляет подобрать наиболее благоприятные ни время гашения ду­ ги, ни характер спада тока (участок гашения составляет обычно 15—40 мм).

Известны устройства, которые решают эту задачу достаточ­ но просто. Это может быть осуществлено, например, плавным уменьшением тока возбуждения сварочного генератора реоста­ том, ползунок которого перемещается двигателем, а скорость последнего задается заранее. Включается двигатель кнопкой «Стоп».

Более компактны устройства, не содержащие двигателей. За­ варка кратера в установке УП-300, разработанной ВНИИЭСО, осуществляется с помощью транзисторной схемы, управляющей возбуждением сварочного генератора ПС-300. Прекращение сварки нажатием кнопки «Стоп» ведет к отключению напря­ жения выпрямителя от базы эмиттера первого каскада усилите­ ля. Происходящий затем разряд конденсатора через эту базу плавно меняет ток возбуждения а, следовательно, и медленно уменьшает напряжение на дуге.

Снижение тока сварки связывают с прекращением подачи проволоки. В ряде устройств для дуговой сварки на постоянном токе с подачей электродной проволоки с помощью электродви­ гателя постоянного тока задержка отключения источника пита­ ния после выключения двигателя подачи создается конденсато­ ром, разряжающимся на обмотку силового контактора или про­ межуточного реле. Известно оригинальное решение, исключаю­ щее этот конденсатор. Если включить обмотку контактора па­ раллельно якорю двигателя подачи, то он будет удерживаться еще некоторое время после выключения двигателя за счет ис­ пользования его энергии рекуперации. Это позволяет не только упростить устройство, но и осуществить автоматическое регули­ рование длительности выдержки в зависимости от времени, не­ обходимого для остановки двигателя после его отключения '.

При полумеханизированной сварке автоматическое снижение напряжения на дуге одновременно с уменьшением скорости по­ дачи электродной проволоки, необходимое для доброкачествен­ ной заварки кратера, можно получить путем использования в цепи отЗмотки возбуждения сварочного генератора лампы нака­ ливания, включаемой по окончании рабочего режима сварки [38].

Формировать концевой участок шва можно с помощью реле времени. По окончании процесса сварки токовое реле свароч­ ного полуавтомата на заданную выдержку времени включает электродвигатель подачи электродной проволоки на отвод ее от изделия. При этом излишний вылет электрода убирается в подающий шланг полуавтомата2 . Применение такого устройства

1

Р я д о в о й В. Г. Авторское свидетельство

№ 202397 (БИ № 19, 1967).

2

Т е р е н т ь е в П. А. и Ш н е й д е р о в Р.

Г. Авторское свидетельство

№ 198480 (БИ № 14, 1966).