Осциллятор для сварки: принцип действия устройства, виды
В работе с электродуговой сваркой необходимо обладать определенным навыком. Он потребуется не только при формировании шва, но и уже на начальной стадии, когда происходит процесс розжига дуги. В классическом представлении дуга возникает в результате соприкосновения электрода с поверхностью металла. Чтобы 1 см воздуха стал проводником, необходимо приложить разность потенциалов примерно в 30 тысяч вольт. Естественно, такое напряжение слишком высоко даже для современных инверторов, поэтому единственной возможностью зажечь дугу является соприкосновение с постепенным удалением электрода.
Результат такой манипуляции напрямую зависит от мастерства сварщика, однако даже профессионалы не гарантируют того, что стабильная дуга образуется после первого соприкосновения.
Зачастую сварщик совершает колебательные движения держателем, выполняя при этом постукивания о поверхность детали с целью нарушения слоя окисла. Особенно явно такие сложности возникают при работе с цветными металлами. Если учесть то, что по регламенту сварка цветных металлов ведется малыми токами, то вероятность получить стабильную дугу резко снижается.
Избежать подобных проблем помогает устройство, более известное, как осциллятор для сварки. Он выступает в качестве дополнительного оборудования к источнику питания при ведении аргонодуговой сварки. Для его использования мастер обязан обладать достаточным объемом знаний, начиная от устройства и заканчивая способом подключения.
Содержание
Принцип действия и назначение
Применение осциллятора позволяет обеспечить бесконтактный розжиг дуги, что существенно облегчает задачу сварщика, а также влияет на стабильность электрической дуги в процессе работы. Хотя мы отметили, что устройство является обособленным элементом, иногда оно интегрировано в сварочный инвертор, то есть, источник питания и осциллятор находятся в одном корпусе. При достаточном объеме знаний в области электроники и электричества возможно изготовление самодельного осциллятора. Именно на этом обычно концентрируют свое внимание читатели, так как экономия денежных средств всегда выглядит привлекательно.
Начнем с того, что сформулируем основную идею работы данного устройства. При работе сварочного инвертора на электроды подается напряжение 220 В. Если сварка ведется переменным током, то его частота составляет 50 Гц. «Поверх» этого напряжения в импульсном режиме подается высокая разность потенциалов и высокая частота. Количество таких импульсов, как правило, невелико. Добавочный высокочастотный ток должен лишь разжечь дугу. На это уходят доли секунды. Для качественно оценки следует подчеркнуть, что амплитуда колебаний напряжения достигает 6 кВ, а частота при этом составляет 500 кГц. Но за счет малой продолжительности импульса мощность электрического тока не превышает 300 Вт.
Среди пользователей возникает лаконичный вопрос: «Может ли осциллятор генерируемым током проводить сварку металлов?». Действительно, это было бы логично, однако низкая мощность не позволяет расплавить металл и присадку, поэтому импульс используется исключительно для пробоя воздушного зазора. В задачи сварщика входит лишь приближение электрода на расстояние примерно 5 мм и нажатие кнопки. В осцилляторах интегрированного типа кнопка локализуется прямо на держателе. Длительность импульса соответствует времени удержания кнопки. Далее сварка проводится в обычном режиме.
Высокочастотный ток протекает через диэлектрик (воздух) после активной ионизации. Практически моментально возникает дуговой разряд. Одновременно ионизированный воздух становится проводником, и основной ток сварочного аппарата течет, образуя электрическую дугу. Если процесс сварки автоматизирован и инвертор обладает микропроцессором, то осциллятор в процессе формирования шва автоматически включается при необходимости, когда возникает тенденция гашения дуги. Примером может служить ситуация с перепадом напряжения или случайного движения руки сварщика в сторону. В результате работы осциллятора можно получить качественный и равномерный шов.
Устройство и работа
Если с назначением осциллятора разобраться не так сложно, то для понимания его работы потребуются некоторые знания в области физики. Первым делом необходимо понимать, что с помощью этого прибора мы получаем дистанционный розжиг дуги и в процессе сварки стабильную дугу, которая статична по отношению к изменяющемуся зазору между электродом и поверхностью металла.
Осциллятор принципиально состоит из нескольких блоков:
- Повышающий трансформатор служит для преобразования амплитуды напряжения.
- Колебательный контур, имеющий классическое строение. Он состоит из конденсатора и катушки индуктивности. В этом контуре возникают высокочастотные колебания.
- Разрядник. Его основной элемент – воздушный зазор, в котором возникает искра.
Естественно, нами не учтены различные датчики, обеспечивающие автономность работы и систему контроля. При реализации интегрированной схемы, когда осциллятор является составной частью аргонодугового инвертора, устройство оснащено клапаном подачи газа. Последний управляется микропроцессором и подает аргон в нужный момент времени. Осциллятор оснащен системой безопасности, обеспечивающей бесперебойную работу электрической цепи, а также сохранность жизни и здоровья самого сварщика.
Алгоритм работы осциллятора можно представить в виде последовательности процессов. Рабочее напряжение бытовой сети поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора. После преобразования тока на вторичной обмотке индуцируется ЭДС заданной величины (5-6 тысяч вольт). На данный момент частота тока равна промышленной частоте, то есть, 50 Гц. К обмотке вторичной катушки подключен конденсатор колебательного контура. Он начинает заряжаться, но так как собственная частота колебательного контура превышает частоту тока на обмотке, то в контуре возникают колебания. Изначально контур разомкнут, но пробой в разряднике играет роль своеобразного ключа и замыкает цепь. Колебания тока в контуре поступают на электрод.
Одним из примечательных свойств конденсатора является пропускание переменного электрического тока. Емкостное сопротивление с повышением частоты уменьшается. Блокировочный конденсатор является препятствием для низкочастотного тока, которым питается сам инвертор, однако пропускает высокочастотный ток. Таким образом, обеспечивается защита осциллятора от короткого замыкания.
Виды, подключение
По принципу работы устройства делятся на два типа:
- Осцилляторы непрерывного действия.
- Осцилляторы импульсного действия.
При работе осциллятора первого типа сварочный ток суммируется с высокочастотным током высокого напряжения. Зажигание дуги происходит без непосредственного контакта электрода с поверхностью металла. При малом значении силы тока дуга остается стабильной. Исключается разбрызгивание металла и поражение сварщика электрическим разрядом. Такой осциллятор может быть включен в сеть последовательно или параллельно. При последовательном соединении устройство включается в разрыв кабеля электрода. Подобное подключение позволяет использовать осциллятор более эффективным образом. Нет потери энергии на обеспечение защиты от высокого напряжения.
Импульсный осциллятор подключается параллельно и используется преимущественно в тех случаях, когда требуется вести сварочные работы переменным током. Вся сложность заключается в том, что устройство должно реагировать на смену полярности, причем за минимальное время. Поддержать дугу, повысив ее стабильность, может только ток высокой частоты импульсного типа. Если применить при такой сварке аппараты непрерывного действия, то дуга будет получена без особых проблем, однако повторное ее зажигание уже невозможно, то есть осциллятор будет выполнять только одну свою функцию.
Наличие в схеме конденсаторов позволяет сделать более функциональное устройство. Накопленный электрический заряд позволяет производить повторные импульсы и поджигать дугу в процессе формирования шва, если сварщик случайно отклонил электрод на большое расстояние. В схеме устройства без обратной связи не обойтись. Именно управляющая система обеспечивает синхронизированный разряд конденсатора.
Осцилляторы. Виды и устройство.

Осциллятором называют систему, в которой периодически совершается повторение какого-либо показателя. Осцилляторы в технике играют важную роль, так как любая физическая система представляется в виде осциллятора. Элементарными осцилляторами можно назвать маятник и контур колебаний. Электрические осцилляторы выполняют преобразование постоянного тока в переменный, образуют колебания определенной частоты управляющей схемой.
Существует много различных видов осцилляторов:
- Синусоидальным сигналом.
- Прямоугольным сигналом.
- Пилообразным сигналом.
- Кварцевые осцилляторы.
- Треугольным сигналом.
- Низкой частоты.
- Высокой частоты.
- Переменной частоты.
- Постоянной частоты.
Чтобы превратить постоянное напряжение в прямоугольные импульсы, либо для создания электромагнитных колебаний для других нужд, можно использовать осциллятор Ройера. Его еще называют генератором. Такое устройство состоит из двух биполярных транзисторов, двух резисторов, двух емкостей, а также трансформатор.
Транзисторы функционируют в режиме ключей, трансформатор дает возможность создать обратную связь, разъединить гальванически первичную и вторичную обмотки.
В начальный период времени, при подаче напряжения незначительные токи коллектора начинают протекать от источника по транзисторам. Транзистор VТ1 откроется раньше, магнитный поток, который пересекает обмотки, будет повышаться, а ЭДС обмоток будет также расти. В основных обмотках 1 и 4 ЭДС будут такими, что транзистор VТ1 откроется, а другой транзистор VТ2 закроется.
Ток коллектора VТ1 и магнитный поток в трансформаторе будут повышаться до момента его насыщения. В этот момент ЭДС обмоток будет равна нулю. При этом коллекторный ток транзистора VТ1 станет уменьшаться.
Полярность ЭДС обмоток изменится на обратную, и транзистор VТ1 станет закрываться, а транзистор VТ2 откроется, так как основные обмотки симметричны.
Коллекторный ток VТ2 будет повышаться до момента, когда прекратится повышение магнитного потока, и когда ЭДС обмоток снова станет нулевой, коллекторный ток VТ2 станет снижаться, магнитный поток – уменьшаться, ЭДС изменит свою полярность. VТ2 закроется, при этом откроется транзистор VТ1, и весь процесс повторится.
Частота осциллятора Ройера взаимосвязана с параметрами блока питания и со свойствами магнитопровода по следующей зависимости:
U п — напряжение; ω — число витков; S — сечение сердечника; B н — индукции.
При насыщении сердечника ЭДС будет неизменной, поэтому при подключении нагрузки к вторичной обмотке, форма импульсов ЭДС станет прямоугольной. Сопротивления в основных цепях транзисторов выравнивают функционирование преобразователя, а емкости помогают оптимизировать форму напряжения на выходе.
Генераторы Ройера могут функционировать на частотах, достигающих нескольких сотен кГц. Это зависит от магнитных характеристик магнитопровода трансформатора.
Чтобы облегчить поджигание дуги во время сварки и для ее устойчивости используют так называемые сварочные устройства. Это генераторы повышенной частоты, служащие для эксплуатации с обычными источниками напряжения. Сварочный осциллятор выполнен в виде искрового генератора колебаний на основе повышающего трансформатора низкой частоты с разностью потенциалов на вторичной обмотке до 3000 вольт.
В схеме также имеется блокировочный конденсатор, обмотка связи, контур колебаний, разрядник. С помощью контура колебаний, являющимся основной частью осциллятора, действует трансформатор высокой частоты.
Колебания ВЧ проходят по трансформатору, и ВЧ напряжение поступает на дуговой зазор. Блокировочная емкость предохраняет шунтирование источника напряжения дуги. В цепь сварки также входит дроссель для качественной изоляции обмотки.
Сварочный осциллятор до 0,3 кВт выдает импульсы в несколько мс. Этого хватает для быстрого поджигания электрической дуги. Ток ВЧ и высокого напряжения накладывается на действующую сварочную цепь.
- Постоянные.
- Импульсные.
Устройства постоянного действия функционируют без перерыва при сварке, образуя дугу наложением дополнительного тока ВЧ и напряжения до 6 кВ. Возбуждение электрической дуги осуществляется с помощью наложения высокой частоты на токоведущие части. Дуга может возникать без касания электрода со свариваемыми деталями. Такой ток не причиняет вреда работнику, если соблюдены все требования охраны труда. Электрическая дуга ВЧ тока горит ровным пламенем даже при незначительном токе.
Большей эффективностью обладают сварочные аппараты при последовательной схеме включения, так как при этом нет необходимости в высоковольтной защите. В процессе эксплуатации от разрядника слышны легкие потрескивания по промежутку до двух миллиметров. Этот зазор настраивают перед началом сварки специальным регулировочным винтом, при отключенном питании.
При работе на сварочном аппарате от переменного тока применяют импульсные устройства, которые способны поджечь электрическую дугу при изменении полярности тока. Это такие аппараты, которые предназначены для подачи синхронных импульсов в тот момент, когда меняется полярность. Вследствие этого намного упрощается повторное образование электрической дуги.
Это дает возможность уменьшить напряжение холостой работы трансформатора до 40 вольт. Импульсные устройства используют только для сварки с применением защитных газов неплавящимися электродами. Импульсные сварочные устройства имеют повышенную устойчивость в работе, по сравнению с обычными осцилляторами. Они не образуют радиопомех, однако, из-за нехватки напряжения не могут обеспечить дугу без осциллятора на первоначального розжига и импульсного возбудителя.
В устройство такого осциллятора входят специальные емкости, получающие заряд от особого блока питания. Они поддерживают стабильное горение дуги.
Такое устройство используется для сварки электродами для обработки аргона, цветных металлов, а также и обычными электродами.
Основной процесс действия электрического осциллятора можно показать на примере контура колебаний, который состоит из конденсатора С и индуктивности L. После подключения выводов заряженного конденсатора с катушкой, он начинает разряжаться. Вследствие чего энергия конденсатора медленно модифицируется в электромагнитное поле.
После полного разряда емкости, энергия переходит в катушку. После этого заряд продолжает перемещаться по катушке, и снова заряжает конденсатор в обратной полярности, какая была сначала.
Затем конденсатор снова начинает разряжаться на катушку. И так все периоды колебаний этот процесс будет иметь повторения, до тех пор, пока не затухнут колебания вследствие рассеивания энергии в диэлектрике между пластинами емкости, на сопротивлении обмотки катушки.
В этом примере контур колебаний — наиболее простой осциллятор. В нем происходят изменения показателей: индукции, тока, напряженности, напряжения между пластинами емкости, заряда емкости. При этом существуют затухающие свободные колебания.
Для того, чтобы сделать колебания незатухающими, требуется восполнение рассеивания электрической энергии. При восполнении энергии необходимо следить за тем, чтобы амплитуда колебаний оставалась постоянной, и не выходила за пределы заданной величины. Чтобы достигнуть выполнения этой задачи в схему включают цепь обратной связи.
В результате осциллятор становится схемой усилителя с обратной связью. В этой схеме часть выходного сигнала поступает на активный элемент управляющей схемы. Итогом ее действия в колебательном контуре возникают синусоидальные колебания, которые имеют неизменную частоту и амплитуду. Другими словами синусоидальные осцилляторы функционируют благодаря притоку энергии, поступающей от активных элементов к пассивным. При этом процесс поддерживается с помощью цепи обратной связи. Форма колебаний изменяется незначительно.
Требования к использованиюДля того, чтобы применять осцилляторы, необходима их регистрация в специальных органах электросвязи.

- Устройство можно применять как снаружи помещений, так и в закрытых пространствах.
- Перед началом работы необходимо подключить аппарат к контуру заземления.
- Запрещается применять устройство в условиях сильной запыленности, с наличием паров или химических агрессивных газов.
- Функционирование осциллятора разрешается при величине атмосферного давления до 106 килопаскалей, влажность должна быть не более 98%.
- Эксплуатационный диапазон температур должен находиться в интервале – 10 +40 градусов.
- Запрещается эксплуатация устройства вне помещений при снеге или дожде.
В настоящее время в торговой сети осцилляторы широко представлены в специализированных магазинах. Также его можно изготовить самостоятельно. Чтобы изготовить осциллятор своими руками, необходимы специальные знания в электротехнике по вопросам подключения электрических цепей, правильный выбор составных частей и деталей. Основным элементом является трансформатор высокого напряжения.
Самодельные осцилляторы можно изготовить по самой элементарной схеме. В состав устройства будет входить трансформатор, регулирующий напряжение, и разрядник, который выдерживает прохождение мощной электрической дуги.
Управление устройства осуществляется кнопкой, которая одновременно подключает разрядник и подачу газа в область производства сварки. Высокочастотные импульсы, которые должны обеспечить надлежащую эффективность сварки, создаются трансформатором, имеющим высокое напряжение и разрядником.
На выходе такой сварочный аппарат имеет два контакта: положительный и отрицательный. По положительному электроду поступает ток от трансформатора, подключается к сварочной горелке, а второй провод подключается на свариваемые детали.
Меры безопасностиДля работы с осциллятором требуется квалификация и навык работы со сварочными аппаратами. При использовании подобных устройств требуется соблюдение безопасных приемов работы.
Во время эксплуатации необходимо непрерывно осуществлять контроль за правильностью подключений к сварочной цепи, контролировать надежность контактов на их качество соединения и исправность. Также при работе необходимо применять защитный кожух, который одевается и снимается с устройства только при отключенном питании. Также необходимо постоянно следить за состоянием разрядника, очищать его поверхность от нагара с помощью шлифшкурки.
Похожие темы:
- Инверторные сварочные аппараты. Как выбрать. Типы и работа
- Сварочный аппарат (Часть 1). Типы и особенности. Сварка. Дуга. Применение
- Сварочный аппарат (Часть 2). Виды и особенности. Применение. Как выбрать
- Преобразователь напряжения 12-220 (Инвертор). Виды и параметры
- ИБП для дома. Виды и особенности. Устройство и работа. Как выбрать
- Инверторы для солнечных батарей. Виды и особенности. Работа
- Плазморез. Виды и устройство. Плюсы и минусы. Как выбрать
Авторский сайт Кравцова Виталия Николаевича. и разработаны только автором | ||
Сварочные осцилляторы
В домашнем хозяйстве мастерового хозяина всегда
найдётся сварочный аппарат . Как правило, это
обычный трансформатор мощностью около 3 кВт , со
вторичной обмоткой из медной или алюминиевой
шины с сечением 25 … 30 мм2 и напряжением
холостого хода 60 … 70 В . Для сварки применяются
электроды переменного тока , которые стали
относительно дефицитными . Более предпочтительными
являются электроды постоянного тока , но увы
…. Схема устройства
очень проста , не содержит активных элементов ,
а поэтому очень надёжна . Выход осциллятора
подключается параллельно сварочной цепи , а
сетевой шнур непосредственно на сетевые клеммы
сварочного трансформатора . Категорически не допускается
подключать сетевой шнур осциллятора не к
сварочному трансформатору , а в сетевую
розетку — в этом случае , при
отключении сварочного трансформатора от сети ,
не отключив осциллятор , можно получить поражение
электрическим током , т.к. на сетевой обмотке
возникают очень мощные импульсы напряжением в
несколько тысяч вольт . ![]() 1. Сварочный осциллятор с регулировкой фазы импульса
| Уважаемые посетители! Все материалы сайта в случае их некоммерческого использования предоставляются бесплатно, хотя автор затрачивает достаточно большие средства на их обновление расширение и размещение. Если Вы хотите, чтобы автор отвечал на Ваши письма, обновлял и добавлял новые материалы — активней используйте контекстную рекламу, размещённую на страницах — для себя Вы узнаете много нового и полезного, а автору позволит частично компенсировать собственные затраты чтобы уделять Вам больше внимания. ![]() ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда…
| |
Сварочный осцилляторы в Украине. Сравнить цены и поставщиков промышленных товаров на маркетплейсе Prom.ua
Сварочный осциллятор ОССД-300 от производителя
Под заказ
5 200 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Сварочный осциллятор ОССД-500 от производителя
Под заказ
6 100 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Сварочный осциллятор
Под заказ
5 200 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Сварочный осциллятор ОССД-300 и горелка типа WP-26-4m
Под заказ
6 700 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Сварочный осциллятор ОССД-500
Уточняйте дату доставки
5 700 грн
Купить
Сварочное оборудование и комплектующие Welds
Сварочный осциллятор ОССД-300
Уточняйте дату доставки
5 200 грн
Купить
Сварочное оборудование и комплектующие Welds
Осциллятор-стабилизатор сварочной дуги ОССД-300
Под заказ
4 950 грн
Купить
ТОВ Экспловелд-Б
Осциллятор-стабилизатор сварочной дуги ОССД-400
Под заказ
6 950 грн
Купить
ТОВ Экспловелд-Б
Осциллятор-стабилизатор сварочной дуги ОССД-500
Под заказ
5 950 грн
Купить
ТОВ Экспловелд-Б
Сварочный осциллятор ОССД-300
Уточняйте дату доставки
5 200 грн
Купить
СВАРМАСТЕР
Харьков
Сварочный осциллятор ОССД-400
Уточняйте дату доставки
7 700 грн
Купить
СВАРМАСТЕР
Харьков
Сварочный осциллятор ОССД-500
Уточняйте дату доставки
6 100 грн
Купить
СВАРМАСТЕР
Сварочный осциллятор ОССД-500-2
Уточняйте дату доставки
6 100 грн
Купить
СВАРМАСТЕР
Плата с розрядником (осциллятор)
Уточняйте дату доставки
999 грн
Купить
Benzopt
Ромны
Плата с розрядником (осциллятор) с дросселем 300А
Уточняйте дату доставки
1 999 грн
Купить
Benzopt
Ромны
Смотрите также
Плата осциллятор TIG-200
Уточняйте дату доставки
299 грн
269. 10 грн
Купить
Benzopt
Ромны
Осциллятор для сварки ОССД-400 от производителя
Уточняйте дату доставки
7 700 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Осциллятор для сварки ОССД-400
Уточняйте дату доставки
7 800 грн
Купить
Сварочное оборудование и комплектующие Welds
Трансформатор осциллятора для плазмореза EER 42х15 7:22:77
Уточняйте дату доставки
399 грн
379.05 грн
Купить
Benzopt
Ромны
Плата осциллятор TIG-200
Уточняйте дату доставки
1 499 грн
Купить
Benzopt
Ромны
ОССД-500-2 — осциллятор для зварювання
Под заказ
6 100 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Сварка в среде аргона
Под заказ
7 700 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
Универсальный сварочный пост на базе ОССД-300
Под заказ
19 500 грн
Купить
«ВЕСТА» — сварочный инвертор. Украинский производитель сварочного оборудования
ИНВЕРТОР СВАРОЧНЫЙ SSVA-160T (с осциллятором)
Уточняйте дату доставки
11 040 грн
Купить
ТОВ «Київзварювання»
Сварочный полуавтомат SSVA 180PT +аргон (осциллятор), с горелкой MB GRIP 15 AK (Abicor Binzel)
Уточняйте дату доставки
18 500 грн
Купить
«ТД Delta 2014-Интернет магазин» Все для сварочных работ
Сварочный полуавтомат SSVA 180PT +аргон (осциллятор), без горелки
Уточняйте дату доставки
16 100 грн
Купить
«ТД Delta 2014-Интернет магазин» Все для сварочных работ
Сварочный полуавтомат SSVA-180-PT (с осциллятором)
Уточняйте дату доставки
17 040 грн
Купить
ТОВ «Київзварювання»
Полуавтомат инверторный типа SSVA-180-PT с осциллятором
Уточняйте дату доставки
19 550 грн
Купить
Салон-магазин сварки
Сварочный полуавтомат SSVA-180-PT (с осциллятором) с рукавом ABIMIG GRIP A 155 LW 3 m KZ-2
Уточняйте дату доставки
19 800 грн
Купить
ТОВ «Київзварювання»
виды и характеристики, принцип работы, схема сборки своими руками
Без сварочных работ трудно представить современный мир. Даже в быту время от времени приходится выполнять некоторые сварочные работы. Для облегчения сварочного процесса нержавейки или цветных металлов необходим осциллятор.
Этот аппарат может зажигать электрическую дугу без контакта с поверхностью детали и поддерживать горение, необходимое для сварки. Для бытовых нужд необязательно приобретать промышленное изделие, поскольку вполне можно собрать осциллятор своими руками в условиях дома или небольшой мастерской.
Принцип работы осциллятора
При сварках где участвуют цветные металлы обычно применяют аргонодуговые аппараты, в которых вольфрамовые электроды подплавливают края и создают своеобразную ванну. Алюминиевый материал и нержавеющую сталь сшивают, когда источником напряжения и тока является инвертор.
В любых случаях наблюдается одна и та же проблема — первоначальное разжигание дуги. При работе с цветными металлами постукивают электродом по поверхности, в результате чего образуются трещины и следы, которые требуют дальнейшей обработки. Осциллятор — это то, что нужно для аргонной сварки.
Если лист металла тонкий, то при работе на небольших токах дуга постоянно тухнет. Неоднократное и постоянное её возбуждение забирает рабочее время. Для предотвращения подобных ситуаций тоже необходим осциллятор.
Сборка этих приборов может быть разная, но все они необходимы для возбуждения сварочной дуги между электродом и изделием на расстоянии около пяти миллиметров. Осциллятор размещают между источником тока и горелкой с электродом из вольфрама.
Принцип работы заключается в изменении входящего напряжения в высокочастотные короткие импульсы. Эти импульсы суммируются со сварочным током и принимают активное участие в розжиге. Можно собрать такой осциллятор для инвертора своими руками.
Эти устройства могут питаться от переменного или постоянного тока и повышают как значение напряжения, так и частоту электротока. Если на вход прибора подать напряжение 220В с частотой тока в 50 Герц, то на выходе получится напряжение от 2500 до 3000В при частоте от 150 000 до 300 000 Герц. Полученные импульсы имеют продолжительность десятков микросекунд.
Номинальная мощность таких устройств примерно 250–350 Ватт.
Функциональная схема
Технические характеристики каждого прибора зависят от его конструкции и свойств элементов на схеме. Принципиально агрегат состоит из таких элементов:
- Колебательный контур. Он собран из индуктивной катушки и конденсатора. Катушка представляет собой вторичную обмотку трансформатора высокой частоты. Сам контур генерирует необходимые искры.
- Разрядник.
- Катушки дроссельные. Их количество — две единицы.
- Высокочастотный повышающий трансформатор. Он преобразует входные параметры напряжения в высокочастотные колебания.
Прибор также содержит вспомогательные электрические детали, которые отвечают за безопасность использования агрегата. Это защитный конденсатор, предохраняющий работника от поражения электрическим током и предохранитель.
Предохранитель должен срабатывать при коротком замыкании и пробое конденсатора.
Входное напряжение, проходя через обмотки повышающего трансформатора, проходит через колебательный контур и начинает зарядку конденсатора. Затем, после зарядки последнего до необходимой ёмкости, происходит разряд и возникает пробой. Пробой вызывает короткое замыкание колебательного контура, вследствие которого возбуждаются резонансные колебания. Ток высокой частоты, создающий эти колебания, через защитный конденсатор и обмотки катушки доходит до сварочной дуги.
Защитный конденсатор свободно пропускает высокочастотный ток, который отличается также большой величиной напряжения. Но этот блокировочный конденсатор не способен пропускать ток низкой частоты, так как обладает большим сопротивлением. Это свойство мешает пройти низкочастотному току от сварочного прибора и является надежной защитой от короткого замыкания.
Последовательность процесса сварки
Невзирая на некоторые отличия в сборке, использование устройств этого класса проходит по одному сценарию. Можно так представить последовательность работы прибора:
- Сварщик на горелке нажимает кнопку «Пуск».
- Выпрямитель на входе получает напряжение из сети, выпрямляет и отправляет на накопитель.
- Накопительный узел заряжается.
- После срабатывания накопительного конденсатора, освобождается импульс.
- Импульс поступает на высокочастотный трансформатор и преобразовывается в высоковольтный импульс.
- Одновременно срабатывает клапан газа и выходит аргон из аргонно содержащей камеры.
- После короткого разряда тока, дуга зажигается в газовом облаке и начинается процесс сварки.
- Когда начинает работать сварочный ток с силой, превышающей пять ампер, то импульс затухает. Происходит процесс сварки с установленными на аппарате значениями. При потере контакта возникает следующий импульс для возрождения дуги.
- Когда сварка заканчивается, прибор завершает процесс.
При изготовлении аргоновой горелки своими руками, конструкция может быть упрощена и прибор становится полуавтоматом. В этом случае при случайном завершении процесса сварки надо вручную включать бесконтактный поджиг, нажимая кнопку «Пуск».
Виды осцилляторов
Устройства этого типа в зависимости от вида работ, могут быть кратковременного или постоянного действия. Таким образом, осцилляторы делятся на:
- Устройства непрерывной работы.
- Аппараты с импульсным питанием.
При сварке тонких листовых материалов лучше подходит прибор постоянного действия, так как розжиг будет производиться сразу при поднесении к заготовке. В процессе сварки горение будет ровное и все время поддерживаться. В результате получится чистый и аккуратный шов.
Для безопасности рекомендуется последовательное соединение устройства.
Если предусмотрено параллельное подключение, то надо установить защиту от напряжения. При выполнении работ с алюминием, которые выполняются исключительно на переменном токе, применяют импульсные аппараты.
Сборка в бытовых условиях
Для сборки прибора аргонной сварки своими руками из инвертора чаще всего используют распространенную и несложную схему.
В этой схеме главным элементом является повышающий трансформатор. Именно он увеличивает величину стандартного напряжения до трёх тысяч вольт. Самым проблемным узлом при сборке этого устройства является разрядник, который вырабатывает сильную искру. Разрядник и катушка индуктивности обеспечивают главное — они генерируют затухающие высокочастотные импульсы, которые зажигают дугу и поддерживают равномерное горение. Катушка и разрядник совместно с блокировочным конденсатором образуют узел колебательного контура.
Самодельные аппараты тоже могут быть выполнены по двум различным схемам. Они могут быть импульсного или непрерывного действия. Приборы, использующие принцип непрерывного действия менее эффективны и в их конструкцию надо обязательно включать блок защиты от напряжения. Импульсные устройства считаются лучше, удобнее и производительнее.
Основной деталью узла управления является кнопка. Она выполняет две функции: включение разрядника и контролирование подачи защитного газа в область сварки. Первичными данными при самостоятельной сборке являются детальные ответы на следующие вопросы:
- Применение для алюминия или нержавейки.
- Вид электрического тока — переменный или постоянный.
- Какое напряжение предусматривается.
- На какую мощность будет рассчитан прибор.
- Какая величина вторичного напряжения.
Сборка деталей производится на прямоугольной плате. Слева обычно располагается трансформатор высокой частоты, блок управления и предохранительный узел. В центральной части логично расположить разрядник с конденсатором колебательного контура и блокировочный конденсатор. Последний становится преградой для низкочастотного тока на пути к сварке. Место справа остается для дросселя.
Трансформатор выбирают исходя из потребностей по величине тока во вторичной обмотке. При этом катушку индуктивности лучше сделать сдвоенной. Тогда напряжение и величина тока оказываются более стабильными, а защита аппарата надежнее. Контуры подобны друг другу и состоят из:
- Конденсатора, запас которого по напряжению в первой части должен быть не менее 500В и 5–6 кВ для второй. Емкость первого конденсатора должна составлять не менее 0.3 мФ, а второго до 1 мФ.
- Варистора с напряжением во вторичной обмотке около 90–100 В (для первого каскада) и до 140–150 В во второй линии.
- Катушки индуктивности. Обе катушки имеют ферритовый стержень с намотанной на него медной проволокой сечением около 20 миллиметров квадратных с зазором не менее 0.8 миллиметров. В первом каскаде количество витков от семи, а во втором — меньше. Катушка второго каскада является фильтром и защитой от колебаний тока.
Ток различной амплитуды может привести к нестабильному горению.
Для разрядника находят плату с ребрами теплоотвода. Эта плата охлаждает при срабатывании разряда. Электроды из вольфрама иногда заменяют на обычные. Главное, чтобы их диаметр составлял не менее двух миллиметров. Кончики электродов должны быть строго параллельны. При помощи специального винта делают возможной регулировку расстояния между электродами.
Чтобы получить максимальную стабильность, ко второй обмотке второго каскада подключают катушку от любого электрошокера. Для этого в схему устройства приходится подключать аккумулятор напряжением в шесть вольт. Он обеспечивает питание этой катушки.
Наличие аккумулятора не дает забыть, что время от времени всё устройство нужно осматривать и проводить регламентные работы. Первый каскад подключается к инвертору, а второй предназначен для сварочной горелки и заготовки, которую надо сварить. Корпус прибора должен иметь вентиляционные отверстия и быть влагозащищенным.
Правила эксплуатации
Применение осцилляторов несложно, но требует выполнения ряда правил. Тогда работа с прибором становится безопасной, удобной и продуктивной. Правила использования следующие:
- Применение этих устройств разрешено как в помещениях, так и на воздухе.
- В случае обильного снегопада или дождя лучше воздержаться от включения прибора при работе на улице.
- Температурный режим окружающей среды должен быть от -10 до +40 градусов по Цельсию.
- Влажность воздуха не должна быть больше 98%.
- Крайне не рекомендуются работать со сварочным аппаратом в помещениях где сильно накопилась пыль или едкие газы способные повредить металл или изоляцию.
- Обязательно перед включением нужно убедиться в наличии заземления.
- Защитный кожух прибора можно снимать только в выключенном состоянии. Во время сварки кожух должен быть надет.
- На рабочей поверхности разрядника не должно быть следов нагара или грязи. В случае загрязнения нужно вычистить кончики разрядника тонкой наждачной шкуркой.
При сборке осциллятора для инвертора своими руками необходимо также соблюдать правила поведения с электрическими устройствами. Необходимо строго соблюдать основные правила сборки электрических схем и использовать только те детали, которые обладают нужными характеристиками.
- Автор: admin
- Распечатать
Оцените статью:
(4 голоса, среднее: 3 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Не путать осциллятор и блок колебаний
Самой распространенной ошибкой среди сварщиков является отождествление блока колебаний с осциллятором. На самом деле, это два совершенно разных по функционалу оборудования.
