Главная Обратная связь

Дисциплины:






Структурная схема САР АРВ



С помощью регулятора АРДС обеспечивается стабилизация значений сопротивления дуги Rд, т.е. Rд → const (должна быть).

Системы АРВ реализуют многомерную схему САР, представленную двумя независимыми контурами регулирования:

1) АРДС;

2) непосредственный вылет электрода.

 

В результате выполняется условие:

Lд + Lв = const.

 

1.4.САР тока и напряжения дуги с воздействием на питающую

систему (АРП)

Системы этого типа отрабатывают возмущения воздействия на параметры сварочного ИП (напряжение холостого хода Uхх и внутреннее комплексное сопротивление источника Z).

Любой ИП можно заменить следующей структурной схемой

 

ZB – внутреннее сопротивление

Определение тока короткого замыкания

Системы АРП фактически предназначены для изменения ВАХ ИП для обеспечения стабильного горения дуги, определенным образом перемещая рабочую точку – место пересечения ВАХ ИП и ВАХ дуги.

 

2.САР параметров дуги при сварке неплавящимся электродом

Особенность динамических процессов в сварочном контуре с неплавящимся электродом заключается в отсутствии эффекта саморегулирования длины дуги, свойственного системам с плавящимся электродом. В контуре с неплавящимся электродом напряжение дуги связано функциональной зависимостью с длиной дуги.

lд - длина дуги, мм;

Iсв – сварочный ток, А.

а, b, с, k – коэффициенты, учитывающие геометрические и физические особенности дуги (определяется справочно).

На практике используют 2 способа регулирования параметров дуги с неплавящимся электродом при действии возмущений в сварочном контуре: САР АРНД и САР АРП.

 

3.САР проплавлением при дуговой, плазменной и электронно-лучевой сварке.

Качество сварного соединения обуславливается его механическими и коррозионными свойствами, зависящими от геометрических размеров и формы сварного шва. Стабилизация геометрических размеров шва способствует повышению качества сварного соединения. При сварке материалов, склонных к закаливанию или к образованию горячих или холодных трещин важным фактором является также поддержание заданного термического цикла в процессе сварки, обеспечивающего необходимую скорость охлаждения металла. Только при этом условии можно получить требуемые структуру шва и околошовной зоны, т.е. качество проплавления.

Наиболее применяемым способом оценки качества проплавления является введение в САР обратной связи по температуре металла сварочной ванны или ОШЗ. Температура измеряется специальными бесконтактными датчиками, действие которых основано на измерении интенсивности излучения с поверхности сварочной ванны.



 

Способы измерения качества проплавления.

1. Электродуговая сварка

а) со стороны дуги

Фс – интенсивность светового потока

 

1 – лампа накаливания;

2 – линза стеклянная (фокусирующий элемент);

3 – светофильтры;

4 – фотоэлемент.

СГ – сварочная горелка;

МИС – моделирующий источник света;

ФП – фотоприемник.

 

Uфп = f(Фс);

Фс ≡ В.

В↑ Фс ↑; В↓ Фс

 

Лучи подающие на СВ отражаются и их принимает ФП, т.к. СВ блестящая, а те лучи, которые падают на металл поглощаются им, поэтому Uфп является функцией от ширины ванны В.

б) с обратной стороны шва

b – ширина обратного валика;

Uфп = f(b);

b↑ Uфп ↑; b↓ Uфп↓.

2. Плазменная сварка

а) измерение параметров плазменного факела с помощью ФП

Uфп = f(Ф)

б) измерение параметров факела по разности потенциалов между свариваемым изделием и искусственно вводимой под деталь контактной подложкой

 


Лекция №15

При наличии информации о качестве проплавления, получаемую с помощью вышерассмотренных способов измерения качества проплавления, для построения САР в каждом конкретном случае необходимо правильно выбрать регулирующее воздействие. Это может быть один параметр: сварочный ток, скорость сварки, амплитуда поперечных колебаний электрода, скорость подачи электродной проволоки. В более сложных случаях требуется комбинированное регулирование: ток – скорость сварки, скорость подачи электрода – длина вылета, ток – амплитуда поперечных колебаний и т.д. При выборе регулирующего воздействия необходимо всесторонне проанализировать его влияние на качество сварного соединения – форму шва, структуру металла, зону термического влияния.

