Главная  Отклонение сварного шва 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

отклонение сварного шва

В производственных условиях на определенные части оборудования, с помощью которого осуществляется определенный технологический процесс сварки, воздействуют различные внешние факторы - возмущения. К возмущениям относятся изменения напряжения питающей сети и моментов нагрузки на валах приводов, отклонения давления в пневматической или гидравлической системах контактных машин и другие факторы. Возмущения вызывают изменения номинальных параметров режима сварки и, как следствие, отклонения параметров сварного шва. В зависимости от свойств оборудования и возмущений, отклонения номинальных параметров сварного соединения могут оказаться больше или меньше допустимых. Методика определения величин отклонений номинальных параметров режима сварки и сварного шва, вызвнных действием возмущений, разработана с достаточной полнотой для авгома1ической сварки дугой непрерывного действия. Основополагающие труды в этой области принадлежат советским ученым: акад.АН СССР Б. Е, Патону и акад. АН ССР В, К. Лебедеву [9]; д-м техн. наук Г. М. Кас-пржаку и И. Я. Рабиновичу [12)

0Б1ДИЕ СВЕДЕНИЯ

Источник - автомат - дуга ~ шов образуют замкнутую динамическую систему (система И-А-Д-Ш). Ои]ибки регулирования системы И-А-Д-Ш, т. е. отклонения параметров сварного шва, обусловленные воздействием возмущений, рассчитывают по передаточным функциям, полученным из структурных схем. Структурные схемы системы И-А-Д-Ш представляют собою упрощенные математические модели процесса регулирования. Эги модели, несмотря на упрощения, позволяют с приемлемой для практики точностью рассчитать статические и динамические ошибки системы. Характер модели определяется в основном устройством дугового автомата. В данной главе рассмотрены только универсальные дуговые автоматы, предназначенные для сварки в нижнем положении Такие автоматы широко применяются как в нашей стране, так и за рубежом.

Все многообразие реальных модификаций универсальных дуговых автоматов не зависимо от конструктивного исполнения может быть сведено к регуляторам трех основных типов: 1) механический регулятор дугового промежутка (МРДП) - автомат для сварки неплавящимся электродом без искусственных обратных связей; 2) автомагический регулятор дуги с саморегулированием (АРДС) - автомТ с постоянной скоростью подачи электродной проволоки и 3) автоматический регулятор напряжения дуги (АРНД) - автомат для сварки неплавящимся электродом G искусственной обратной связью по напряжению дуги.

Широко распространенное мнение о том, что к регуляторам типа АРНД относятся автоматы для сварки плавящимся электродом с обратной связью по ка-пряжению дуги (например, АДС-1000) неверно, При сварке плавящимся электродом всегда имеет место саморегулирование дуги, поэтому такие автоматы относятся к сложным системам: АРНД -j- АРДС. Описание свойств сложных систем в задачу настоящего издания не входит.



СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ОСНОВНЫХ ТИПОВ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ДУГОВЫХ АВТОМАТОВ

Структурные схемы И-А-Д-Ш с МРДП (рис. 1), АРДС (рис. 2) и АРНД (рис. 3) составлены в отклонениях. Это позволяет линеаризовать систему и получить достаточно простые расчетные выражения. С этой же целью в регуляторе типа АРНД пренебрегают зоной нечувствительности сервомеханизма (звено XIV, рис. 3), так как ее значение обычно не превышает 0,1 В


hen-О

МРДП

Услодные

задающее устройстдо

звено

Дуга

и %

ф- азмущение

I

реапьные органы системы И-А-Л-т

Рис. 1, Струкгурнам схема МРДП

Ги5 + /

ThS4

Сдариоа шод

Источник питаний дуги

7.5 + )

Все три регулятора, аи-сущесшу, представляют сибию системы стабилизации, в соответствии с чем отклонения управляющих воздействий: внешней составляющей длины /двн дуги (МРДП, рис. 1). скорости UiiH подачи электродной проволоки (АРДС, рис. 2) и напряжения г/дн дуги (АРНД, рис 3) - приняты равными нулю.В МРДП регулирование осуществляется с помощью естественной отрицательной обратной связи по скрытой составляющей длины /дс дуги; в АРДС - с помощью естественной отрицательной обратной связи по скорости v- плавления электродной проволоки; в АРНД - с помощью искусственной отрицательной обратной связи по напряжению д дуги.

Кроме этого, в АРДС и АРНД дополнительное регулирование происходит в результате действия естественных местных отрицательных обратных связей: в АРДС -по скрытой составляющей длины /дс дуги и скорости Уэв плавления электродной проволоки, вызванной отклонением длины вылета; в АРНД - в ре-з>льтате действия скрытой составляющей длины /дс дуги.

На всех структурных схемах полные (суммарные) отклонения длины дуги, напряжения дуги, тока дуги, скорости плавления электродной проволоки, глубины провара и икс параметра шва обозначены соответственно через /д, Ид, /д, Уэ, hn и Хщ. Под икс параметром шва подразумевается любой параметр сварного шва, количественная связь которого с отклонениями Ыд, 1д и Dec может быть описана апериодическим звеном, например, ширина шва высота усиления, площадь проплавления, содержание легирующего элемента в шве.