Подмена произошла из-за самого понятия «oscillator», который некорректно транслитерируют как «осциллятор». Но если использовать прямой перевод, то иностранное слово превращается в «устройство для колебаний» (от англ. oscillation — колебания).
В физике термины звучат синонимично, однако в металлообработке вызывают недопонимание. Поэтому цель данной статьи — раз и навсегда разобраться в принципах работы.
Осциллятор
Осциллятор — генератор быстрого и бесконтактного поджига дуги. Чаще он используется в сварке нержавейки, алюминия, меди. Так как на поверхности цветных металлов присутствует оксидная пленка, перед началом работы требуется установить контакт между электродом и поверхностью заготовки. Генератор заменяет ручное трение с трудоемким соблюдением направления, угла наклона и дистанции горелки.
Процесс возникновения дуги.
Для возникновения моментального дугового разряда устройство преобразует частоты 60 Гц в высокочастотный ток, достигающий 500 кГц. А стандартное напряжение сети 220-230 В повышает до 6000 В. В процессе активного образования ионов из нейтральных атомов диэлектриком выступает воздух, который и становится проводником электрической дуги без физического взаимодействия объектов.
Строение дуги.
Получаемый кратковременный импульс похож на вспышку молнии. Воздушный промежуток соединяет крайнюю точку электрода и плоскость детали. Допустимо использование разнообразных стержней: вольфрамовых, с присадочной проволокой, в обмазке.
Существуют две основные схемы функционирования:
- Непрерывное действие, когда постоянный ток основного источника одновременно генерируется с током высокого напряжения, посредством последовательного или параллельного соединений. Эффективно в обработке высоколегированной стали, многих видов цветных металлов, поскольку обеспечивает продолжительное действие электродуги.
- Импульсное действие (цикличная полярность) происходит при генерации переменного тока от осциллятора с применением трансформатора. Подключение параллельное. Преимущественно для работы с алюминием и его сплавами из-за склонности металла к разбрызгиванию и сквозному прогару.
Сварка при помощи осциллятора.
Работа генератора синхронизируется со сварочным аппаратом и выглядит следующим образом:
- Подается сигнал в электрическую цепь путем нажатия кнопки на горелке.
- На входе выпрямителем упорядочивается движение тока.
- При высвобождении из конденсатора ток поступает в трансформатор на колебательный контур. На этой стадии происходит увеличение напряжения и открывается газовый клапан.
- С помощью кабеля массы импульс связывает электрод и металлическую деталь.
- В конце горения дуги осуществляется продувка для охлаждения электрода и обработанного участка.
У современных инверторов, как правило, устройство для поджига уже интегрировано в цепь между выпрямителем и держателем горелки. Например, модель Lincoln Electric Invertec 300TPX.
Блок колебаний
Блок колебаний — приспособление, которое позволяет задать параметры шва и минимизировать количество подрезов (рубцовое повреждение на краях). В результате получается чистое и равномерное соединение.
Блок колебаний установлен на сварочную стойку.
Подключение к сварочному источнику.
Разновидность блоков выделяют по принципу колебаний:
- Линейный для работы в одной плоскости. Используется для заполняющих, облицовочных швов и сварке «на подъём».
- Угловые для работы в двух плоскостях. Идеально подходит для тавровых и стыковых соединений, наплавки.
Параметр | Значения | Описание |
---|---|---|
0-100% | Ширина колебаний | |
0-100% | Ширина колебаний | |
0-3 сек | Время задержки колебаний в верхнем положении | |
0-3 сек | Время задержки колебаний в нижнем положении |
Принцип работы довольно простой:
- Задаются нужные величины шва, которые записываются на процессор.
- Подача сформированных данных осуществляется через цифровое управление на шаговый двигатель.
OSC-8 и источник питания 14-24В
OSC-8 и источник питания 230В
OSC-8 и сварочный трактор
В отличие от осциллятора, блок колебаний работает как в автономном режиме, так и вместе со сварочными тракторами и различными источниками питания. К блоку OSC-8 от польского производителя Promotech достаточно подключить сетевое питание, задать параметры, и он будет раскачиваться самостоятельно.
Вывод
Подытожим, осциллятор отвечает за легкость поджига электрода и стабилизирует электрическую дугу в процессе сварки, а блок колебаний — за параметры сварного шва: ширину и толщину.
Единственно их сходство заключается в том, что это вспомогательное сварочное оборудование для повышения эффективности и качества шва.
Сварочный осциллятор — Сварочный осциллятор Производители Индия Сварочный осциллятор поставщиков Мумбаи Индия Сварочный осциллятор экспортеров Производители-поставщиков Мумбаи Индия
jpg»> |
Машины плазменной резки | |
Плазменная дуговая сварка (PTA) | |
Автоматизация сварки | |
Оборудование для плазменной сварки | |
Аппараты для микроплазменной сварки | |
Сварочные аппараты Micro TIG | |
Сварочные инверторы | |
gif»> Плакировка для сварки отверстий | |
Данные сварки |
|
|
Arcraft Plasma Equipments (Индия) Pvt. ООО Производители Поставщики и экспортеры |
Главная | О нас | Скачать | Продукты | Жесткий Бандер | Карта сайта | Контакты | Ссылки по теме | Разработка веб-сайта WebsiteIntellect.com |
WOC — Управление сварочным генератором
|
|
|
|
ОСК-8 | Маятниковый сварочный аппарат
OSC-8 | Маятниковый сварочный аппарат
OSC-8 подходит для автоматизированных процессов MIG/MAG в тяжелых отраслях промышленности, таких как: строительство трубопроводов и мостов, судостроение и сварка резервуаров.
Основные характеристики
- легкая и компактная конструкция
- два режима управления: ручной и внешний пуск
- четыре регулируемых параметра (ширина колебаний,
- скорость колебаний, время задержки колебаний на концах)
- простая панель управления (четыре ручки)
- может работать как автономное устройство или быть частью более совершенной сварочной системы .
- оптимальное решение для различных сварочных работ
- реальное улучшение процесса сварки
- равномерная и качественная сварка
- напряжение питания 14-24 В (прямое подключение к сварочной тележке или внешней системе автоматизации)
- дополнительный источник питания 115 В переменного тока или 230 В переменного тока
Маятниковый осциллятор OSC 8 предназначен для раскачивания горелок MIG/MAG диаметром 16–22 мм (5/8–7/8”). Осциллятор устанавливается на стержень диаметром 22 мм (7/8 дюйма) и соединяется со сварочным аппаратом. Им можно управлять вручную или с помощью внешнего переключателя СТАРТ-СТОП. Использование дополнительной отдельно стоящей опоры позволяет сваривать вращающиеся трубы или движущиеся пластины. Дополнительный блок питания позволяет подключить генератор к источнику питания 230 В или 115 В.
Depending on welding system configuration in use the oscillator can work in either manual or external start mode and be connected to:
Welding circuit
Power supply
or welding tractor
OSC -8 вместе с отдельно стоящей подставкой
Подставка предназначена для крепления горелок MIG/MAG с диаметром рукоятки 16–22 мм (5/8–7/8»). Это позволяет сваривать вращающиеся трубы или движущиеся пластины. Комплектация с маятниковым сварочным аппаратом OSC-8 позволяет выполнять сварку с осцилляцией.
Код продукта: STJ-0629-10-00-00-0
Тип горелки | MIG/MAG |
Диаметр ручки горелки | 16–22 мм (5/8–7/8″) |
Горизонтальный ход рычага | 560 мм (22″) |
Вертикальный ход рычага | 640 мм (25’’) |
Вес | 15,3 кг (34 фунта) |
OSC-8 вместе с тягачом Rail Tug
Часы OSC-8 | Видео о сварочном аппарате с маятниковым переплетением и узнайте больше о сопутствующих продуктах.
PRO-WP 150 и PRO-WP 300 | Сварочные позиционеры
Сварочные позиционеры позволяют легко вращать круглые или трубчатые детали металла, обеспечивают лучший доступ к сварному шву, могут помочь в получении высококачественных сварных швов и увеличить скорость наплавки. Преобразователь частоты обеспечивает плавную регулировку скорости и стабилизацию скорости на заданном значении.
Они сокращают время и усилия сварщиков, которые могут сосредоточиться на своей работе без необходимости постоянно перемещаться по рабочему месту, чтобы занять наилучшее положение.ОСК-8 | Маятниковый сварочный аппарат
ОСК-8 | Маятниковым сварочным аппаратом можно управлять вручную или с помощью внешнего переключателя СТАРТ-СТОП. Использование дополнительной отдельно стоящей опоры позволяет сваривать вращающиеся трубы или движущиеся пластины. Дополнительный блок питания позволяет подключить генератор к источнику питания 230 В или 115 В. OSC-8 подходит для автоматизированных процессов MIG/MAG в тяжелых отраслях промышленности, таких как: строительство трубопроводов и мостов, судостроение и сварка резервуаров.
Мини-паук | Трактор для угловой сварки
Mini Spider — это аккумуляторный сварочный трактор, предназначенный для выполнения непрерывных угловых швов с использованием горелок MIG/MAG. Фонарик можно легко переставить с одной стороны Mini Spider на другую. Система полного привода с магнитной тягой и контуром обратной связи обеспечивает высокоэффективную стабилизацию скорости. Постоянная, непрерывная и воспроизводимая скорость перемещения обеспечивает точное соответствие геометрии сварного шва требуемым спецификациям, тем самым снижая затраты на сварку и существенно уменьшая использование присадочного металла. Дополнительный блок питания можно использовать для подключения каретки к источнику питания 110–240 В.
Железнодорожный буксир | Сварочно-отрезной трактор
Рельсовый буксир — это дорожный тягач с цифровым управлением, предназначенный для механизации процессов сварки и термической резки. Благодаря системе привода с реечной передачей и электронной регулировкой скорости, Rail Tug создает геометрию сварного шва, которая точно соответствует вашим спецификациям, что снижает затраты на сварку и сокращает использование присадочного металла.
Rail Tug можно использовать с полугибкой гусеницей для работы с пластинами и резервуарами с минимальным радиусом 5 м (16 футов) или с изогнутым кольцевым рельсом для работы с трубами и трубами. Стандартные кольцевые рельсы доступны для труб диаметром от 200 мм (8 дюймов) до 3000 мм (10 футов), тогда как изготовленные на заказ катаные направляющие могут использоваться для труб диаметром от 3 м (10 футов) до 10 м (32 футов). Использование вакуумной системы позволяет закреплять рельсы на цветных поверхностях (нержавеющая сталь, алюминий и т. д.). Rail Tug экономично подходит для широкого спектра сварки и резки плоских или изогнутых листов, труб и труб.
Технические характеристики
Напряжение | 14–24 В пост. тока |
Мощность | 50 Вт |
Тип горелки | МИГ/МАГ |
Диаметр горелки | 16–22 мм (5/8–7/8 дюйма) |
Колебательный | Маятниковый |
Ширина колебания при r=150 мм (6 дюймов) | 1–30 мм (1–100 %) 1/32–1–3/16 дюйма (1–100 %) |
Скорость колебаний при ширине колебаний 10 мм (3/8 дюйма) и нулевом времени задержки на концах | 12–115 циклов/мин (1–100 %) |
Время задержки колебаний на концах | 0–3 с |
Максимальный крутящий момент | 8 Н•м (5,7 фунт•фут) |
Требуемая температура окружающей среды | 0–50°C (32–122°F) |
Вес | 2 кг (4 фунта) |
Код продукта: | ОСК-0497-10-00-00-0 |
Технические характеристики
Механический сварочный осциллятор — Проектирование струйных линий — Каталоги в формате PDF | Техническая документация
Добавить в избранное
{{requestButtons}}
Выдержки из каталога
9200A Control > Система механического осциллятора MO-150-5S 9200A представляет собой аналоговое управление, использующее потенциометр обратной связи в узле ползуна для задания положения. Система управления предназначена для всех процессов дуговой сварки, но благодаря усовершенствованной схеме обеспечивает точное колебание, обычно необходимое для процессов GTAW и PAW.Управление 200A включает в себя следующие функции: Регулировка управления скоростью влево Օ Регулировка управления скоростью вправо Регулировка задержки влево Օ Регулировка задержки вправо Регулировка ширины колебаний Օ Регулировка центра Переключатель ручного/дистанционного управления/настройки Օ Твердотельная конструкция Микрошаговый привод Жесткий алюминиевый корпус узла ползуна имеет широкую опорную поверхность, чтобы свести к минимуму скручивание и искажения при колебаниях тяжелых грузов на более высоких скоростях. В прецизионных линейных направляющих используются узлы шарикоподшипников для поддержки узла плиты. Сильфонные крышки обеспечивают герметичную защиту компонентов задвижки от окружающей среды. В ручном режиме задвижка может работать как моторизованная задвижка с помощью регулировки центра на 9200А контроль.
> При дуговой сварке сварщик обычно изменяет сварочную дугу в соответствии с различными требованиями к сварке. При автоматизации процесса сварки плетение или колебание все еще могут быть желаемым эффектом. Колебание дуги помогает при сварке боковых стенок, устраняет подрезы и требуется при выполнении большинства операций наплавки или наплавки. Чтобы удовлетворить эти требования к сварке, компания Jetline Engineering рада предложить нашу систему механического осциллятора MO-150, которую можно легко добавить к существующей системе сварки или включить в новую систему Jetline. Механический осциллятор MO-150-5S совместим с все следующие процессы сварки: Օ Дуговая плазменная сварка (PTA) Дуговая сварка металлическим газом (GMAW/GMAWP) Օ Дуговая плазменная сварка (PAW) Дуговая сварка вольфрамовым электродом в газе (GTAW) Օ Дуговая сварка под флюсом (FCAW) > Контроль Система механических колебаний МО-150-5С через 9200A аналоговое управление. Микрошаговый привод системы управления использует разрешение 10 микрошагов на шаг, что обеспечивает высокую точность и плавность движения привода.
>
Грузоподъемность: 150 фунтов (68 кг) из 2 дюймов (50 мм) Механический ход: 4,875 дюйма (123 мм) максимум Электрический ход: 4,625 дюйма (117,5 мм) максимум Вес в упаковке: 26 фунтов (11,8 кг) Размеры: 4,75″ В x 20,13″ Ш x 7″ Г 120 мм x 511 мм x 179 мм Управление Slide 9200A Дополнительные функции: Плата дистанционного управления интерфейсом и разъем Օ Подвесной пульт дистанционного управления Ступенчатое колебание Օ Удлинительные соединительные кабели Или специальная длина 9Соединительные кабели 256A9200A Дистанционное управление Функции:Пуск/Стоп: Замыкание контактаПуск/Стоп (дополнительно): от +24 до 0 В пост. тока Останов (дополнительно): от +24 до 0 В пост. Все каталоги и технические брошюры Jet Line Engineering
МОДЕЛЬ 9700
2 страницы
Benchmaster
8 страниц
ALC-701
4 страницы
9900 Контролируемая система сварки котловых труб
1 стр.
Рулонные строгальные станки
4 страницы
Брошюра по сварочным камерам
4 страницы
Механизированный осциллятор
2 страницы
Брошюра по автоматической шовной сварке LWA
2 страницы
Брошюра о тактильном трекере
4 страницы
Специализированные системы сварки котловых труб
1 стр.
МОДЕЛЬ HWP-50E
2 страницы
ПОДАЧИ ХОЛОДНОЙ ПРОВОЛОКИ
4 страницы
смс 100
1 страниц
MO-150-5A
2 страницы
Направляющие рукоятки
1 страницы
экран для просмотра всех сварных швов
2 страницы
Системы отслеживания швов
4 страницы
Системы управления магнитной дугой
4 страницы
Системы контроля дугового напряжения AVC-501
2 страницы
9900 Контроллер
4 страницы
Серия управления 9600
2 страницы
возможности реактивной линии
4 страницы
МОДЕЛЬ WHL Локаторы сварочных головок
4 страницы
Боковая балка и тележки
8 страниц
Кольцевые сварочные аппараты
6 страниц
МОДЕЛЬ CWP-20 Прецизионный токарный станок
2 страницы
Сварочный позиционер ZB-300
2 страницы
Локатор/манипулятор сварочной головки WHL
4 страницы
JST Оптический/лазерный трекер шва
4 страницы
Шовные трекеры, Cyclomatic Standard и Programmable
4 страницы
Боковые балки Гусеничные и ходовые тележки
8 страниц
Продольные закаточные машины
8 страниц
Система видеомониторинга сварочной дуги Jetview
2 страницы
Компьютерный контроллер сварки Jetstar
2 страницы
Сварочные камеры в атмосфере инертного газа
6 страниц
Процесс TIG с горячей проволокой
2 страницы
Токарный станок для прецизионной сварки CWP
4 страницы
Контроллер сварочного процесса CSC MIG
2 страницы
Токарные станки для кольцевой сварки
6 страниц
Комплект для сборки BKT (комплект для изготовления боковых балок)
2 страницы
Сварочные позиционеры и поворотные ролики Benchmaster
8 страниц
Автоматы для сварки швов
2 страницы
Регулятор напряжения дуги ALC-401
4 страницы
Архивные каталоги
Устройство подачи холодной проволоки TIG
4 страницы
Регулятор длины дуги ALC-101
2 страницы
9600 Микропроцессорное управление
2 страницы
Системный контроллер 9500
4 страницы
Сравнить
Удалить все
Сравнить 10 товаров
ОСЦИЛЛЯТОР СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ — BALLIS W,US
Изобретение относится к процессам автоматической сварки и, в частности, к узлу зажима сварочной головки для качания сварочной головки относительно свариваемого шва или соединения. как
Было обнаружено, что колебания сварочных головок и, в частности, дугообразные колебания сварочной головки или горелки поперек свариваемого шва обеспечивают более качественный сварной шов, поскольку при этом головка перемещается более равномерно. Такие колебательные схемы полезны как для стыковых соединений, так и для сварки внахлест, и в результате в сварочной промышленности возросло использование осцилляторов сварочных горелок.
Растущее использование автоматизации в области сварки также увеличило потребность в надежных методах автоматического колебания сварочных горелок во время процесса сварки. Кроме того, за последние несколько лет скорости перемещения в процессах автоматической дуговой сварки существенно увеличились, что привело к необходимости более высоких скоростей колебаний сварочной горелки. В результате этих факторов и поскольку желательно полностью автоматизировать процесс сварки, возникла потребность в осцилляторе сварочной горелки, которым можно было бы управлять дистанционно или автоматически с помощью электрической схемы.
В настоящее время в продаже имеется ряд генераторов сварочных горелок, которые не полностью удовлетворяют потребности сварочной промышленности. Большинство этих коммерческих генераторов имеют механические связи, которые подвержены быстрому износу. Такие изношенные соединения могут вызвать ошибки осевой линии колебаний горелки относительно шарнира, а также отклонения в ширине колебаний. Кроме того, некоторые из существующих осцилляторов не имеют возможности колебаться с достаточно высокими скоростями для использования в процессах с высокой скоростью перемещения сварки. Обычно такие осцилляторы состоят из двигателя с регулируемой скоростью, соединенного механическими связями со сварочной головкой для преобразования вращательного движения двигателя в прямолинейное движение горелки. Ширина прямолинейного колебания обычно регулируется вручную путем регулировки соответствующей секции рычажного механизма. Поэтому такие системы не подходят для автоматизированных процессов.
В автоматических процессах также желательно поддерживать осевую линию колебаний сварочной головки на одной линии с осевой линией свариваемого соединения. Часто бывает, что торцевые плоскости труб, образующих свариваемое соединение, не перпендикулярны продольной оси труб или диаметры труб не совсем одинаковы. Следовательно, если автоматический сварочный аппарат установлен на двух стыках труб, плоскость перемещения неподвижных сварочных головок не будет параллельна сварочной канавке, поэтому необходимо, чтобы сварочная головка двигалась вместе с стыком во время автоматической сварки. процесс.
Соответственно, целью настоящего изобретения является колебание головки сварочной горелки во время процесса сварки с одновременным отслеживанием головки относительно свариваемого соединения.
Другой целью настоящего изобретения является автоматическое и точно контролируемое колебание сварочной горелки с помощью относительно простой электромеханической системы.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание генератора сварочной горелки, который относительно прост по конструкции, недорог в производстве и эффективен в эксплуатации.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание колебательной головки сварочной горелки, в которой ширина, частота и осевая линия колебаний могут автоматически изменяться оператором для различных проходов сварки.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предоставляется зажимной и колебательный узел сварочной горелки для использования в сварочном аппарате для трубопроводов, имеющий зубчатый венец для поддержки и перемещения узла вдоль стыка между двумя свариваемыми трубами, который включает в себя опорная площадка и средства для соединения опорной площадки с зубчатым венцом сварочного аппарата. Опорная пластина установлена с возможностью скольжения на опорной платформе для возвратно-поступательного движения в направлении, поперечном к свариваемому соединению, а шарнирный вал установлен с возможностью вращения в опорной пластине и проходит в целом перпендикулярно ей. Цилиндрическое зубчатое колесо жестко закреплено на валу шарнира, а реверсивный шаговый двигатель функционально соединен с цилиндрическим зубчатым колесом посредством червячной передачи, установленной на его выходном валу, для приведения вала качания в движение вокруг его оси вращения. Зажим сварочной горелки жестко соединен с поворотным валом с возможностью дугообразных колебаний с ним в направлении, по существу параллельном направлению скользящего движения опорной плиты.
Направляющий рычаг установлен на опорной пластине и проходит от пластины до положения под опорной платформой. Направляющий рычаг имеет направляющий элемент, выполненный с возможностью позиционирования в свариваемом соединении и расположенный на направляющем рычаге в положении, в котором он находится в одной плоскости с концом сварочной головки, установленной в зажиме, когда зажим находится в центре. точка пути его колебаний. Направляющий элемент перемещается в свариваемом стыке по мере того, как узел перемещается вдоль него зубчатым венцом, чтобы перемещать опорную пластину и, следовательно, зажим сварочной горелки относительно платформы в ответ на изменения поперечного положения стыка, так что что сварочная головка будет колебаться с одинаковой амплитудой по обе стороны от соединения. Этот вариант осуществления изобретения адаптирован для использования в ряде сварочных процессов, и, в частности, предполагается, что устройство может быть использовано для выполнения корневых и заполняющих проходов в способе автоматической сварки трубопроводов, описанном и заявленном в патенте США No. приложение сер. № 118 449, поданной 24 февраля 1971 г. и обычно именуемой здесь. Раскрытие этой заявки включено сюда в качестве ссылки.
В другом варианте осуществления изобретения, который адаптирован для использования в концевом проходе процесса сварки, то есть проходе, при котором соединение по существу заполнено наплавленным металлом, так что невозможно отслеживать сварочную головку во время прохода, направляющий рычаг убран, а на опорной платформе установлена зубчатая рейка для взаимодействия с реверсивным электродвигателем выборочного действия, установленным на опорной плите и зацепленным с зубчатой рейкой. При избирательной работе электродвигателя относительное положение опорной пластины по отношению к платформе может быть отрегулировано таким образом, чтобы сварочный наконечник располагался по центру относительно соединения в начале операции сварки и удерживался двигателем в этом фиксированном положении. положение в процессе сварки.
Вышеупомянутые и другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания иллюстративных вариантов его осуществления, которые следует читать вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
РИС. 1 представляет собой схематическое изображение конкретного варианта осуществления устройства, сконструированного для работы в соответствии с настоящим изобретением и установленного на сварочном аппарате рядом со свариваемым соединением;
РИС. 2 представляет собой увеличенный вид по линии 2-2 на фиг. 1, показывающий часть монтажного механизма, соединяющего узел сварочной головки со сварочным аппаратом;
РИС. 3 представляет собой вид сбоку устройства по линии 3-3 на фиг. 1;
РИС. 4 представляет собой вид сверху устройства, показанного на фиг. 3;
РИС. 5 представляет собой схематический вид в перспективе с удаленными частями устройства, показанного на фиг. 3;
РИС. 6 — увеличенный вид сбоку зажима сварочной горелки, используемого в узле согласно настоящему изобретению;
РИС. 7 представляет собой вид в разрезе по линии 7-7 на фиг. 6;
РИС. 8 представляет собой схематическую блок-схему электронной схемы управления шаговым двигателем, используемым в сборке по настоящему изобретению;
РИС. 9 — вид сбоку узла зажима и качания сварочной головки в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
РИС. 10 представляет собой увеличенный вид в перспективе, аналогичный фиг. 5 узла, показанного на фиг. 9;
РИС. 11 представляет собой вид снизу устройства, показанного на фиг. 9;
РИС. 12 представляет собой схематическое изображение сварочного аппарата, в котором зажим сварочной головки, показанный на фиг. 9 используется; и
РИС. 13 представляет собой вид в разрезе по линии 13-13 на фиг. 12.
Обращаясь к чертежу в деталях и сначала к ФИГ. 1 видно, что узел зажима и качания сварочной головки 10 показан установленным в положении для сварки двух секций трубопровода 11 и 12, соединяющихся в стыке 13.
Узел 10 включает в себя соединительный механизм 14, с помощью которого узел установлен на зубчатом венце 16. Последний приводится в движение по периферии трубопровода 11 электродвигателем 18 через его вал 20 и установленную на нем шестерню 22, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом 16. Таким образом, узел 10 подвижен. по окружности трубопровода во время сварочной операции. Зубчатый венец способен перемещаться по длине трубопровода любым обычным способом для перемещения сборки 10 к последовательным сварным швам после завершения операции сварки.
Монтажный механизм 14 включает в себя пару пластин 24 и 26, которые соединяют узел 10 с зубчатым венцом 16 и при этом допускают относительное перемещение между узлом 10 и зубчатым венцом 16 в радиальном направлении по отношению к трубам 11 и 12. Пластина 24 жестко соединен болтами 28 (рис.) с зубчатым венцом 16 и имеет фланцевую поверхность 30 в форме ласточкиного хвоста на стороне, противоположной зубчатому венцу 16. Фланец 30 входит и взаимодействует с дополнительной выемкой 32 в форме ласточкина хвоста в пластине 26, и в результате , узел 10 удерживается рядом с зубчатым венцом 16, но может перемещаться со скольжением относительно него в радиальном направлении. Такое перемещение ограничивается механизмом 34 регулировки и смещения, который включает в себя стержень 36 с рукояткой 38 на одном конце и свободный конец 40 с резьбой. закреплен в углублении 43 фланца 30 и может перемещаться в нем с возможностью скольжения. Гайка 44 навинчивается на резьбовую концевую часть 40 стержня 36 на расстоянии от его наконечника 46. Пружина сжатия 48 зацеплена между выступом 42 и гайкой 44 и смещает стержень 36 вниз, как показано на фиг. 2, при этом допуская относительное перемещение между стержнем и пластиной 24. На стержне 36 на противоположной стороне бобышки 42 от пружины 48 и соседней ручки 38 предусмотрен упор 41 для ограничения движения стержня вниз по отношению к пластине 24 под под действием пружины 48. Конец 40 стержня 36 с резьбой входит в бобышку 50, см. фиг. 4, прикрепленной к пластине 26. В результате видно, что пластина 26 также поджимается вниз по отношению к пластине 24 пружиной 48. Величина силы, приложенной к пластине 26, конечно же, зависит от положения гайки. 44, а исходное положение пластины 26 и, следовательно, узла 10 относительно пластины 24 и зубчатого венца 16 можно изменять вращением колеса 38, при условии, что колесо 54 не соприкасается с трубой 11.
Опорная платформа 52 жестко прикреплена к пластине 26 и, таким образом, смещается радиально вниз вместе с этой пластиной пружиной 48. Колесо 54 установлено с возможностью вращения на валу 56 опорной платформы 52 вдоль оси, которая обычно перпендикулярна оси стержень 36. Таким образом, ось вращения колеса 54 находится на радиальной линии относительно зубчатого венца 16 и трубы 11. Колесо приводится в контакт с поверхностью трубы 11 за счет смещения вниз пружины 48 и облегчает перемещение сборки по поверхности трубы во время сварочной операции. Отмечено, что за счет специфического расположения оси вращения колеса и точки его контакта с трубой по радиальной линии исключается возможность опрокидывания или заклинивания узла при движении по трубе.
Корпус 60 (фиг. 1 и 4), включая нижнюю опорную пластину 62, установлен на опорной платформе 52, которая представляет собой полый прямоугольный элемент, с возможностью скользящего возвратно-поступательного движения относительно платформы в направлении, поперечном соединение 13, подлежащее сварке. Это достигается наличием параллельно расположенных цилиндрических стержней 64, установленных внутри платформы 52. Пара опорных элементов 66 прикреплена к нижней поверхности пластины 62 (см. фиг. 5) и принимает стержни 64, чтобы обеспечить скользящее движение пластины 62. по отношению к стержням и опорной платформе 52. Это скользящее движение по настоящему изобретению, как более подробно описано ниже, используется для обеспечения возможности отслеживания узла относительно шарнира 13.
Поворотный вал 68 установлен с возможностью вращения в пластине 62 любым обычным способом. Вал 68 проходит в основном перпендикулярно вертикальному направлению, как показано на фиг. 3 и 5, из пластины 62 и имеет жестко закрепленную на ней прямозубую шестерню 70. Обычный шаговый двигатель 72, т.е. двигатель, который совершает дискретное угловое движение при подаче сигнала или импульса, также установлен на пластине 62 и включает приводной вал 74 с червячной передачей 76, установленной на нем в положении для зацепления с прямозубая шестерня 70. Электродвигатель 72 управляется электронной схемой, более подробно описанной ниже, для раскачивания его вала в заданном диапазоне и, таким образом, раскачивания вала 68 вокруг его оси вращения.
Узел 78 зажима сварочной головки жестко закреплен на валу 68 и совершает колебания вместе с валом под действием двигателя 72. Узел зажима 78 предназначен для закрепления в нем сварочной головки или горелки 80 и удержания горелки в заданном фиксированном положении с помощью относительно сварного соединения 13 во время операции сварки. Узел включает в себя первую монтажную часть 82, которая имеет разрезное кольцевое кольцо 84, выполненное за одно целое с ним вдоль ее заднего края 86. Разъемное кольцевое кольцо 84 принимает и окружает поворотный вал 68 и прижимается к нему с помощью болта 88, проходящего между разъемным участком кольцо, как видно на фиг. 7. Передний край 90 элемента 82 включает в себя обычно прямоугольную выемку 92, приспособленную для приема второй монтажной части 93 узла зажима.
Элемент 93 шарнирно соединен с элементом 82 шарнирным штифтом 94, примыкающим к верхней части узла. Задняя часть 96 элемента 92 имеет конфигурацию, которая обычно дополняет выемку 92 и входит в выемку в закрытой конфигурации узла во время операции сварки. Часть 98 передней кромки элемента 93 включает зажим 100 с разрезным кольцом, в который помещается сварочная головка или горелка 80. Пара болтов 102 проходит между ушками 104 хомута 100, обеспечивая прижимное действие сторон хомута к горелке 80 обычным образом.
Элементы 82 и 93 удерживаются в закрытом положении, как показано на РИС. 3-5, с помощью зажимного механизма, который включает в себя болт 106, проходящий между сторонами 108 элемента 82, образующими выемку 92. Болт 106 имеет резьбовую концевую часть 110, соединенную с резьбой с гайкой 112, как показано на фиг. 7. Чтобы усилить зажимное действие этого узла болта, стороны 108 в области отверстий 114, через которые проходит болт 106, могут быть сформированы более тонкими, чем остальная часть элемента 82, чтобы они были несколько гибкими для » дать» и, таким образом, легче перемещаться по поверхности 96 элемента 93, чтобы удерживать его в углублении 92. Как видно на ФИГ. 6, элемент 96 имеет углубление 115, которое охватывает болт 106 в закрытом положении узла.
Углубленная часть боковых сторон 108, примыкающая к отверстиям 114, обычно имеет прямоугольную форму, и ее боковые стороны 116, примыкающие к гайке 112, будут действовать как ограничитель при вращении гайки, так что натяжение на боковых сторонах 108, создаваемое между гайкой 112 и головкой 120, болта 106 можно снять, просто повернув болт. Для этого к головке 120 любым удобным способом крепится рукоятка 122, облегчающая вращение болта.
В ранее предложенных зажимных приспособлениях сварочная горелка должна была сниматься с зажима, когда возникала необходимость в очистке. Поскольку во многих сварочных процессах расстояние от наконечника горелки до сварного шва является критическим, в таких ранее предложенных зажимах сварочной головки необходимо было точно и тщательно регулировать это расстояние при каждой очистке сварочной горелки. С зажимом заявителей, как описано выше, этой проблемы можно избежать, поскольку поворотная установка сварочной горелки 80 вокруг поворотного штифта 94 позволяет избирательно отводить сварочную горелку от соединения 13 в случае, если требуется очистка его наконечника. Таким образом, очистка наконечника может выполняться без необходимости снятия горелки с самого зажима.
Также отмечено, что манжета 100 расположена под небольшим углом к оси вала 68 и, таким образом, также под небольшим углом α, обычно 5°, к радиусу свариваемой трубы (см. рис. 3). ). Эта особенность является предпочтительной, поскольку, когда узел перемещается зубчатым венцом 16 с горелкой на его заднем конце, то есть узел перемещается влево на фиг. 3, во время операции сварки сварочное усилие из-за угловой установки горелки будет поддерживать расплавленный металл сварного шва и устранять провисание сварного шва, особенно в верхних положениях.
Задняя часть пластины 62, как видно на РИС. 3, обеспечивает монтаж двигателя 72. Кроме того, он снабжен опорной пластиной 124, на которой с помощью шарнирного штифта 128 шарнирно установлен направляющий рычаг 126. Направляющий рычаг 126 представляет собой обычно L-образный элемент, имеющий выступающую часть 139, которая упирается в пластину 124. Болт 132 с резьбой входит в зацепление через ножку 130 с пластиной 124 и окружен пружиной 134 сжатия, которая смещает рычаг 126 в основном по часовой стрелке, как показано на чертеже. Свободный конец 136 направляющего рычага 126 снабжен направляющим элементом 138, который выполнен с возможностью зацепления и следования за соединением 13 между свариваемыми трубами 11 и 12. Пружина 134 и болт 132 служат для удерживания направляющего элемента 138 внутри соединения во время процесса сварки. Таким образом, видно, что по мере того, как узел 10 перемещается по периферии труб 11 и 12 в процессе сварки с направляющим элементом 138, зацепленным в стыке 13, пластина 62 будет скользить в поперечном направлении под действием направляющего рычага 126 из-за любых боковых отклонений стык 13. Таким образом, сварочная горелка отслеживается относительно стыка, так что ее положение по отношению к стыку все время остается постоянным.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения зажим 78 установлен в аппарате в таком положении, что сварочная горелка 80 в центре пути ее колебаний находится по существу на одной линии с направляющим элементом 138, как показано на ФИГ. . 1, так что он колеблется с одинаковой амплитудой по обе стороны от центральной линии соединения в процессе сварки, несмотря на любые отклонения соединения. Такое сочетание колебательного движения и скользящего движения сварочной головки является существенным улучшением по сравнению с ранее предложенными схемами и обеспечивает равномерную сварку стыка по всей периферии трубопровода.
Как уже упоминалось, это устройство специально адаптировано для использования с процессом сварки, описанным в вышеупомянутой заявке на патент США. В частности, этот вариант осуществления изобретения используется в корневом и присадочном проходах описанной там сварочной системы. Во время этих проходов стык 13 между трубопроводами достаточно глубок, чтобы позволить направляющему элементу 138 отслеживать стык. Однако, когда выполнен последний заполняющий проход и головка проходит вокруг машины к начальной точке сварного шва, боковая стенка соединения недостаточна для отслеживания направляющим элементом 138. Таким образом, возникает вероятность того, что пластина 62 будет «плавать» иррадиально, вызывая тем самым удаление сварочной головки от соединения во время последней фазы процесса сварки.
Чтобы избежать этой возможности, сварочный аппарат по настоящему изобретению снабжен соленоидом 140, установленным в корпусе 60 на опорной пластине 62. Металлический тормозной стержень 142 жестко прикреплен к пластине 26 и проходит через корпус 60 рядом с соленоидом 140. схема, используемая для управления процессом сварки, запрограммирована таким образом, что, когда сварочная головка приближается к последним трем дюймам последнего присадочного прохода в процессе сварки, активируется соленоид 140, и он входит в магнитное сцепление с тормозной планкой 142. Это программирование может быть выполнено с обычной электроникой или механически с кулачковыми переключателями, соединенными с зубчатым венцом. В результате корпус 60 и, следовательно, пластина 62 удерживаются в фиксированном положении по отношению к стержню 142 и, следовательно, по отношению к платформе 52. Затем сварочное устройство завершает последние 3 дюйма процесса сварки, при этом пластина 62 не может двигаться с относительно платформы 52 и, таким образом, со сварочной головкой 80 в фиксированном положении. Было обнаружено, что маловероятно, что на пролете в три дюйма вдоль стыка между трубопроводами будет достаточное изменение поперечного положения стыка, чтобы оказать какое-либо существенное влияние на однородность сварного шва, полученного описанным процессом. в вышеупомянутой патентной заявке. Электроника, используемая для программирования устройства по изобретению, не является частью изобретения, и создание схемы, способной выполнять эту функцию, находится в компетенции мастера или специалиста в данной области техники.
Снова обратимся к фиг. 5 чертежа видно, что вал 74 двигателя 72 снабжен выемкой 144, которая приспособлена для захвата отверткой для вращения вала вручную. Эта концевая часть вала проходит через переднюю поверхность корпуса 60, в котором размещены шестерни 70, 76 и соленоид 140, так что он легко доступен для зацепления и регулировки с помощью отвертки. Эта регулировка предусмотрена для того, чтобы кончик сварочной головки, установленной в зажимном узле, можно было отрегулировать в начале операции сварки так, чтобы он совпадал с направляющим элементом 138 на центральной линии пути его колебаний. Эта регулировка обеспечивается наличием указателя или указательного средства 146 на верхнем конце 148 вала 58. Указатель выполнен с возможностью совмещения с точкой 150, расположенной в заданном положении на верхней поверхности корпуса 60, когда вал 68 находится в положении, при котором он находится на средней линии своего диапазона колебаний. Соответственно, вращая вал 74 и, таким образом, червячную шестерню 76, вал 68 можно вращать вручную до тех пор, пока указатель 146 не совпадет с точкой 150. Также следует отметить, что наличие цилиндрической шестерни 70 и червячной шестерни 76 предотвращает непреднамеренное движение вала 68, кроме как вращением вала 74 описанным способом или приводом вала 74 двигателем 72.
Отрегулировав зажимной узел сварочной головки таким образом, можно начинать сварочные работы. Колебания зажима и сварочной головки управляются логической схемой, показанной на блок-схемах на фиг. 8. Эта схема включает в себя схему 160 селектора ступенчатой скорости, которая предназначена для создания импульсных сигналов с предварительно выбранной частотой. Эта скорость выбирается обычным потенциометром, подключенным к цепи, и выбирается в соответствии с требуемой частотой колебаний сварочной головки. Таким образом, чем больше частота импульсов, тем больше будет скорость колебаний сварочной головки. Шириной или амплитудой колебаний управляет двоичный счетчик, который подсчитывает заранее выбранное количество импульсов, которые должны быть переданы двигателю 72 для каждого колебания. Таким образом, чем больше желаемая ширина, тем больше будет количество импульсов. Эта ширина выбирается вручную с помощью селекторного переключателя 162 ширины, который определяет количество импульсов, которое будет подсчитывать двоичный счетчик 164.
Поскольку желательно начинать сварочные работы в центре свариваемого стыка, зажимной узел регулируют, как описано выше, так, чтобы сварочная горелка находилась в центре стыка. Таким образом, сначала необходимо вести сварочную горелку в одном направлении (S), например, влево на фиг. 1, половина количества импульсов для предварительно выбранного желаемого колебания. С этой целью предусмотрена логическая схема 165 включения-выключения, которая активируется при включении переключателя 166 включения-выключения. На начальном этапе операции схема 160 ступенчатой скорости активируется для создания импульсов на предварительно выбранной частоте, и этот сигнал отправляется на логическую схему 168 ширины и триггер 170. Логическая схема ширины соединена с двоичным счетчиком 164, который обычно подсчитывает заданное количество импульсов и, когда это количество подсчитано, возвращает сигнал на логическую схему 168 ширины, предписывая ей выполнить следующую функцию. Однако во время начальной фазы сигнал от логической схемы ширины управляет триггером 170 через логическую схему 165, позволяя только половине желаемого числа импульсов пройти через логическую схему 171 направления к схеме транслятора 173, которая настроен на привод двигателя в первом (или левом) направлении.
Импульсы, подаваемые на логику направления от схемы 160 ступенчатой скорости, проходят через логику направления только тогда, когда она замыкается сигналом от логической схемы 165 включения-выключения или от задержки 172. Во время начального участка колебаний логика 168 ширины управляется логической схемой 166 включения-выключения, которая, таким образом, управляет количеством импульсов, разрешенных для прохождения через логику направления. После того, как логика включения-выключения закрыта, логика ширины выключает логику направления после подсчета половины импульсов заданной ширины. В течение оставшейся части операции импульсы, создаваемые схемой ступенчатой скорости 160, продолжают проходить через логику направления 171 и одновременно подсчитываются счетчиком 164. После подсчета предварительно выбранного количества импульсов, определяемого желаемой шириной колебаний, сварочная головка находится на крайнем конце желаемого колебания, и счетчик 164 посылает сигнал на логическую схему 168 ширины, которая, в свою очередь, активирует задержку 172, чтобы открыть вентиль 175 и предотвратить прохождение дальнейших импульсов от схемы 160 ступенчатой скорости через логическую схему направления. к переводчику и мотору. Задержка удерживается в течение заданного регулируемого периода, устанавливаемого, например, потенциометром, так что сварочная головка удерживается в конце своего колебания в течение желаемого периода времени. Это часто требуется при сварочных работах с перемещением, таких как описанные здесь и в вышеупомянутой заявке на патент, чтобы приспособиться к скорости перемещения механизма.
По истечении периода задержки на триггер подается импульс для изменения состояния его выхода. Триггер активирует логику ширины, которая, в свою очередь, активирует скорость шага. Изменение состояния триггера также вызывает изменение логики направления, так что импульсы ступенчатой скорости проходят через вывод R к транслятору. Это перемещает сварочную горелку в направлении R, например, вправо на фиг. 1, количество импульсов равно действующему вентилю на селекторе ширины. Счетчик 164 посылает сигнал на логическую схему ширины, которая, в свою очередь, активирует задержку 172 и отключает импульсы от шага скорости. После периода задержки триггер снова получает импульс для изменения своего состояния. Триггер активирует логику ширины, которая запускает скорость шага и изменяет логику направления, так что импульс проходит через вывод S к транслятору.
Преобразователь 173 между логикой направления и двигателем 72 в схеме, показанной на фиг. 8 представляет собой обычную схему, используемую и поставляемую как часть обычных шаговых двигателей для преобразования импульсного сигнала в пригодную для использования последовательность для двигателя. Центрирующее блокирующее устройство 174 предназначено для ручного перевода двигателя 72 в центральное положение, если это потребуется.
В конце процесса сварки двухпозиционный выключатель 166 замыкается, однако колебание двигателя 72 сразу не прекращается, и схема продолжает работать до тех пор, пока сварочная горелка не будет остановлена в надлежащем положении. Горелка должна быть остановлена после того, как она прошла половину пути в указанном выше первом направлении, т. е. в том направлении движения, в котором она снова начнет движение при следующей операции. Таким образом, логика направления подключена, чтобы дать указание схеме включения-выключения положения сварочной головки во время сварочного колебания и если желаемая точка остановки была пройдена, то есть, если сварочная головка переместилась за центральную линию, в ее движение влево на фиг. 1, схема включения-выключения удерживается таким образом, что схема остается в рабочем состоянии до тех пор, пока сварочная головка не отойдет назад по стыку вправо и снова не начнет двигаться влево. Затем, после задержки и когда головка снова начинает двигаться влево, логическая схема включения-выключения и логическая схема ширины управляют триггером, позволяя только половине заданного числа импульсов, подсчитанных двоичным счетчиком, пройти через него к логической схеме направления. чтобы сварочная головка отводилась назад только наполовину, т. е. к центру стыка. В случае, если выключатель выключен в течение периода задержки, когда сварочная головка находится справа от стыка, как показано на фиг.
1, или когда она движется к центру стыка, но до того, как она достигнет центра стыка, логическая схема включения-выключения предназначена для управления схемой для остановки двигателя, когда сварочная головка достигает центра стыка. соединение.
Конкретная схема, используемая в каждом из блоков, описанных на фиг. 8 обычной конструкции, и это комбинация этих обычных схем, как описано выше и как показано на блок-схеме, является новой для заявителей. Соответственно, конкретная подробная принципиальная схема для каждого из этих блоков не требуется, и приведенное выше описание и принципиальная схема на фиг. 8 достаточно для специалиста в данной области техники, чтобы изготовить схему в соответствии с изобретением.
Предполагается, что два узла сварочных головок будут одновременно использоваться при выполнении операции сварки, описанной в вышеупомянутой патентной заявке. Эти сварочные головки будут использоваться одновременно и, как правило, будут располагаться на противоположных сторонах свариваемой трубы во время операции сварки. При сварке корневого и присадочного проходов сварочные головки контролируются независимо, поскольку они отслеживаются направляющим элементом 126, как описано выше. по существу заполняется во время прохода крышки, и отслеживание сварочной головки направляющим элементом 138 будет нецелесообразным. Таким образом, когда узел зажима и качания сварочной головки по настоящему изобретению должен использоваться для формирования верхнего прохода сварочной операции, как описано в вышеупомянутой заявке на патент, в него необходимо внести некоторые изменения. Соответственно, для прохода крышки предусмотрена модифицированная сварочная головка 188 (фиг. 10), в которой отсутствует направляющий рычаг 126 и связанное с ним оборудование. Вместо этого опорная платформа 52 снабжена стойкой 189.жестко закреплены на нем. Реверсивный электродвигатель 190 (этот двигатель заменяет тормоз головного осциллятора) установлен в корпусе 60 и имеет выходной вал 191, на котором закреплена шестерня 192, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой.
Двигатель 190 обычно управляется для реверсивного режима работы, так что пластина 62 может совершать возвратно-поступательные движения относительно платформы 52 на стержнях 64. установлен на зубчатом венце 16 с помощью соединительного механизма 14, аналогичного описанному выше. Зубчатые венцы установлены с возможностью вращения на общей раме 19.0′ и приводятся в движение по периферии трубопровода 11 электродвигателями 18, валами 20 и шестернями 22. Рама 190′ установлена на трубопроводе 11 по крайней мере одной парой разнесенных роликов 193 (показан только один из них), расположенных на левый конец рамы 190′ и пару опорных рычагов 194 (см. фиг. 13), которые регулируются по вертикали в раме 190′. Опорные рычаги 194 имеют скошенные поверхности 195, которые взаимодействуют с наружной поверхностью устанавливаемой трубы и неразрывно соединены между собой поперечиной 196. Последняя установлена на раме 19.0′ для вертикального перемещения по отношению к ней и зацепляется на своей верхней поверхности с помощью пары винтовых домкратов 197, которые вращаются двигателем 198 на раме 190′ через конические шестерни 199 и червячную передачу 200.
При таком расположении рама 190′ может быть наклонены вокруг роликов 193 для регулировки относительного положения рамы 190′ и, таким образом, зубчатого венца 16 относительно трубопровода. Эта возможность регулировки рамы используется, как более подробно описано ниже, для совмещения горелок в головках 188 с канавкой 13 между трубопроводами. Для этого одна из головок 188 снабжена направляющей стрелкой 201 (фиг. 9).и 12) закреплен шарнирным штифтом 202 на удлинителе 203 сзади его пластины 62. В иллюстративном варианте осуществления нижняя головка 188, показанная на фиг. 12, снабжен указателем 201.
В начале операции сварки проходным швом указатель 201 нижней головки 188 находится в убранном положении, показанном сплошными линиями на фиг. 9, и головки перемещаются в показанные положения. Если сварочный наконечник 81 горелки 80 в верхней головке не совпадает с центром канавки, оператор нажимает соответствующий переключатель, чтобы активировать двигатель 19.0, чтобы переместить пластину 62 в положение, при котором конец 81 сварочной горелки находится в середине сварочной канавки 13. Когда эта точка достигнута, двигатель 190 отключается, а пластина 62 и, таким образом, горелка 80 удерживаются в этом положении. зацеплением зубчатой рейки 190 и шестерни 196.
Концевые выключатели безопасности 204 расположены на расстоянии друг от друга в удлинителе 203 пластины 62. Эти концевые выключатели взаимодействуют с удлинителем 206 на платформе 52, который имеет пару болтов 208 и т.п., закрепленные на нем для взаимодействия с концевыми выключателями 204. Эти выключатели управляют двигателем 19.0, и блокировать ручное управление, когда пластина 62 доведена до крайних пределов в любом направлении, что определяется расстоянием между переключателями 204. Такое расположение обеспечивает функцию безопасности в устройстве, которая позволяет избежать повреждения подшипников и зубчатой рейки. сборка. В случае, если оператор не может выровнять сварочную горелку по центру стыка путем перемещения пластины 62 в пределах диапазона, определяемого переключателями 204, то весь сварочный механизм, включая зубчатый венец 16, должен быть перемещен в более точное выравнивание с стыком. чтобы расположить сварочную головку рядом с стыком.
Было обнаружено, что предпочтительно электрически соединять двигатели 190 каждой из головок 188 так, чтобы они двигались одновременно в противоположных направлениях, когда двигатели активируются. В результате двигатели 190 перемещают связанные с ними пластины 62 и, таким образом, их горелки 80 одновременно в противоположных направлениях. Таким образом, когда резак 80 в верхней головке 188 перемещается в свое центральное положение, резак на нижней головке будет перемещаться в направлении, противоположном положению, совмещенному с первым упомянутым резаком, по направлению к канавке 13. То есть, при условии, что горелка 80 в верхней головке на фиг. 12 не совпадает с канавкой 13 и находится с правой стороны канавки, то нижний резак окажется с левой стороны канавки. По мере того, как первая горелка перемещается влево к канавке, нижняя горелка будет двигаться вправо, также к канавке. Таким образом, когда верхний наконечник горелки совмещен с канавкой, нижний наконечник горелки должен быть выровнен аналогичным образом. Чтобы проверить это выравнивание, направляющий указатель 200 на нижней головке перемещается в положение, обозначенное пунктирной линией, как показано на фиг. 9. Указатель устанавливается на одной линии с наконечником горелки, и его конец 203 будет расположен диаметрально по отношению к наконечнику 81 горелки верхней головки, когда головки находятся в положении, показанном на фиг. 12. В случае, если конец 203′ не совпадает с канавкой 13, поскольку, например, канавка расположена под углом к продольной оси трубопровода, двигатель 198 может приводиться в движение домкратами 197, вызывая тем самым правильную конец рамы 190′ подниматься относительно опор 194, так что рама наклоняется. Мотор 198, работает до тех пор, пока рама не наклонится вокруг роликов 193 в положение, при котором конец 203′ указателя окажется в канавке. Как правило, требуется лишь небольшой наклон рамы 190′, и, поскольку наконечник 81 верхней горелки находится ближе к оси вращения, чем наконечник нижней головки, наконечник 81 остается практически неподвижным и располагается в пределах канавки.
Таким образом, плоскость перемещения головок совмещается с плоскостью паза или стыка 13. После завершения операции регулировки оба узла остаются неподвижными за счет зацепления стоек 189.с шестерней 192 и при одновременном вращении будет следовать за соединением между трубами, поскольку их соответствующие горелки колеблются от двигателей 72. Следует понимать, что изобретение не ограничено этими конкретными вариантами осуществления и что специалист в данной области техники может внести в него различные изменения и модификации, не выходя за рамки объема или сущности настоящего изобретения.
Газовая вольфрамовая дуговая сварка с синхронизированными магнитными колебаниями
- Панель авторов Войти
Что такое открытый доступ?
Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.
Наши авторы и редакторы
Мы являемся сообществом из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, в том числе лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.
Оповещения о содержимом
Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen
Как это работаетУправление предпочтениями
Контакты
Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:
Карьера
Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.
Рецензируемая глава в открытом доступе
Автор:
Тьяго Резенде Ларкер и Рухам Пабло Рейс
Представлено: 5 ноября 2015 г. Рассмотрено: 9 маяth, 2016 Опубликовано: 21 сентября 2016 г.
DOI: 10.5772/64158
СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНОFrom the Edited Volume
Edited by Mahadzir Ishak
Book Details Order Print 90
2011 загрузок глав
Посмотреть полные показатели
СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНОРекламное объявление
Abstract
Поиск усовершенствований в механизированных/автоматизированных методах сварки был интенсивным из-за нехватки квалифицированной рабочей силы. В этой связи внимание привлекла комбинация рабочих режимов (полярность и/или режим переноса металла) в рамках процесса, поскольку она расширяет возможности регулирования энергии дуги. Комбинируя эту функцию с движением дуги, можно оптимально распределить энергию дуги, подаваемую на заготовку. Таким образом, в этой работе используется синхронизация между магнитными колебаниями дуги и процессом дуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW) для контроля образования валика сварного шва. Была разработана система для синхронного управления магнитными колебаниями и источником сварочного тока. Характеристика синхронизированных магнитных колебаний проводилась на основе высокоскоростной киносъемки и электрических данных. Затем процесс сварки был синхронизирован с магнитными колебаниями, изменяющими уровень сварочного тока в соответствии с временным положением дуги, что является влиянием на ширину сварочного валика, рассматриваемого для анализа. В качестве эталонных были взяты сварка без колебаний и с несинхронизированными магнитными колебаниями. Синхронизированные магнитные колебания позволили добиться большей ширины сварного шва на стороне с более высоким уровнем тока и более длительным временем боковой остановки, и наоборот.
Этот метод может быть полезен для приложений, где требуется экстремальный контроль валика сварного шва.
Ключевые слова
- магнитные колебания
- дуговая сварка
- GTAW
1. Введение
Поиск усовершенствований в механизированных/автоматизированных сварочных процессах ведется уже довольно давно, и в настоящее время наблюдается поразительная повторяемость и интенсивность. к нехватке квалифицированной рабочей силы. Одним из способов использования механических/автоматизированных сварочных процессов с большей эффективностью (производительностью) является сочетание режимов работы (полярность и/или режим переноса металла) в рамках одного процесса в дополнение к возможности комбинирования уровней сварочного тока. При сочетании режимов работы (возможно с современными источниками питания) и уровней тока в одной и той же сварочной операции можно варьировать энергию процесса, как тепловую (тепло, подводимое к основному металлу), так и механическую (давление дуги и ударную нагрузку). капель на основном металле, последнее в случае плавящихся электродов). В этом направлении интересным подходом, который еще мало используется, но является многообещающим, является использование этой функции для оптимального распределения энергии сварки в заготовке для контроля образования сварного шва (расплавленного материала как от электрода, так и от заготовки). Это можно сделать, синхронизировав рабочие режимы сварки и/или уровни тока с положением дуги/горелки. Положение дуги можно изменить механически (путем перемещения горелки) или магнитным способом. Магнитное отклонение дуг (отклонение связи дуги с заготовкой внешними магнитными полями) является относительно универсальным и недорогим методом. Магнитные колебания дуги состоят из серии магнитных отклонений (маятниковое движение дуги под действием переменного и/или переменного магнитного поля). Как только электромагнит расположен/установлен относительно дуги/горелки и тем самым определено направление линий магнитного потока (продольное для боковых/поперечных колебаний и поперечное для продольных колебаний), расширение движения дуги в каждом положении зависит от уровень применяемого магнитного поля и время, проведенное в каждом положении, зависят от времени приложения магнитного поля.
Как показано на рисунке 1, направление отклонения (влево и вправо или вперед и назад по отношению к направлению скорости перемещения при сварке) зависит от направления линий магнитного потока, создаваемых электромагнитом; инверсия положения дуги/направления отклонения задается инверсией управляющего сигнала электромагнита (напряжение/ток).
Рис. 1.
Направление магнитного отклонения: слева — магнитное поле, параллельное/совмещенное с направлением сварки, вызывает поперечное/боковое отклонение дуги; справа — магнитное поле, поперечное направлению сварки, вызывает продольное отклонение дуги.
Эта работа направлена на лучшее использование потенциала магнитных колебаний. Общая цель состоит в том, чтобы синхронизировать магнитные колебания дуги с процессом сварки (уровнями тока), в данном случае дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW), и оценить потенциал этого метода для контроля/изменения результатов сварки, в частности, с точки зрения внешней геометрии сварных швов. При предложенной синхронизации можно было бы выбирать тепловую и механическую энергию дуги (уровни тока) для каждого из ее положений. Настройка положения дуги и времени в каждом положении с заранее выбранными энергиями (уровнями сварочного тока) управляется формой волны (амплитуда и время) сигнала напряжения/тока, подаваемого на электромагнит. Краткое схематическое описание идеи синхронизации положения дуги с ее энергетическими уровнями с помощью магнитных колебаний показано на рисунках 2 и 3. Примеры мотивирующих приложений для развития магнитных колебаний, синхронизированных со сварочными процессами, — это возможность действовать по-разному. на геометрию сварных швов (расплавленные зоны и зоны термического влияния), влияют на размер зерен для улучшения свойств сварного шва, позволяют контролировать сварочную ванну для операций сварки вне положения и облегчают сварку в узкий зазор, среди прочего, корневые швы.
Рис. 2.
w3.org/1999/xlink» xmlns:xsi=»http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance»> Схематическое описание идеи синхронизации положения дуги с ее энергетическими уровнями с помощью магнитных колебаний.Рис. 3.
Схема поперечного сечения сварки с дугой в центре, слева и справа с разными уровнями тепловой и механической энергии в каждом положении в результате синхронизации положений дуги с уровнями ее энергии с использованием магнитных колебаний в случай поперечного прогиба дуги.
Объявление
2. Библиографический обзор
Магнитные поля присущи сварочной дуге. Как известно, самоиндуцируемое магнитное поле является основой формирования плазменной струи, благотворно влияющей на проплавление валика сварного шва, например [1, 2]. С другой стороны, внешние магнитные поля могут использоваться для возбуждения дуги, заменяя, например, механические устройства для операций покрытия. Идея использования магнитных полей для генерации сварочной дуги не нова. Он был разработан и запатентован в 1960 Грина [3]. В настоящее время существуют коммерческие системы для магнитных колебаний сварочной дуги, а для управления колебаниями используются источники переменного тока. Общие рекомендации по конструкции электромагнитов для отклонения сварочной дуги можно найти в литературе [4].
Магнитное отклонение сварочной дуги может происходить по-разному. Наиболее известным, безусловно, является дуновение магнитной дуги [1, 5, 6]. Другим является отклонение дуги при двухпроволочной газовой дуговой сварке металлическим электродом (GMAW) [7]. Кроме того, существует случай отклонения, вызванного внешними магнитными полями, такими как те, которые используются в оборудовании для отклонения сварочной дуги [8].
Важно рассмотреть основной электромагнитный эффект, который управляет явлением магнитного отклонения. Если электрический заряд движется в магнитном поле, на него действует магнитная сила, величина которой пропорциональна его скорости и напряженности магнитного поля (рис. 4). Направление и ориентация силы определяются правилом левой руки; поместите указательный палец левой руки в направлении силовых линий магнитного поля, а средний палец — в направлении обычного электрического тока. При этом большой палец при ориентации перпендикулярно указательному указывает в направлении силы, которой подвергается электрический заряд. Заряженная частица, стационарная или движущаяся параллельно силовым линиям магнитного поля, не будет испытывать никакой магнитно-индуцированной силы из-за этого поля. Однако заряженная частица, движущаяся не параллельно магнитному полю, изменит направление своего движения, то есть ее траектория претерпит магнитное отклонение.
Рисунок 4.
Сила, действующая на положительный электрический заряд, движущийся через магнитное поле (направление силы противоположно, если электрический заряд отрицательный).
Имея в виду иллюстрацию на рис. 4, на рис. 5 последовательно показано, как можно получить отклонение дуги, приложив к ней внешнее магнитное поле. В соответствии с принципами электромагнетизма на линейный проводник в присутствии магнитного поля действует сила, пропорциональная длине проводника в пределах магнитного поля, протекающему по этому проводнику электрическому току и плотности магнитного потока. Поэтому при сварке, упрощенно, если ток I протекает от электрода к заготовке по дуге длиной La , и эта дуга находится в присутствии магнитного поля Be (внешнего, создаваемого электромагнитом, например), силы F , действующей в дуге (перпендикулярно магнитному полю и протеканию тока).
Рис. 5.
Схематическое объяснение того, как происходит отклонение дуги в присутствии внешнего магнитного поля.
2.1. Преимущества и ограничения дуговых магнитных колебаний
Возможно, основным преимуществом использования магнитных колебаний является практически неограниченная возможность создания шаблонов отклонения дуги вбок или вперед и назад относительно направления сварки. Производители магнитных колебательных систем обычно указывают на преимущества этого метода стабилизацию дуги, позиционирование дуги, контроль распределения тепла, минимизацию поднутрений, уменьшение пористости, улучшенное проникновение и равномерное боковое плавление в соединениях. С практической точки зрения магнитное отклонение более адекватно для высокочастотных движений и с большей точностью (отсутствие инерции механизма и т. д., характерных для механических устройств). Несмотря на то, что магнитные колебания можно использовать в пользу сварки, могут возникнуть некоторые вопросы, связанные с использованием магнитных полей вдоль электрических дуг. Возможно, дестабилизация дуги при наличии сильных магнитных полей является основным недостатком использования магнитных полей для колебаний сварочных дуг. Эти нестабильности в дуге могут даже привести к ее гашению, даже временно. В литературе упоминаются проблемы нестабильности и прерывания дуги при двухпроволочной сварке GMAW [7, 9].–11]. Основная причина этого явления связана с магнитными полями, создаваемыми дугами, работающими рядом друг с другом, и «жесткостью», которую представляют эти дуги. Магнитные поля до 50 Гс без проблем использовались для генерации сварочной дуги [8], хотя производители создают системы, рассчитанные на работу до 600 Гс. Конечно, что действительно важно, так это величина магнитного поля, эффективно действующего на дугу. С практической точки зрения магнитных колебаний могут быть ограничения на диапазон (протяженность) отклонения дуги, поскольку дуга прикреплена на одном конце (электрод) и движется на другом (заготовке), например, маятник.
2.2. Применение магнитных колебаний
Было проведено несколько исследований для изучения применения магнитных колебаний для управления геометрией наплавленного валика и, следовательно, уменьшения количества дефектов, а также для улучшения механических свойств сварного шва, например, в результате измельчения зерна. В исследовании анализировалось влияние частоты и амплитуды колебаний дуги GTAW на механические свойства свариваемого материала [12]. Результаты продемонстрировали измельчение зерна по сравнению со швами, выполненными на постоянном и импульсном токах, в обоих случаях без колебаний дуги. Полученная твердость была выше за счет измельчения зерна и низкой сегрегации фаз. В другом исследовании изучалось измельчение зерна в алюминиевых сплавах [13]. В результате был сделан вывод о том, что за счет магнитных колебаний дуги можно нарушить профиль затвердевания сварочной ванны, вызывая измельчение зерен в расплавленной зоне. Магнитные колебания успешно использовались в GTAW для измельчения зерна титановых сплавов [14]. В другой работе использовались поперечные магнитные колебания в GTAW с присадочным металлом, и за счет увеличения амплитуды магнитного поля авторы добились увеличения ширины наплавленного валика и смогли уменьшить проплавление [15]. В другом исследовании использовались поперечные магнитные колебания в GMAW для узких зазоров, и авторы получили хорошее проникновение и равномерность плавления с обеих сторон канавки [16].
В более поздних работах использовалась система синхронизации полярности электрода с положением горелки в GMAW для наплавки, то есть синхронизированное колебание (колебание) осуществлялось механическим устройством [17]. В этом случае отрицательная полярность использовалась в центре наплавленного валика (высокая скорость плавления и скорость сварки, низкое разжижение и проплавление), а положительная полярность использовалась по бокам наплавленного валика для облегчения перекрытия следующего валика, избегая отсутствия дефектов. дефектов сплавления. По мнению авторов, процесс был удовлетворительным для выполнения наплавки с небольшим проникновением, гладкостью поверхности и хорошим соотношением сторон (ширина/высота). Кроме того, на сварных швах не было несплошностей, и они имели превосходный внешний вид с небольшим количеством брызг. Следовательно, синхронизация между магнитными колебаниями (положением дуги) и процессом сварки (уровень тока и/или режим работы) может иметь потенциал в подобных ситуациях.
Реклама
3. Методология и результаты
Синхронизация между магнитными колебаниями дуги и процессом сварки, в данном случае GTAW, оценивалась в двух частях; определение характеристик отклонения дуги и магнитных колебаний, синхронизированных с GTAW. Что касается характеристики отклонения дуги, высокоскоростная видеосъемка и данные электрического сигнала использовались для оценки поведения дуги GTAW во время магнитных колебаний и проверки правильности работы системы синхронизации. Кроме того, было проведено некоторое общее рассмотрение влияния синхронизации на формирование валика сварного шва. При оценке магнитных колебаний, синхронизированных с GTAW, использовались поперечные/боковые колебания в направлении сварки с тремя положениями остановки дуги, синхронизированными с тремя уровнями сварочного тока и тремя значениями времени срабатывания (по одному для каждого положения), как показано на рисунке 3. Чтобы поддержать анализ этой комбинации, электрические сигналы от электромагнита и процесса сварки, включая электрические переходные процессы, были оценены наряду с внешним видом поверхности сварного шва, а также измерениями, связанными с шириной получающихся сварных швов. Все сварные швы были изготовлены методом сварки шва на пластине из мягкой углеродистой стали размерами 250 X 60 X 3 мм, а в качестве защитного газа использовался аргон со скоростью 14 л/мин. Длина дуги (расстояние между электродом и заготовкой) всегда поддерживалась на уровне 6,5 мм (эта настройка немного выше значения, обычно используемого для сварки, но была принята для увеличения отклонения дуги и, следовательно, усиления любого связанного с этим эффекта). Использовался вольфрамовый электрод Th3 диаметром 4 мм и острым углом 60 градусов. Используемая скорость сварки всегда составляла 200 мм/мин, если не указано иное. Плотность магнитного потока, действующая на дугу, оценивалась с помощью гауссметра путем проведения измерений при различных напряжениях электромагнита при расстоянии от электромагнита до электрода GTAW (центр дуги) 15 мм и при расположении электромагнита на высоте 3 мм над испытуемым образцом (как фактические сварочные испытания) (измерения показаны на рис. 6), но без дуги (без сварки).
На рис. 7 показано общее оборудование, использовавшееся во время испытаний. Как видно, испытательные образцы были заменены стационарным медным блоком с водяным охлаждением для облегчения высокоскоростной съемки (без образования сварочной ванны). Стоит отметить, что используемый источник сварочного тока (IMC DIGIPlus A7) позволяет переключаться между шестью предустановленными программами сварки (режимами сварки и/или уровнями тока) с помощью внешнего управляющего входа, который используется для управления электромагнитом и затем синхронизируйте магнитные колебания с процессом сварки.
Рис. 6.
Магнитное поле, «действующее на дугу», в зависимости от напряжения электромагнита при расстоянии от электромагнита до электрода GTAW (центр дуги) 15 мм и при расположении электромагнита на высоте 3 мм над испытуемым образцом.
Рис.

Изображение общего оборудования, используемого для испытаний GTAW с синхронизированными магнитными колебаниями.
3.1. Характеристика прогиба дуги
3.1.1. Время реакции магнитного отклонения
Для проверки чувствительности системы синхронизированных магнитных колебаний было проведено три испытания, как показано в таблице 1, и проанализированы высокоскоростные изображения дуги GTAW. По изображениям отклоненной дуги (рис. 8) видно, что при боковых (левых и правых) временах остановки, установленных в 50 мс, дуга достигла практически тех же уровней отклонения, что и при 200 мс боковых (левых и правых) ) время остановки. Таким образом, 50 мс считалось достаточным для того, чтобы ток катушки электромагнита (управляемый напряжением электромагнита) достиг уровня, необходимого для перевода дуги в ожидаемый диапазон отклонения (около 12 мм). С другой стороны, сокращение бокового (левого и правого) времени остановки до 5 мс привело к значительному уменьшению уровней охвата дуги (примерно до 8 мм), что указывает на то, что в этом случае ток катушки электромагнита не достиг требуемого уровня. привести дугу к ожидаемому диапазону отклонения. Поскольку изготовитель источника сварочного тока рекомендует время выдержки в каждом режиме сварки или уровне тока не менее 100 мс, и, учитывая, что 50 мс допускают ожидаемый уровень отклонения дуги, 100 мс будет минимально допустимым временем срабатывания комбинации положения дуги и уровня сварочного тока.
Тест | Сварочный ток (А) | 5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Время левой остановки (мс) | Время правой остановки (мс) |
---|---|---|---|
1 | 200 | 50 | 50 |
2 | 200 | 5 | 5 |
3 | 200 | 200 | 200 |
Таблица 1.
Испытания для оценки времени отклика системы синхронизированных магнитных колебаний (напряжение электромагнита = ±20 В — испытания без центрального времени остановки).
Рис. 8.
Максимальный радиус отклонения дуги для разного времени боковой остановки (цвета изображения дуги инвертированы для лучшей визуализации).
3.1.2. Синхронность между магнитными колебаниями дуги и уровнем сварочного тока
Было проведено испытание, чтобы визуально продемонстрировать синхронность между плавильной способностью дуги (представленной уровнем сварочного тока) и положением-временем приложения этой плавильной способности (определяемой магнитные колебания). В таблице 2 перечислены параметры, использованные в этом тесте.
Тест | 5″ border-bottom=».5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Время левой остановки (мс) | Центральное время остановки (мс) | Время правой остановки (мс) | Левый сварочный ток (А) | Центральный сварочный ток (А) | Правильный сварочный ток (А) |
---|---|---|---|---|---|---|
4 | 250 | 500 | 5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> 750 | 100 | 200 | 300 |
Таблица 2.
Тест для демонстрации синхронности между магнитными колебаниями (время-положение дуги) и уровнем сварочного тока (напряжение электромагнита = ±20 В).
На рис. 9 показано, как дуга GTAW, полученная в результате испытания 4, меняет свое положение из-за магнитного поля, контролируемого напряжением электромагнита, а также как она меняет свой «объем» из-за сварочного тока, подаваемого в каждом положении. Дуга начинает отклоняться влево (левое стопорное положение), демонстрируя небольшой «объемный» уровень из-за малого используемого сварочного тока (низкая степень ионизации). После короткого времени подачи слабого тока, когда напряжение электромагнита становится равным нулю, сварочный ток переходит на промежуточный уровень, что проявляется в увеличении «объема» дуги. После этого дуга быстро достигает положения без отклонения (центральное положение остановки) при сохранении сварочного тока на промежуточном уровне. Далее, после централизации в течение относительно длительного времени, напряжение электромагнита выходит на тот же уровень, который ранее использовался при отклонении левого упорного положения, но на этот раз с обратным знаком (отрицательным). В этот момент сварочный ток поднимается до высокого уровня (дуга явно еще больше увеличивается в «объеме»). Затем дуга быстро отклоняется в правую сторону (правое положение остановки), поддерживая этот высокий уровень сварочного тока. Далее, после того, как дуга еще дольше находится на этом высоком уровне тока и в этом положении, напряжение электромагнита снова устанавливается на ноль, а сварочный ток переключается обратно на промежуточный уровень (дуга уменьшается в «объеме»). Затем дуга быстро возвращается в состояние отсутствия отклонения (центральное положение остановки), сохраняя уровень промежуточного сварочного тока.
Снова, по прошествии времени без отклонения дуги и при промежуточном сварочном токе, напряжение электромагнита возвращается к запрограммированному уровню с положительным знаком, что возвращает сварочный ток к низкому уровню. Затем дуга снова быстро отклоняется влево (левое положение остановки), начиная новый цикл магнитных колебаний, синхронизированный со сварочным током. Короткое время, необходимое для стабилизации дуги в каждом положении колебаний (переход между отклонениями), отражает поведение тока катушки электромагнита, который индуцирует магнитное поле для изменений отклонения и немного отстает от напряжения электромагнита, используемого здесь в качестве управляющего сигнала. Считается, что это время стабилизации дуги может быть уменьшено за счет использования источника тока для управления электромагнитом. Наконец, это также наблюдается на рисунке 9.что уровни напряжения электромагнита и сварочного тока, а также время выдержки на этих уровнях соответствовали плану (табл. 2).
Рис.

Последовательность высокоскоростных изображений дуги GTAW с синхронизированными магнитными колебаниями (цвета изображения дуги инвертированы для лучшей визуализации).
3.1.3. Общее влияние синхронизации на формирование валика сварного шва
Чтобы простым способом продемонстрировать влияние синхронизации между магнитными колебаниями дуги и сварочным током на формирование валика сварного шва, были проведены три испытания (таблица 3) с целью оценки является внешний вид поверхности полученных сварных швов. Время остановки дуги и уровни тока устанавливались таким образом, чтобы их произведение всегда давало 37,5 А·с в каждом положении дуги.
5″ border-bottom=».5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Тест | Сварка скорость (мм/мин) | Левая остановка время (мс) | Центральное время остановки (мс) | Право время остановки (мс) | левый сварочный ток (А) | Центральный сварочный ток (А) | Справа Сварка Ток (А) | 5″ border-bottom=».5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Средний |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5* | 180 | 250 | 250 | 250 | 150 | 150 | 150 | 154,4 |
6 | 180 | 150 | 350 | 150 | 250 | 107 | 250 | 154,1 |
7 | 200 | 150 | 350 | 5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> 150 | 250 | 107 | 250 | 152,3 |
Таблица 3.
Испытания для оценки общего влияния синхронизма между магнитными колебаниями дуги (время-положение дуги) и уровнем сварочного тока на формирование наплавленного валика (электромагнитное напряжение = ±30 В; частота колебаний = 1 Гц).
* Испытание постоянным током и магнитными колебаниями — без синхронизации.
Сравнивая наплавленные валики, полученные в результате испытаний 5 (постоянные магнитные колебания) и 6 (синхронные магнитные колебания), показанных на рисунке 10, можно отметить, что при одной и той же частоте и амплитуде колебаний (напряжение, подаваемое на электромагнит ) и одинаковых средних сварочном токе и скорости сварки, условие с магнитными колебаниями постоянного тока (обычное колебание — испытание 5) не приводило к образованию наплавленного валика с непрерывным боковым оплавлением. С другой стороны, при использовании синхронизированных магнитных колебаний (испытание 6) наблюдалась непрерывность поперечного плавления, поскольку расплавленные следы дуги сливались с обеих сторон наплавленного валика. Таким образом, по внешнему виду поверхности сварного шва показано, что магнитные колебания улучшают способность регулировать форму наплавленного валика. При обычном колебании дуги большее боковое плавление может быть достигнуто за счет увеличения времени остановки дуги с каждой стороны и уменьшения его в центре, но это, безусловно, приведет к увеличению «волн плавления», в результате чего сварные швы останутся «зигзагообразными» в форме дуги. будет слишком долго оставаться на одной стороне, прежде чем вернуться в центр, а затем на другую сторону. Образование боковых «волн плавления» можно преодолеть, уменьшив скорость перемещения сварки, но с потерей производительности. При использовании метода синхронизированных колебаний время останова дуги и уровни сварочного тока можно комбинировать, чтобы сохранить общую плавящую способность дуги (средний сварочный ток).
Таким образом, удается избежать образования боковых «волн плавления» на швах без снижения скорости сварки (потери производительности).
Рис. 10.
Внешний вид сварных швов, полученный в результате испытаний 5 (слева) и 6 (справа).
Тест 7 (Таблица 3) был проведен, чтобы более четко показать действие дуги в каждом положении с использованием синхронизированных магнитных колебаний. Уровни тока и время в каждом положении остановки дуги были такими же, как и в испытании 6, но было небольшое увеличение скорости сварки, что привело к увеличению расстояния между метками действия дуги. Как показано на рисунке 11, так называемые следы действия дуги представлены плавящимися краями, оставленными дугой в каждом положении остановки. Метки обозначают что-то вроде типичных меток пульсирующего тока в импульсном режиме GTAW, но смещены как в продольном направлении (как при импульсном режиме GTAW), так и в поперечном/боковом направлении относительно оси сварного шва. Можно отметить образование крупных отметин по бокам (сильный ток) и мелких отметин в центре (слабый ток). Эти следы действия дуги становятся более заметными (разнесенными) при низких частотах и высоких амплитудах колебаний дуги, а также при высоких скоростях сварки.
Рис. 11.
Демонстрация следов действия дуги при синхронизированных магнитных колебаниях.
3.2. Магнитные колебания дуги, синхронизированные с GTAW
Эффект синхронизации между магнитными колебаниями дуги и процессом GTAW оценивался на основе комбинации испытаний, показанных на рисунке 12. Два средних уровня сварочного тока, две частоты колебаний и две амплитуды колебаний (напряжения электромагнита) были проверены для синхронизированного подхода и сопоставлены с аналогичными ситуациями без синхронизации и даже без колебаний дуги. В синхронизированном случае использовались боковые/поперечные колебания дуги, как показано на рисунке 3. Для испытаний с магнитными колебаниями (с синхронизацией и без нее) время остановки дуги (левое, центральное и правое) было таким, как показано в таблице 4. Чтобы оценить влияние изменения сварочного тока в каждом положении останова дуги, для каждого положения использовались разные уровни тока в соответствии с таблицей 5, но всегда поддерживались средние значения сварочного тока на уровне 150 и 200 А, как показано на рисунке 12. Для испытаний в в импульсном режиме использовался другой подход по сравнению с обычным импульсным GTAW. Те же самые три разных уровня тока применялись последовательно и с тем же временем срабатывания, что и в случаях с синхронизированными колебаниями для сравнения. Все результаты оценивались с точки зрения формирования валика сварного шва, особенно влияния на ширину сварного шва.
Рис. 12.
Блок-схема испытаний с магнитными колебаниями дуги, синхронизированными с GTAW.
Время левого останова (мс) | Центральное время остановки (мс) | Время правой остановки (мс) | Частота колебаний (Гц) |
---|---|---|---|
300 | 250 | 200 | 1 |
150 | 125 | 100 | 5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> 2 |
Таблица 4.
Время остановки дуги для испытаний с магнитными колебаниями и частотами колебаний.
Левый сварочный ток (А) | Центральный сварочный ток (А) | Правильный сварочный ток (А) | Средний сварочный ток (А) |
---|---|---|---|
210 | 111 | 158 | 150 |
5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> 280 | 148 | 210 | 200 |
Таблица 5.
Уровни сварочного тока для каждого положения дуги и средние значения тока.
Тест | Электромагнитное напряжение | Сварочный ток и напряжение дуги | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Левое напряжение (В) | Центральное напряжение (В) | Правильное напряжение (В) | Частота [Гц] | Ток [А] | Напряжение [В] | Частота [В] | |
Без колебаний и с постоянным током | |||||||
8 | – | 0,07 | – | – | 205.1 | 14,53 | – |
9 | – | 0,07 | – | – | 154,5 | 12,86 | – |
С осцилляцией и без синхронизации (с постоянным током) | |||||||
10 | −12,98 | 0,30 | 13.![]() | 1.01 | 154,4 | 13.14 | – |
11 | −13.03 | 0,53 | 13.23 | 1,97 | 154,4 | 13.03 | – |
12 | −27,47 | 0,78 | 27,72 | 1,98 | 154,4 | 12,89 | – |
13 | −27,51 | −0,24 | 27,72 | 1,00 | 154,4 | 12,86 | – |
14 | −27,49 | −0,24 | 27,70 | 1,00 | 204,9 | 13,87 | – |
15 | −27,54 | −0,61 | 27,78 | 2,00 | 204,9 | 13,76 | – |
16 | −13.![]() | 0,51 | 13.23 | 1,98 | 204,8 | 14.22 | – |
17 | −13.01 | 0,15 | 13.19 | 1.01 | 204,8 | 14.20 | – |
С осцилляцией и синхронизацией | |||||||
18 | −13.02 | -0,18 | 13.21 | 0,99 | 203,7 | 14,62 | 1,00 |
19 | −13.04 | 0,41 | 13.22 | 1,99 | 206,4 | 14.![]() | 2,04 |
20 | −27,52 | −0,60 | 27,74 | 2.01 | 202,9 | 14.18 | 2,03 |
21 | −27,48 | −0,28 | 27,68 | 1,00 | 204,7 | 14,35 | 1,00 |
22 | −27,50 | 0,25 | 27,69 | 0,99 | 153,9 | 13,33 | 1.01 |
23 | −27,57 | −0,56 | 27,81 | 1,99 | 154,8 | 13,55 | 1,98 |
24 | −13,06 | −0,38 | 13.![]() | 2,00 | 154,2 | 13,56 | 2,00 |
25 | −13.02 | −0,17 | 13.20 | 1,00 | 155,6 | 13,39 | 1,00 |
Без колебаний и с импульсным режимом | |||||||
26 | – | 0,07 | – | – | 153,9 | 13,43 | 1.01 |
27 | – | 0,07 | – | – | 156,3 | 13,27 | 1,98 |
28 | – | 0,07 | – | – | 204,5 | 14.![]() | 1,98 |
29 | – | 0,07 | – | – | 205,1 | 14.19 | 1.01 |
Таблица 6.
Полученные средние электрические параметры по результатам испытаний GTAW.
3.2.1. Результирующие электрические параметры и осциллограммы
В таблице 6 показаны электрические параметры, полученные в результате испытаний GTAW и собранные системой сбора данных. Все электрические параметры, в том числе полученные в результате испытаний синхронизированных магнитных колебаний, соответствовали плану, что свидетельствует о правильной работе системы управления электромагнитом и источника сварочного тока. На рисунках 13 и 14 представлены примеры электрических осциллограмм, полученных в результате испытаний с синхронизацией между магнитными колебаниями и уровнем сварочного тока. Можно отметить, что сварочный ток и напряжение дуги следовали за изменением напряжения электромагнита, что свидетельствует о синхронности.
Рис. 13.
Электрическая осциллограмма теста 20 — с колебанием и синхронизацией.
Рис. 14.
Электрическая осциллограмма теста 25 — с колебанием и синхронизацией.
3.2.2. Влияние на ширину валика
Оценено влияние синхронизации между магнитными колебаниями дуги и уровнем сварочного тока на изменение параметров ширины валика. На рис. 15 показано, как были измерены параметры ширины полученных валиков сварного шва GTAW. Центр каждого сварочного движения (траектория электрода GTAW — базовая линия A) был получен путем маркировки, предварительно сделанной на образцах. Было проведено три измерения ширины в разных областях (начало, середина и конец) для каждого образца. Затем для анализа брали среднюю общую, правую и левую ширину наплавленных валиков. Стандартное отклонение, не показанное на следующих графиках для проблем визуализации, в целом было очень низким, что подтверждает надежность системы синхронизированных магнитных колебаний.
Рис. 15.
Анализ параметров ширины сварного шва.
