Назад: 5.5 Переходные процессы в системе «электрод-деталь-источник питания»

Глава 6 САУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

6.1 Системы автоматического регулирования вылета электрода

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].

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.

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

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

тока в системе при возмущении по вылету электрода

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.

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.

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.

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

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

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.

Далее: 6.2 САР тока дуги с воздействием на питающую систему