CC BY
107
______________________________ © С.А. Солодский, А.А. Зеленковский,
2010
УДК 621.791.754
С.А. Солодский, А.А. Зеленковский
АВТОМА ТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СВАРКИ В СО2 С ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧЕЙ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ И МОДУЛЯЦИЕЙ СВАРОЧНОГО ТОКА
Описан способ импульсно-дуговой сварки в СО2 с импульсной подачей сварочной проволоки и модуляцией сварочного тока, позволяющий управлять как переносом электродного металла, так и тепловложением в широком диапазоне для сварки различных марок сталей.
Ключевые слова: импульсно-дуговая сварка, прочность сварных соединений, автоматизированное управление, управляемый перенос электродного металла.
Секции крепей горношахтного оборудования предназначены для механизированного крепления призабойного пространства, поддержания и управления кровлей способом полного обрушения, передвижки забойного конвейера при ведении очистных работ на пластах с тяжелой кровлей, обеспечивает постоянное перекрытие призабойного пространства.
Перекрытие секций крепи МКЮ.4У изготавливается из деталей стали 14ХГ2САФД, 35Л и 10ХСНД. Выбор этих сталей обусловлен необходимостью очень высокой надежности и прочности в связи с жесткими требованиями безопасности. Поэтому технология процесса сварки должна обеспечивать как минимум равнопроч-ность сварных соединений,
Основным способом сварки остается механизированная сварка в защитных газах. При многих преимуществах этот способ имеет и недостатки, существенным из которых является повышенное разбрызгивание.
Потери электродного металла можно сократить путем перевода сварки стационарной дугой в импульсно - дуговой процесс. Причем снижение потерь может быть существенным, если им-пульсно - дуговой процесс сделать управляемым. Но одним из главных приоритетов внедрения нового процесса сварки является повышение прочностных свойств сварной конструкции [1].
Рис. 1. Блок-схема автоматизированного управления процессом сварки: ИП-
источник питания; БОС-блок обратной связи; БУМП-блок управления механизмом подачи проволоки; БУРТД-блок управления регулятором тока дуги; МИПСП-механизм импульсной подачи сварочной проволоки; РТД- регулятор тока дуги
Целью работы является создание автоматизированной системы управления для сварки в СО2 с импульсной подачей сварочной проволоки и модуляцией сварочного тока, позволяющий управлять как переносом электродного металла, так и тепловложением в широком диапазоне для сварки различных марок сталей.
Поставленная задача достигается тем, что для процесса управляемого переноса применяется импульсная подача сварочной проволоки, когда заданная длина проволоки (шаг подачи) с частотой, заданной механизмом импульсной подачи проволоки (МИПСП), подается в зону сварки в режиме «импульс-пауза». Дуга горит между проволокой и изделием в момент паузы подачи проволоки в момент начала подачи сварочной проволоки после паузы происходит шунтирование дуги до определенного значения тока (ток паузы), которое продолжается до момента короткого замыкания. Окончание импульса подачи сопровождается мгновенной остановкой проволоки, а жидкая капля электродного металла под действием силы инерции, полученной во время остановки проволоки переходит в сварочную ванну. После короткого замыкания зажигается дуга и процесс повторяется [2].
Для реализации способа сварки разработана автоматизированная функциональная блок-схема, позволяющая объединить
Усе
■*
Шариковый захват Якорь
Электромагнит
н
Рис. 3. механизм импульсной подачи проволоки: а) Рабочий образец; б) Схема работы МИПСП
б
а
DA1
В
б
Рис. 4. Схема управления МИПСП: а) генератор импульсов; б) система электромагнитов; в) блок согласования и коррекции скважности импульсов
и согласовать импульсную подачу проволоки с модуляцией тока дуги с использованием адаптивных обратных связей.
В данном способе импульсная подача проволоки используется для получения управляемого переноса электродного металла независимо от пространственного положения сварного шва. Для этого разработан и изготовлен МИПСП, обладающий:
1. Стабильностью шага подачи;
2. Быстродействием (возможностью работать на частотах до 120 Гц);
3. Низкой инерционностью;
4. Низкими массогабаритными параметрами;
5. Возможностью управлять механизмом по мгновенным параметрам дуги (рис. 2, 3).
Данный механизм тянущего типа, обладает высоким быстродействием, стабильностью шага подачи проволоки, что делает возможным управлять механизмом, используя обратные связи в составе полуавтомата.
Схема управления МИПСП, обладающая быстродействием на уровне частоты переноса:
Скорость подачи проволоки регулируется частотой срабатывания электромагнита и шагом подачи проволоки.
Для согласования блока управления механизмом подачи проволоки с процессами, происходящими с каплей расплавленного металла и обеспечение стабильности переноса, в систему управления вводится обратная связь по напряжению дуги (рис. 4, в).
Задача блока согласования и коррекции скважности импуль-сов-отслеживать напряжение на дуге и включать импульс подачи проволоки при достижении длины дуги заданной на блоке величины, соответствующей определенному напряжению дуги (максимальное напряжение дуги). Т.к. шаг подачи проволоки постоянный, изменяя максимальное напряжение дуги на блоке управления, можно изменять глубину проплавления и ширину шва.
Данный способ позволяет:
1) вести сварку металла в различных пространственных положениях с толщинами от 0,8 мм и выше за счет возможности регулировки глубины проплавления;
Рис. 6. Осцилограммы процесса: а) Импульсная подача сварочной проволоки (ИПСП) с управлением по максимальному напряжению; б) ИПСП с модуляцией тока
Рис. 7. Зависимость ширины шва от напряжения, заданного блоком ОС
\о
Щ' О 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ц
Время задержки отпирания тиристора, мс
Рис. 8. Зависимость глубины проплавления от времени включения регулятора тока
2) производить наплавку металла с минимальной долей расплавления основного металла;
3) снизить тепловложения в основной металл и потери металла на угар и разбрызгивание до1,5 %
4) повысить механические свойства сварных изделий из сталей типа 14ХГ2САФД.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сараев ЮМ. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. Новосибирск: ВО «Наука». 1994. 107 с.
2. Заявка на изобретение № 2007148265/02(052881). ЕШ
— Коротко об авторах ----------------------------------------------
Солодский С.А., Зеленковский А.А. - Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического университета, [email protected]