На рис. 16 показана общая ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (прогиба дуги) для различных конфигураций GTAW, испытанных при среднем сварочном токе 150 А. Наименьшая общая ширина была достигнута в случае постоянного тока без колебаний. В случае импульсного режима обе частоты приводят к тому, что общая ширина сварного шва немного больше и почти одинакова, поскольку дуга достигает более высоких уровней тока, увеличивая размер сварочной ванны, по крайней мере, на поверхности шва. Две пульсирующие частоты не привели к разной общей ширине, вероятно, потому, что расплавленные лужи (метки дугового разряда) при низких уровнях тока накладывались на расплавленные лужи (метки дугового разряда) при высоких уровнях тока, причем самые высокие уровни определяли общая ширина валика, по крайней мере, для используемой скорости сварки. Импульсный режим приводил к промежуточным уровням общей ширины. Как и ожидалось, чем больше используемое магнитное отклонение (напряжение электромагнита), тем больше общая ширина сварных швов. Синхронизированная конфигурация привела к большей общей ширине по сравнению с конфигурацией постоянного тока с колебанием. Этот результат можно объяснить тем, что при одном и том же среднем токе боковые сварочные токи для случаев синхронизированных колебаний, особенно с левой стороны, превосходили центральный ток, и, таким образом, вероятной тенденцией было растекание поверхности расплавленного металла (сварной валик). ). Частоты колебаний 1 Гц обеспечивали бóльшую суммарную ширину, чем частоты 2 Гц. При частоте 1 Гц дуга остается дольше в каждом положении остановки при каждом отклонении, что дает больше времени для текущего действия при каждом отклонении. Наибольшая общая ширина была достигнута при синхронизированных колебаниях с частотой 1 Гц и при большом дефекте дуги (напряжение электромагнита 30 В).
На следующих графиках показана частичная ширина (слева и справа) наплавленных валиков для лучшего анализа эффекта синхронизации уровня тока с положением дуги при среднем токе 150 А. Значения частичной ширины для постоянного тока без колебаний и для случаев импульсного тока здесь не показаны, так как эти условия поперечно симметричны направлению сварки и нет существенной разницы между левой и правой шириной.
Рис. 16.
Суммарная ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (прогиб дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 150 А.
На рис. Конфигурации GTAW со средним сварочным током 150 А. Как правило, левая ширина имеет тенденцию к увеличению с увеличением прогиба дуги, особенно при частоте колебаний 1 Гц. Понятно, что синхронизированные конфигурации значительно увеличили левую ширину, с большим эффектом для частоты 1 Гц. Для случая 2 Гц при более коротких временах действия тока в каждом из положений дуги результирующая левая ширина оставалась практически неизменной, а в синхронном случае даже имела тенденцию к уменьшению с увеличением напряжения электромагнита. Возможно, что при частоте 2 Гц время действия тока, способствующего плавлению, было настолько коротким, что эффект увеличения прогиба (ожидаемое увеличение ширины) ослаблялся. Как и при анализе общей ширины, наибольшая левая ширина имела место в случае синхронизированных колебаний с частотой 1 Гц и с большим отклонением дуги (напряжение электромагнита 30 В).
Рис. 17.
Левая ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (прогиб дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 150 А.
На Рис. 18 показана правая ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита ( отклонение дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 150 А. Как правило, правая ширина имеет тенденцию немного увеличиваться с увеличением напряжения электромагнита. Поскольку сварочные токи на правой стороне были практически одинаковыми, значения правой ширины почти не изменились по сравнению со случаями с синхронизированными колебаниями и случаями с постоянным током и колебаниями.
Рисунок 18.
Правая ширина наплавленных валиков в зависимости от напряжения электромагнита (прогиба дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 150 А.
Путем сравнения влияния на общую, левую и правую ширины со средним сварочном токе 150 А видно, особенно для частоты колебаний 1 Гц, что общая ширина наплавленных валиков в основном определялась левой шириной. Это указывает на то, что система синхронизированных магнитных колебаний могла контролировать формирование валика сварного шва (по крайней мере, с точки зрения ширины поверхности) по желанию. То есть самый высокий уровень сварочного тока и самое продолжительное время остановки дуги на левой стороне колебания приводили к увеличению левой ширины, что, в свою очередь, приводило к увеличению общей ширины наплавленного валика. Что касается влияния центрального сварочного тока на ширину, то его основная функция заключается в «соединении» двух боковых отклонений дуги и плавильных способностей. Этот хороший контроль над сварочной ванной можно использовать, например, при сварке разнородных материалов, при соединении материалов различной толщины, для корневых швов, узких зазоров и т. д., всегда стараясь направить большую или меньшую теплоемкость/плавкость в зависимости от в положение дуги и нужно.
Следующие графики относятся к конфигурациям GTAW со средним сварочным током 200 А. На рис. 19 показана общая ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (отклонение дуги) для всех конфигураций GTAW, испытанных при этом среднем уровне тока. Как и при среднем токе 150 А, наименьшая общая ширина для 200 А имеет место при постоянном токе без колебаний. В случаях с импульсным током общая ширина имела более высокие уровни, эффект был несколько более выраженным при частоте 1 Гц, вероятно, потому, что время пребывания дуги на высоком уровне тока для этой частоты больше. В случаях синхронизированных колебаний и в случаях постоянного тока с колебаниями для частоты 1 Гц чем больше используемое магнитное отклонение (напряжение электромагнита), тем больше общая ширина. Для частоты 2 Гц происходило обратное (более выражено для случая колебаний постоянного тока), т. е. общая ширина уменьшалась с увеличением напряжения электромагнита. Этот неожиданный результат мог произойти из-за используемых высоких уровней тока (для среднего сварочного тока 200 А), поскольку они затрудняют отклонение дуги — чем выше ток, протекающий через дугу, тем меньше ее магнитное отклонение [8]. ]. В этом случае, чтобы превзойти этот эффект, потребуются еще более высокие напряжения электромагнита, что не было предпринято из-за ограничений напряжения электромагнита / тока катушки, допускаемых системой синхронизированных колебаний. Конфигурация синхронизированных колебаний привела к большей общей ширине по сравнению с конфигурацией постоянного тока с колебательной конфигурацией, как в случае среднего тока 150 А. Этот результат можно объяснить тем, что для того же среднего сварочного тока (в данном случае 200 А) токи в синхроколебании, особенно с левой стороны, значительно превосходили центральный ток, что приводило к растеканию сварочной ванны.
Таким образом, в целом частота колебаний 1 Гц обеспечивала большую ширину, чем колебания с частотой 2 Гц, что более ярко проявлялось при высоком уровне напряжения электромагнита (30 В). При низкой частоте (1 Гц) дуга остается дольше в каждом положении остановки при каждом отклонении, что дает больше времени для текущего действия при каждом отклонении. Как и в случае со средним током 150 А, наибольшая общая ширина для среднего тока 200 А была достигнута в случае синхронизированных колебаний с частотой 1 Гц и с большим дефектом дуги (напряжение электромагнита 30 В).
Рис. 19.
Суммарная ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (прогиба дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 200 А.
На следующих графиках показаны частичные ширины (слева и справа) сварных швов для среднего тока 200 А, а также для лучшего анализа эффекта синхронизации уровня тока с положением дуги. Значения парциальной ширины для постоянного тока без колебаний и для случаев импульсного тока здесь не показаны, как они были показаны ранее, поскольку эти условия поперечно симметричны направлению сварки и нет существенной разницы между левой и правой шириной.
На рис. 20 показана зависимость ширины сварных швов слева от напряжения электромагнита (отклонение дуги) для различных конфигураций GTAW, испытанных со средним сварочным током 200 А. Здесь ширина слева также имеет тенденцию к увеличению с отклонением дуги (напряжение электромагнита ) увеличиваются, особенно для частоты колебаний 1 Гц. Однако для 2 Гц левая ширина практически не менялась при увеличении напряжения на электромагните, стремясь, в частности, в случае синхронных колебаний к небольшому уменьшению, вероятно, потому, что при 2 Гц времена действия тока в каждом из положений гашения дуги были короче. И в этом случае наибольшая левая ширина получена для случая синхронных колебаний с частотой 1 Гц и с большим отклонением дуги (напряжение электромагнита 30 В).
Рис. 20.
Ширина сварных швов слева от напряжения электромагнита (прогиб дуги) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 200 А.
Рис. прогиба) для различных конфигураций GTAW со средним сварочным током 200 А.
На рис. 21 показана правильная ширина сварных швов в зависимости от напряжения электромагнита (прогиб дуги) для различных конфигураций GTAW, испытанных при среднем сварочном токе 200 А. Поскольку сварочные токи на правой стороне были практически одинаковыми, значения правой ширины почти не изменились по сравнению со случаями синхронного колебания и постоянного тока с колебаниями. Правильная ширина, полученная в результате постоянного тока с конфигурацией колебаний с частотой 2 Гц, была единственной, которая показала неожиданный результат — уменьшилась с увеличением напряжения электромагнита, что способствовало уменьшению общей ширины — и для выяснения этого факта потребуются дальнейшие исследования.
Анализ параметров ширины для среднего сварочного тока 200 А показывает, что наиболее удовлетворительные результаты (наилучший контроль сварочной ванны и формирование наплавленного валика) были получены при синхронизированных магнитных колебаниях с частотой 1 Гц . Стоит напомнить, что этот хороший контроль можно использовать, например, при сварке разнородных материалов, соединении материалов разной толщины, корневом шве, в узких зазорах и т. д., всегда стремясь управлять большей или меньшей теплоемкостью/плавкостью. в соответствии с положением дуги и потребностью.
При сравнении результатов средних используемых уровней сварочного тока (150 и 200 А) общая, левая и правая ширина, значения были больше при 200 А, как и ожидалось, поскольку увеличение тока придает дуге большую плавящую способность. Однако увеличение значений ширины с увеличением напряжения электромагнита более выражено для 150 А — дуги с малым током легче отклоняются [8]. В целом синхронизированные конфигурации колебаний привели к наибольшей ширине для обоих используемых средних сварочных токов, при этом колебания с частотой 1 Гц благоприятствовали большим значениям по сравнению с 2 Гц.
Реклама
4. Выводы
В соответствии с использованными условиями и проведенными испытаниями основные выводы были следующими:
Относительно характеристики прогиба дуги
Из оценки синхронизма между магнитными колебаниями и уровнем сварочного тока и путем анализа времени отклика синхронизирующего устройства наблюдалась эффективность разработанной системы синхронизации;
При изучении общего влияния синхронизации на формирование валика сварного шва была подтверждена большая гибкость для оптимизации плавящей способности дуги в каждом положении дуги во время колебаний.
Относительно магнитных колебаний дуги, синхронизированных с процессом GTAW
В целом электрические параметры, в том числе полученные в результате испытаний синхронизированных магнитных колебаний, соответствовали плану, что свидетельствует о правильном/синхронном функционировании системы управления электромагнитом и источника сварочного тока;
Конфигурация с синхронизированными колебаниями обычно приводит к самым большим значениям ширины наплавленного валика.
Кроме того, чем больше используемое магнитное отклонение, тем больше получается общая ширина;
Анализ параметров ширины для обоих используемых средних сварочных токов показал, что наилучшие результаты (управление сварочной ванной и формированием наплавленного валика) были получены при синхронизированных магнитных колебаниях дуги с частотой 1 Гц;
Для обоих испытанных средних уровней тока ширина левой стороны, где использовались более высокие уровни тока и более продолжительное время действия дуги, больше влияла на увеличение общей ширины, демонстрируя, что метод синхронизированных магнитных колебаний способен контролировать формирование валиков сварного шва. То есть более высокий ток и время срабатывания на левой стороне сварочной ванны привели к увеличению левой ширины, что привело к увеличению общей ширины наплавленного валика.
Реклама
5. Будущие разработки
В целях дальнейшего развития и оценки метода синхронизированных магнитных колебаний предлагаются следующие идеи: с различной и более высокой интенсивностью в каждом положении остановки;
Оценить синхронизированные магнитные колебания в широком диапазоне частот, чтобы лучше использовать их способность контролировать формирование наплавленного валика;
Оценка синхронизированных магнитных колебаний с помощью GTAW и GMAW в таких приложениях, как сварка разнородных материалов, соединение материалов различной толщины, корневой шов, узкий зазор, наплавка твердым сплавом, измельчение зерна, внештатная сварка. позиционная сварка и т. д., всегда стремясь увеличить или уменьшить мощность нагрева/плавления в зависимости от положения дуги и необходимости;
Выполнение продольных магнитных колебаний, синхронизированных с GTAW и GMAW, для проверки влияния на такие факторы, как геометрия сварного шва и максимально допустимая скорость сварки;
Запишите магнитные колебания, синхронизированные с GMAW, используя высокоскоростную видеосъемку, чтобы проверить возможное влияние на перенос капель металла с электрода на заготовку.
Реклама
Благодарности
Авторы благодарят за финансовую поддержку, полученную от CNPq (проект 458428/2014-0), FAPEMIG (проект APQ-00858-14) и CAPES, а также за инфраструктуру, используемую в Центре исследований и Разработка процессов сварки в Федеральном университете Уберландии, Бразилия.
Ссылки
- 1.
Ланкастер, Дж. Ф. Физика сварки. 2-е изд. Оксфорд: Пергамон Пресс; 1986. 340 с.
- 2. СКОТТИ, А.; ПОНОМАРЕВ, В. ГМА Сварка – лучше понимание, лучше работа (на португальском языке). 1-е изд. Сан-Паулу: Артлибер; 2008. 284 с.
- 3. ГРИН, В. Дж. Магнитные колебания дуги брака, патент США 2,920,183. Нью-Йорк: Патентное ведомство США; 1960.
- 4. БЛАНТ, Ф. Дж.; РИБТОН, К. Н. Разработка электромагнитов для колебаний дуги при наплавке, для процессов MIG и TIG. Отчет промышленного члена TWI 541/1996. Кембридж: TWI; 2000.
- 5. Хоулдкрофт, П.; Джон, Р. Сварка и резка. 1-е изд. Кембридж: Вудхед-Фолкнер Лимитед; 1988. 232 с.
- 6. Рейс, Р. П.; Соуза, Д.; Скотти, А. Модели для описания плазменной струи, траектории дуги и формирования дуги при дуговой сварке. Сварка в мире. 2011;55(3):24–32. DOI: 10.1007/BF03321283
- 7. Уэяма Т.; Онава, Т .
; Танака, М .; Наката, К. Возникновение помех и прерываний дуги при тандемной импульсной сварке GMA — исследование стабильности дуги при тандемной импульсной сварке GMA (Отчет 1). Ежеквартальный журнал Японского общества сварщиков. 2005;23(4):515–525. DOI: 10.2207/qjjws.23.515
- 8. Канг Ю.Х.; Na SJ Исследование по моделированию отклонения магнитной дуги и динамическому анализу. Сварочный журнал. 2002;81(1):8с–13с.
- 9. Рейс, Р. П.; Скотти, А .; Норриш, Дж.; Куюри, Д. Исследование прерываний сварочной дуги в присутствии магнитных полей: влияние сварочного тока. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2012;40(3):870–876. DOI: 10.1109/TPS.2012.2182781
- 10. Рейс Р.П.; Скотти, А .; Норриш, Дж.; Куюри, Д. Исследование прерываний сварочной дуги в присутствии магнитных полей: влияние длины дуги, угла горелки и частоты импульсов тока. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2013;41(1):133–139.. DOI: 10.1109/TPS.2012.2230650
- 11.
Рейс Р.П.; Соуза, Д.; Феррейра Филью, Д. Разрывы дуги при тандемной импульсной газовой дуговой сварке металлическим электродом. Журнал производственных наук и техники. 2015;137(1):011004-011004-9. DOI: 10.1115/1.4028681
- 12. Кумар, А.; Шайлеш, П.; Сундарраджан, С. Оптимизация параметров процесса колебаний магнитной дуги на механические свойства сварных изделий из алюминиевого сплава AA 5456. Материалы и дизайн. 2008;29(10):1094–1913. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.04.044
- 13. Фашинг, А. А.; Эдвардс, Г. Р.; Дэвид, С.А. Измельчение зерна и водородное охрупчивание в сплаве алюминида железа FA129. Наука и техника сварки и соединения. 1997;2(4):167–173. DOI: 10.1179/stw.1997.2.4.167
- 14. Сундаресан, С.; Рам, Г. Д. Дж. Использование колебаний магнитной дуги для измельчения зерна дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде титановых сплавов a–ß. Наука и техника сварки и соединения. 1999;4(3):151–160. DOI: 10.
1179/13621719
- 37699
- 15. Chen, X. Q.; Смит, Дж. С.; Лукас, Дж. Дуговой осциллятор, управляемый микрокомпьютером, для автоматизированной сварки TIG. Журнал приложений для микрокомпьютеров. 1990;13(4):347–360. DOI: 10.1016/0745-7138(90)
-5 - 16. Канг Ю.Х.; Na SJ. Характеристики сварки и сигнала дуги при дуговой сварке металлическим электродом в узкой разделке с использованием электромагнитного колебания дуги: эксперименты дают оптимальные параметры для получения равномерного и достаточного проникновения торца разделки. Сварочный журнал. 2003;82(5):93с–99с.
- 17. Дутра, Дж. К.; Бидезе, Э.; Бонакорсо, Н.Г.; Гонсалвеш Э.; Сильва, Р. Х. Улучшение характеристик обработки поверхностей с помощью GMAW: метод синхронизации полярности используется для приложений, требующих минимального разбавления. Сварочный журнал. 2013;92(5):42–47.
Sections
Author information