 

3. Типовые схемы САР проплавления

3.1 САР проплавления с воздействием на питающую систему

 

В качестве датчиков проплавления в данной схеме используется чувствительный элемент – фотоприемник, в качестве фотоэлемента которого могут быть использованы фотосопротивления, фотодиоды, фототриоды, фотоумножители (это полупроводниковые элементы, функционирование которых зависит от наличия или отсутствия освещенности).

На практике хорошо зарекомендовали себя фотодиоды типа ФД германиевого и кремниевого исполнения. Это связано с их высокой термостабильностью. Температурным влиянием можно пренебречь.

 

Измеряем обратный валик.

Uфп = f(b),

Uфп = f1(Ф),

Uфп = f2(b),

Ф = f3(b),

ε → 0,

Ф – световой поток.

3.2 САР проплавления с воздействием на пространственное положение дуги

 

САР данного типа используют при сварке СО2 поворотных кольцевых труб с V- образной разделкой кромок.

ЧР – червячный редуктор (переводит вращательные движения в поступательные);

ПК – профилированный кулачок, вращающийся вокруг своей оси;

УМ – усилитель мощности;

УН – усилитель напряжения

А – амплитуда колебаний.

 

 

ИО – привод подачи

Пространственное положение дуги изменяют, вводя поперечные колебания сварочной горелки СГ. ФП располагают внутри свариваемых труб и ориентируют на формируемый корень шва. При отклонении размера обратного валика от номинального в системе вырабатывается сигнал рассогласования ε = UФПзад.– UФП, который после усиления в блоках УН и УМ, фактически образующих регулятор, приводит в движение двигатель ДВ2. Последний через редуктор g2 перемещают в вертикальном направлении профилированным поворотным кулачком ПК и изменяют тем самым амплитуду колебаний А сварочной горелки (СГ) как функцию сигнала рассогласования ε. С увеличением проплавления данная САР также увеличивает амплитуду колебаний А, что приводит к рассредоточению теплового потока от дуги на большей площади свариваемых кромок, в результате чего проплавление стыка возвращается к заданному значению. Механические устройства, обеспечивающие колебания сварочной горелки могут быть заменены магнитными.

 

3.3 САР проплавления при ЭЛС с помощью эмиссионного датчика. ,

 

Для регулирования проплавления при ЭЛС применяют замкнутые САР тока пучка на частоте пиков напряжения вторичной эмиссии.

Принцип действия системы предусматривает улучшение формирования шва путем исключения взаимодействия электронного луча с парами металла, выделяемыми из сварочной ванны.

Максимум напряжения вторичной эмиссии наблюдается в момент, когда плотность паров металла максимальная и в большей степени оказывается влияние и взаимодействие с электронами пучка на возникновение пор и раковин. В это время электронная пушка ЭП запирается и, таким образом, исключается взаимодействие паров с лучом. После эвакуации паров из зоны сварки напряжение вторичной эмиссии уменьшается до нуля и процесс проплавления повторяется.

Uд ↑ Uмод ↑ – ЭП запирается;

Uд ↓ Uмод ↓ – ЭП открывается;

Uд → max, Uмод → max – ЭП запирается;

Uд → 0, Uмод → 0 – ЭП открывается;

ЗП – запирающие пластины;

УА – ускоряющий анод;

К – катод;

ФС – фокусирующая система;

Д – датчик вторичной эмиссии.

 

Лекция № 16

Uдз=Umax – напряжение вторичной эмиссии

С помощью рассмотренной САР ЭЛС осуществляется импульсный режим сварки.

При этом вместо установки регулируемых параметров вручную в соответствии с найденными экспериментальными значениями САР ЭЛС автоматически настраивается на автоматическую частоту прерывания по частоте пиков Uд.

При этом улучшаются условия формирования сварного шва.

 

4 САР контактной сварки

Основное требование к САР контактной сварки – высокое быстродействие. САР должна в течение короткого промежутка времени (сотые доли секунды и менее) измерить регулируемую величину и сформировать регулирующее воздействие, стабилизирующее параметры режима контактной сварки. Реально такую возможность имеют электронные и электрические средства, на базе которых реализуется САР контактной сварки.

В зависимости от регулирующего воздействия САР контактной сварки делятся на 2 большие группы:

4.1 САР с электрическими параметрами режима сварки (ток сварки, мощность сварки, напряжение на электродах).

4.2 САР физическими параметрами режима сварки (сопротивление детали Rдет, перемещение Δ, tошз (tэл)).