JVH/

с,ч LS+ 1

АРДС

1 Хст

Луга

Усповные оВазначения:

задающее \ J~ устройстдо

- sSeno

возмущение

-реапьные органы системы

И-А-Д-Ш

2гсс

Источник T s + I

питания L-i --,---1

буги

гт

CSapHoU uioS

ixcc

TxS + 1

Рис. 2. Структурная схема АРДС

TxS + 1

Подробное описание передаточных функций всех звеньев структурных схем МРДП, АРДС и АРНД приведено в табл. 1. В табл. 1 под икс параметром (.чвенья XV, XVI, XV ), в качестве примера, рассмотрено содержание хрома в шве при наплавке под керамическим флюсом.

На всех структурных схемах МПИ -- механизм перемещения изделия. В структуре АРДС (см. рис. 2\ МПЭП - механизм подачи электродной проволоки, V - относительная скорость плавления торца электродной проволоки. Все данные о возмущающих воздействиях приведены в табл. 2.

S(Tc S*J)

АРНД

Дуга L

Условные обозначения: (У-*- задающее устройство Н \- звено

возпущение

f 1- реальные органы I----J- сцстепы И-А-Д-Щ

Рис. 3. Структурная схема АРНД

Сварной шов

TncS+1

Источник питания дуги

>хее

2Q7 W



1. Передаточные функции, коэффициенты передачи и постоянные времени звеньев структурных схем И-А-Д-Ш с МРДП, АРДС или АРНД

звена

Передаточная функция

Статическая характеристика

Коэффициент передачи. Обозначение, .чазванне, физический смысл, диапазон возможных значений и размерность

- коэффициент напряжения дуги.

Характеризует зависимость отклонения напряжения дуги от отклонения длины дуги. Численно равен градиенту столба дуги, = 0.8*3.5 В-мм~*

Постоянная времени. Обозначение, название, физический смысл, диапазон возможных значений и размерность

- коэффициент напряжения дуги

по току. Характеризует зависимость напряжения дуги от тока дуги.

k = -240,1 В-А- дт

Гд - постоянная времени дуги. Характеризует инерционность изменения напряжения дуги при мгновенном изменении тока дуги, обусловленную природой тепловых и электромагнитных процессов, происходящих в самой дуге.

Гд = 2,5- 10-*ф5- 10-3 с

ft ia

s: a.

3 a

§

nc + 1 для сварочного трансформатора или выпрямителя

722 + Tjs + 1

для сварочного генератора


пс - коэффициент питающей системы.

Характеризует влияние ВАХ источника на величину отклонения тока дуги, обусловленную отклонением напряжения дуги

== - (0,1еЗЗ) А-В-

Т - постоянная времени питающей системы. Характеризует инерционность изменения тока источника питания при мгновенном изменении напряжения дуги, обусловленную природой электромагнитных процессов, происходящих в сварочном трансформаторе или выпрямителе. Т = 2-10- ©30- 1(Г с

цв 1 2 ~ постоянные времени цепи возбуждения и якорной цепи сварочного генератора. Характеризуют то же, что Т, но для сварочного генератора.

- коэффициент приведения напряжения сети к току дуги. Характеризует влияние изменения напряжения сети на величину отклонения тока дуги

Tjj - см, звено III

ЯЯЙЕЯ

v-f 1

k , - коэффициент глубины провара гн

по напряжению дуги. Характеризует отклонение напряжения дуги на изменение глубины провара.

10- мм- В-

Г - постоянная времени проплавле-

яия изделия. Характеризует инерционность изменения глубины провара при мгновенном изменении напряжения дуги, обусловленную природой теплофизиче-ских процессов, происходящих в сварочной ванне.

1.4 с

о о-

о с

к. - коэффициент глубины провара

по току дуги. Характеризует влияние отклонения тока дуги на изменение глубины провара.

7-10-в.12- 10- мм-А-

- постоянная времени проплапле-

ння изделия. Характеризует инерционность изменения глубины провара при мгновенном изменении тока дуги, обусловленную природой теплофизических процессов, происходящих в сварочной ванне.

Т = 1-10г1*&1,4 с


fej, - коэффициент длины дуги по глубине провара. Характеризует влияние смещения поверхности сварочной ванны, обусловленное изменением глубины провара и толщины прослойки жидкого металла под дугой, на отклонение скрытой составляющей длины дуги.

0.6© 1,8

гсс коэффициент глубины провара по скорости сварки. Характеризует зависимость глубины провара от скорости сварки, обусловленную изменением погонной энергии дуги

-2- Ю*© -2,5- lO-i с

- постоянная времени проплавле-ния изделия. Характеризует инерционность изменения глубины провара при мгновенном изменении скорости сварки, обусловленную природой теплофизических процессов, происходящих в сварочной ванне.

Ы0~1©1.4 с



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

© 2011 - 2020 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено