Автоматизация процесса сварки неплавящимся электродом

116.

САУ параметров дуги при сварке неплавящимся электродом

118.

119.На практике используют два способа регулирования параметров дуги с неплавящимся электродом при действии возмущений в сварочном контуре: с помощью САР напряжения и длины дуги (системы типа АРНД) и с помощью автоматических регуляторов параметров питающей системы (регуляторы типа АРП).

120.АРНД представляет собой замкнутые САУ с воздействием на пространственное положение электрода относительно поверхности изделия. Принцип построения АРНД основан на использовании функциональной зависимости U_д = f(ℓ_д) при небольших отклонениях длины дуги: ℓ_д. = (U_д – U_к+а)/k_д.

121.Функциональная схема системы АРНД (рис.6.3) состоит из сварочного контура «источник питания – дуга – сварочная ванна» и внешнего регулятора.

122.

123.

124.

125.Рис. 6.3. Функциональная схема АРНД при дуговой сварке неплавящимся электродом

126.

127.В состав регулятора напряжения дуги входят: суммирующее устройство Σ; усилитель по напряжению 1 и мощности 2; исполнительное устройство – двигатель М и редуктор 3; тахогенератор ТГ. В суммирующем устройстве системы управления текущее напряжение дуги U_д сравнивается с заданным (уставкой) U_з, и разность этих напряженийDU_д = U_з – U_д усиливается в блоках 1 и 2 по напряжению и мощности. Усиленный по мощности сигнал питает исполнительный двигатель М, который через редуктор 3 обеспечивает вертикальное перемещение сварочной горелки 4 до устранения рассогласования между U_д и U_з, т.е. до DU_д → 0. Для лучшего демпфирования системы при обработке различных возмущений по длине дуги в ней используется скоростная ОС, которая реализована на тахогенераторе ТГ.

128.В промышленности внедрены АРНД непрерывного и дискретного действия. Точность стабилизации напряжения дуги у систем непрерывного типа выше, чем у систем релейного типа. Она составляет 0,1-0,15 В при напряжении дуги 8-24 В. Релейные АРНД конструктивно проще непрерывных, однако применение в них релейных усилителей усложняет динамический расчет регулятора. Для расчета используются точные и приближенные методы исследования динамических характеристик замкнутых систем регулирования.

129.

130.

131.

132.

133.

134.

135.

136.

137.

Система автоматического регулирования вылета электрода.

139.

Системы автоматического регулирования вылета электрода

141.

142.При сварке плавящимся электродом системы АРНД и АРДС (раздел 4.3) не отрабатывают возмущений по вылету электрода. В то же время при автоматической сварке на повышенных плотностях тока вылет электрода является одним из важнейших параметров режима, поскольку от его величины зависят энергетические характеристики, стабильность и характер переноса электродного металла. Чаще всего возмущения по вылету электрода являются причиной нарушения установленных параметров режима при непрерывной многопроходной сварке, сварке кольцевых швов, расположенных в вертикальной плоскости и имеющих радиальные биения вследствие неточности подготовки и сборки изделий [7].

143.Основное влияние вылета на энергетические характеристики сварочного контура состоит в том, что изменение вылета сопровождается таким перераспределением выделяемой тепловой мощности между активным пятном на электроде и его вылетом, что сумма их остается примерно постоянной. С увеличением вылета электрода ток дуги уменьшается, что приводит к уменьшению глубины проплавления и доли основного и электродного металла в сварном соединении.

144.Функциональная схема системы автоматического регулирования вылета (АРВ) показана на рис.6.1,а.

145.

146.

147.

148.Рис. 6.1. Система АРВ: а – функциональная схема; б – принцип стабилизации

149.тока в системе при возмущении по вылету электрода

150.

151.Сигнал, пропорциональный току дуги U_ш, снимается с шунта R_ш и сравнивается в блоке сравнения БС с напряжением уставки U_з. Разность ΔU = (U_ш – U_з) усиливается по напряжению и мощности усилителем-преобразователем УП и поступает на двигатель M_l. Последний через редуктор q₁, изменяет положение токоподводящего узла ТП (вылет ℓ_в) до тех пор, пока при действующих возмущениях напряжения U_ш = kI, пропорциональное току дуги, не сравняется с напряжением уставки U_з), с помощью которой задается рабочий ток дуги. Для перемещения электродной проволоки со скоростью V_п служит двигатель М₂ с редуктором q₂.

152.Для расчета систем АРВ необходимо знать зависимость падения напряжения на вылете электрода, которое зависит от величины проходящего по нему тока, его длины и химического состава.

153.В работе [7] показано, что относительно возмущения ∆ℓ̃_в система АРВ обладает астатическим законом регулирования из-за астатизма передаточной функции в приводе регулятора, так как ошибки по ∆ũ и ∆ĩ равны нулю.

154.Принцип стабилизации тока в системе АРВ при возмущении по напряжению сети ∆ũ_с показан на рис.6.1,б.

155.Установившийся режим работы определяется пересечением внешней характеристикой источника питания 1 и кривой устойчивой работы системы АРДС – 2. Статические ошибки в системе АРВ по напряжению дуги ∆U_д при ступенчатом изменении вылета электрода ∆ℓ̃_в не равно нулю, а статическая ошибка по току ∆I = 0, так как этот параметр в системе АРВ регулируется по астатическому закону

156. При сварке плавящимися электродами в среде защитных газов, когда применяются источники питания с внешними характеристиками, близкими к жестким, возмущения по вылету в первую очередь влияют на ток дуги, а статические ошибки по напряжению стремятся к нулю.

157.

158.

159.

160.