 

4.1.1. САР сварочного тока

Iсв является одним из основных параметров, характеризующих режим контактной сварки. Iсв может изменяться в процессе сварки под действием ряда возмущений: колебание напряжение сети Uс, внутреннее сопротивление ИП Zв, изменение сопротивления деталей Rд. Для стабилизации тока сварки на заданном уровне используют регулятор тока сварки типа РТС (регулятор тока сварки).

Iупр – ток управления;

ТТ – трансформатор тока;

СТ – сварочный трансформатор;

ПР – прерыватель.

Структурная схема

ТТ представляет собой измерительный трансформатор, предназначенный для измерения электрического тока в токоведущих цепях, может устанавливаться как в первичную, так и во вторичную обмотку СТ.

За счет корректировки напряжения U изменяется или прерывается с помощью прерывателя (ПР) протекание тока управления (Iу) первичной обмотки сварочного трансформатора (СТ), что в конечном итоге приводит к изменению или прерыванию сварочного тока вторичной обмотки.

При достижении размеров литого ядра заданных значений, ток сварки IсвТ становится равным току сварки заданному IсвЗ (т.е. IсвТ = IсвЗ). В этом случае прерыватель (ПР) отключает первичную цепь сварочного трансформатора (СТ) от напряжения прерывая процесс сварки во вторичной цепи.

 

4.1.2 САР напряжения на электродах

Для стабилизации напряжения на электродах может быть использована схема аналогичная рассмотренной выше. Для этого в качестве измерительного устройства выступает не ТТ, а вольтметр, зажимы которого подключаются к сварочному электроду.

Сигнал с вольтметра аналогично предыдущей схеме поступает на один вход схемы сравнения, на другой вход которой поступает электрический сигнал соответствующий заданному значению напряжения на электродах. В остальном работа системы аналогична вышерассмотренной.

 

4.2 САР физических параметров контактной сварки

4.2.1. САР температуры ОШЗ tошз (tэл).

Размеры сварного соединения определяют температуру металла в зоне сварки. Однако непосредственно измерить температуру расплавленного металла ядра в процессе сварки невозможно. При выполнении ряда условий температура и размеры литого ядра можно оценить по температуре контакта «электрод-деталь», измеренную в зоне данного контакта.

При достижении заданной температуры на поверхности детали, определяемой экспериментально происходит выключение Iсв. Работа системы аналогична работе системы РТС. Только вместо сигнала пропорциональному сварочному току измеряются сигналы пропорциональные температуры контакта или ОШЗ. В силу влияния ряда существенных недостатков, связанных с искажением информации о температуре контакта из-за влияния состояния поверхности свариваемых деталей, размеры электродов и степень их охлаждения, параметров окружающей среды – влажности, запыленности и т.д. и т.п. (кислотные, щелочные, холодные, горячие среды).

Методы регулирования по температуре нашли ограниченное применение на производстве.

4.2.2 САР перемещения электродов под действием теплового расширения металла Δэл.

Между перемещением электродов и размерами литого ядра существует взаимосвязь, которая используется при построении САР.

Приращение толщины детали Δ от нагрева может составлять 8-10% суммарной толщины свариваемых деталей. Перемещение Δэл вызывает перемещение ΔS подвижного электрода сварочной машины.

 

ΔS – перемещение электрода;

ИДП – индукционный датчик перемещения;

Uвых = f (Δ S)

при Δ = 0, Uвых = 0.

До сварки ИДП находится в равновесном состоянии, т.е. I1 = I2.

В исходном состоянии, когда сварки нет

I1 = I2; I1 – I2 = 0.

В процессе формирования литого ядра засчет расширения металла заготовок (деталей) происходит перемещение подвижного электрода на величину Δ, сопровождающееся одновременным перемещением штока, жестко связанного с подвижным электродом. Перемещение штока приводит к изменению магнитного сопротивления обмоток W1 и W2 и как следствие к изменению тока I1 и I2. В результате равновесие ИДП характеризующееся Uвых = 0 нарушается и приводит к появлению на выходе ИДП некоторого сигнала Uвых ≠ 0 и пропорционального величине перемещения подвижного электрода ΔS.

 

 


Лекция № 17

 

Структурная схема САР перемещения

ε = Ug3 – UgT → 0.

 

4.3 САР частоты пульсации (разрыва жидких перемычек)

Разрывы перемычек жидкого металла при оплавлении вызывают пульсации сварочного тока.

С увеличением уравнения пульсации при сварке создаются более благоприятные условия для формирования сварных соединений. Это позволило рекомендовать частоту пульсаций fижп как обобщенный параметр, характеризующий качество процесса оплавления.

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...