close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5955

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5955
(13) C1
(19)
7
(51) B 23K 9/095
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА
ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ
(21) Номер заявки: a 19990955
(22) 1999.10.22
(46) 2004.03.30
(71) Заявитель: Государственное учреждение "Научно-исследовательский и
конструкторско-технологический
институт сварки и защитных покрытий с опытным производством" (BY)
(72) Авторы: Цыганов Валерий Анатольевич; Шелег Валерий Константинович;
Рагунович Сергей Петрович; Торпачев
Сергей Петрович; Аполоник Сергей
Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
учреждение "Научно-исследовательский
и конструкторско-технологический институт сварки и защитных покрытий с
опытным производством" (BY)
(57)
Способ регулирования процесса электродуговой сварки посредством регулирующего
сигнала, сформированного на основе сравнения действующих и предварительно установленных эталонных значений параметров режима сварки, отличающийся тем, что в качестве параметров режима сварки используют статистические моменты мощности
сварочной дуги k-го порядка, где k = 1,2,3, и частоту пульсаций мощности сварочной дуги, в качестве регулирующего сигнала используют детерминированный сигнал мощности
сварочной дуги, пульсационные параметры которого устанавливают по значениям параметров, вычисляемым в соответствии с выражениями:


 2 − X k , n  X эт
X рег
k , n +1 =
n
 k , n +1 ,

X
k
,
n


BY 5955 C1

ν n  эт

 ν n + 1 ,
ν рег
n +1 =  2 −
ν эт
n 

где X - относится к статистическим моментам мощности сварочной дуги,
ν - относится к частоте пульсаций мощности сварочной дуги,
Фиг. 1
BY 5955 C1
n - порядковый номер временного интервала,
рег - относится к значениям параметров регулирующего процесс сварки сигнала,
эт - относится к эталонным значениям параметров режима сварки,
действующие значения параметров режима сварки обозначены без указания верхнего индекса.
(56)
RU 2098246 C1, 1997.
RU 2079236 C1, 1997.
EP 0520893 A1, 1992.
WO 94/23882 A1.
US 4595820 A, 1984.
Изобретение относится к технологии получения соединений с использованием электродуговой сварки, в частности к дуговой сварке плавящимся электродом, и может найти
применение в сварочном производстве, а также в тех областях народного хозяйства, где
используются различные виды электродуговой сварки.
Известен способ управления дуговой сваркой плавящимся электродом, при котором
предварительно выводят для режимов сварки регрессионные уравнения изменения среднего электросопротивления и электрической мощности в период горения дуги и управляют процессом сварки таким образом, чтобы при задаваемой величине сварочного тока
среднее электросопротивление и электрическая мощность не превышали значений, определенных по регрессионным уравнениям [1].
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при
использовании данного способа регулирования, относится то, что не обеспечивается достаточная стабильность процесса из-за пульсаций электросопротивления и мощности сварочной дуги, отклонения которых от определенного уровня в процессе регулирования могут
сопровождаться такими дефектами, как непровар или ослабление корня сварочного шва.
Наиболее близким, принимаемым за прототип, является способ регулирования дуговой сварки плавящимся электродом, в котором задают эталонные значения параметров
режима, корректируют законы изменения эталонных значений с учетом реального процесса, после чего в процессе сварки в каждый момент времени фиксируют мгновенную
мощность дуги и по отклонению этого параметра от заданного значения регулируют процесс сварки [2].
Недостатком данного способа является то, что при его реализации не исключена возможность выхода параметра режима из заданной области значений мгновенной мощности
дуги, поскольку существующее конечное время сравнения значения мгновенной мощности с эталонным значением в аналоговом блоке и конечное время запаздывания блока
управления и регулирования процесса по мгновенной мощности может привести не к
уменьшению, а к увеличению мгновенного отклонения параметра процесса от эталонного.
Поскольку область мгновенных значений мощности дуги, в которой процесс сварки стабилен, мала, отклонения мгновенной мощности выше заданных приводят к нестабильности процесса, сопровождающейся как взрывообразным испарением металла при разрыве
перемычки, так и его повышенным разбрызгиванием.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение стабильности процесса
сварки и качества сварных соединений и изделий, получаемых способами электродуговой
сварки, в частности, при дуговой сварке металлов плавящимся электродом (за счет учета и
регулирования вольтамперных характеристик дуги, что позволяет в реальных условиях
процесса получать оптимальное соотношение сил, действующих на каплю, и ее теплосодержание).
2
BY 5955 C1
Сущность изобретения заключается в том, что способ регулирования процесса электродуговой сварки плавящимся электродом позволяет учитывать изменяющиеся в процессе
сварки параметры режима и корректировать их в соответствии с эталонными значениями,
а выбор в качестве параметров режима статистических моментов мощности сварочной дуги
дает возможность точного энергетического регулирования процесса сварки, в частности,
при дуговой сварке плавящимся электродом - регулирования образования капли определенного размера, ее отрыва от электрода и взаимодействия со сварочной ванной, что повышает стабильность горения дуги, процесса переноса металла в ней, а следовательно, и
качество сварного соединения.
Технический результат достигается тем, что в способе регулирования процесса электродуговой сварки перед ее проведением определяют законы изменения во времени эталонных параметров режима, а процесс регулируют с помощью 3-х статистических
моментов и частоты пульсаций мощности дуги, определяемых в достаточно малом интервале времени и учитывая их отклонения на следующем интервале времени посредством
детерминистического задания сигнала мощности в процессе. Вследствие учета отклонений статистических параметров режима от эталонных и детерминистического задания
сигнала мощности дуги в процессе электродуговой сварки на основе трех статистических
моментов и частоты пульсаций происходит точное регулирование статистического поля
мощности дуги процесса сварки, сопровождающиеся повышением стабильности горения
дуги, уменьшением разбрызгивания металла, дефектов сварного шва.
На фиг. 1 представлена модель элементарного акта пульсации мощности дуги относительно среднего значения мощности P( t ) во времени, на фиг. 2 - блок-схема устройства
для осуществления способа.
В элементарном акте пульсации (фиг. 1) существует четыре степени свободы изменения мощности: величины положительных P1 и отрицательных Р2 отклонений мощности от
среднего значения, а также времена длительности положительных τ1 и отрицательных τ2
отклонений. Для нахождения указанных средних величин в интервале времени Т справедлива система четырех уравнений:
1
τ1 + τ 2 = ;
ν
1
1
(P1τ1 − P2 τ 2 ) =
τ1 + τ 2
T
1
1
2
2
(P1 τ1 + P2 τ 2 ) = X 2 =
τ1 + τ 2
T
1
1
3
3
(P1 τ1 + P2 τ 2 ) = X 3 =
τ1 + τ 2
T
a +T
∫ [P(t ) − P ]⋅ dt = 0;
a
2
a +T
∫ [P( t) − P ] dt = P
2
− P2;
(1)
a
3
a +T
∫ [P( t ) − P ] dt = P
3
− 3P P 2 + 2 P 3 ,
a
где ν - частота импульсов; P = X 1 =
1 a+T
P( t )dt - начальный момент первого порядка;
T ∫a
Х2, P 2 , Х3, P 3 - центральные и начальные моменты случайного поля мощности P(t) второго и третьего порядка, соответственно.
Параметры задаваемого сигнала мощности дуги в процессе регулирования сварки на основе трех статистических моментов X1, X2, Х3 и частоты ν пульсационного поля мощности:

X k ,n  эт

X
X рег
, k = 1,2,3;
k , n +1 =  2 −
эт  k , n +1
X
k
,
n



ν n  эт
ν рег
n +1 = 
 2 − ν эт ν n +1 .
n 

3
(2)
BY 5955 C1
Индексы: k - порядковый номер статистического момента; n - порядковый номер временного интервала; рег - относится к параметрам регулирующего процесс сварки сигнала; эт относится к эталонным параметрам режима сварки. Пульсационные параметры задаваемого сигнала мощности дуги в процессе сварки Р1, P2, τ1, τ2, рассчитываемые с использорег
ванием параметров X рег
k ,n +1 , ν n +1 , находятся из решения системы уравнений (1):
1
2

2

X 32 
X 32

 − 1 X 2 ; P2 = P1 −1X 2 ;
P1 = 1 + 3 ± 1 +
3 
 X2

 2X 2 


(3)
−1
 
2
2
2


X
X  
P τ

τ1 = ν ⋅ 2 + 33 ± 1 + 33  − 1  ; τ 2 = 1 1 ,
X2
X2
 2X 2   
 

где знак "-" берется при Х3<0, знак "+" при Х3>0.
Способ регулирования процесса электродуговой сварки осуществляют следующим
образом (фиг. 2). Перед проведением сварки определяют эталонные законы изменения параметров режима сварки Х1э, Х2э, Х3э, νэ и задают в блоке 1 (ЭВМ). В начале процесса
сварки на протяжении нескольких периодов времени Т на основе эталонных параметров
режима в блоке 1 задают сигнал мощности, с помощью блока 2 (цифро-аналоговый преобразователь), источника 3 и регулирующего элемента 4 устанавливают сигнал в электрической цепи со сварочной дугой 5. Действующие реализации тока и напряжения дуги 5
считывают с помощью блока 6 (аналого-цифровой преобразователь) и передают в блок 1,
где перемножением мгновенных значений тока и напряжения определяют действующую
реализацию мощности дуги P(t), изменение параметра режима X1(t) и относительно него
определяют действующие на сварочной дуге значения параметров режима Х1,n, X2,n, X3,n,
νn в n-ом интервале времени Т. Элемент 7 (шунт) служит для измерения реализации тока
на дуге. Затем в блоке 1 с помощью формул (2) проводят сравнение действующих на сварочной дуге значений параметров режима с эталонными и вычисляют параметры
рег
рег
рег
X1рег
,n +1 , X 2 ,n +1 , X 3,n +1 , ν n +1 регулирующего процесс сварки сигнала. По формулам (3) в блоке 5
определяют пульсационные параметры P1, P2, τ1, τ2 регулирующего сигнала на (n + 1)-ом
временном интервале Т, который затем с помощью блока 2, источника 3 и регулирующего
элемента 4 устанавливается в цепи со сварочной дугой 5. Далее процесс определения действующих значений параметров режима сварочной дуги на (n + 1)-ом временном интервале
с формированием регулирующего сигнала мощности на (n + 2)-ом временном интервале
повторяется. Формирование регулирующего процесс сварки сигнала мощности с использованием формул (2) в виде детерминированного сигнала приводит к плавному изменению параметров режима сварки, а использование в качестве параметров режима трех
статистических моментов и частоты пульсации мощности дуги с большой точностью определяют статистическое поле мощности сварочной дуги. Два последних обстоятельства
приводят к повышенной стабильности горения дуги и изменению ее электрических параметров в процессе электродуговой сварки, что сопровождается улучшением качества
сварного соединения. Таким образом, по результатам сравнения действующих значений
регулирующих параметров с эталонными параметрами режима в блоке 1 с помощью блока 2, источника 3 и регулирующего элемента 4 устанавливается требуемый сигнал мощности
на дуге. Назначение регулирующего элемента 4 заключается в возможности осуществления быстрого изменения мощности в нагрузке, которая не может быть обеспечена источником 3. Непременное условие регулирования элемента 4 заключается в том, что источником 3 устанавливают значения мощности заведомо большие максимального значения
мощности дуги.
4
BY 5955 C1
Источники информации:
1. Заявка JP, 6030815, В 23 К 9/173, 1994.
2. Патент RU 2098246, В 23 К 9/095, 1997.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
133 Кб
Теги
by5955, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа