Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди
Разработана двухпостовая установка для ТИГ сварки меди в гелии, состоящая из основного блока (источника питания) и двух выносных блоков, питающихся напряжением 3X36 В и имеющих автономную систему охлаждения антифризом. Установка обеспечивает независимое друг от друга регулирование тока сварки каждог...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Назва видання: | Автоматическая сварка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102601 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди / Н.А. Грановский, В.В. Тимченко, В.М. Илюшенко, Г.А. Бутаков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 12 (656). — С. 37-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102601 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1026012016-06-13T03:02:01Z Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди Грановский, Н.А. Тимченко, В.В. Илюшенко, В.М. Бутаков, Г.А. Производственный раздел Разработана двухпостовая установка для ТИГ сварки меди в гелии, состоящая из основного блока (источника питания) и двух выносных блоков, питающихся напряжением 3X36 В и имеющих автономную систему охлаждения антифризом. Установка обеспечивает независимое друг от друга регулирование тока сварки каждого из двух постов, стабилизацию сварочного тока, надежное и быстрое возбуждение и стабильное горение дуги в гелии при сварке меди. The two-post machine has been developed for TIG welding of copper in helium atmosphere. The machine consists of the main unit, i.e. power supply, and two remote units powered from voltage of 3x36 V and having an independent antifreeze cooling system. In welding of copper, the machine provides independent regulation of the welding current for each post, stabilisation of the welding current, reliable and quick ignition of the arc, and its stable burning in helium. 2007 Article Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди / Н.А. Грановский, В.В. Тимченко, В.М. Илюшенко, Г.А. Бутаков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 12 (656). — С. 37-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102601 621.791.927.5 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Грановский, Н.А. Тимченко, В.В. Илюшенко, В.М. Бутаков, Г.А. Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди Автоматическая сварка |
| description |
Разработана двухпостовая установка для ТИГ сварки меди в гелии, состоящая из основного блока (источника питания) и двух выносных блоков, питающихся напряжением 3X36 В и имеющих автономную систему охлаждения антифризом. Установка обеспечивает независимое друг от друга регулирование тока сварки каждого из двух постов, стабилизацию сварочного тока, надежное и быстрое возбуждение и стабильное горение дуги в гелии при сварке меди. |
| format |
Article |
| author |
Грановский, Н.А. Тимченко, В.В. Илюшенко, В.М. Бутаков, Г.А. |
| author_facet |
Грановский, Н.А. Тимченко, В.В. Илюшенко, В.М. Бутаков, Г.А. |
| author_sort |
Грановский, Н.А. |
| title |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди |
| title_short |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди |
| title_full |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди |
| title_fullStr |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди |
| title_full_unstemmed |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди |
| title_sort |
двухпостовая установка для тиг сварки меди |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102601 |
| citation_txt |
Двухпостовая установка для ТИГ сварки меди / Н.А. Грановский, В.В. Тимченко, В.М. Илюшенко, Г.А. Бутаков // Автоматическая сварка. — 2007. — № 12 (656). — С. 37-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT granovskijna dvuhpostovaâustanovkadlâtigsvarkimedi AT timčenkovv dvuhpostovaâustanovkadlâtigsvarkimedi AT ilûšenkovm dvuhpostovaâustanovkadlâtigsvarkimedi AT butakovga dvuhpostovaâustanovkadlâtigsvarkimedi |
| first_indexed |
2025-07-07T12:33:01Z |
| last_indexed |
2025-07-07T12:33:01Z |
| _version_ |
1836991467713724416 |
| fulltext |
УДК 621.791.927.5
ДВУХПОСТОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТИГ СВАРКИ МЕДИ
Н. А. ГРАНОВСКИЙ, инж. (Приазов. гос. техн. ун-т, г. Мариуполь),
В. В. ТИМЧЕНКО, инж. (ГП «УкрНИИметаллургмаш», г. Славянск),
В. М. ИЛЮШЕНКО, Г. А. БУТАКОВ, кандидаты техн. наук
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Разработана двухпостовая установка для ТИГ сварки меди в гелии, состоящая из основного блока (источника питания)
и двух выносных блоков, питающихся напряжением 3 36 В и имеющих автономную систему охлаждения антифризом.
Установка обеспечивает независимое друг от друга регулирование тока сварки каждого из двух постов, стабилизацию
сварочного тока, надежное и быстрое возбуждение и стабильное горение дуги в гелии при сварке меди.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварка ТИГ, медь, гелий, импульсы
тока, силовой транзистор, дроссель, индуктивное сопро-
тивление, регулировка тока сварки, двухпостовой источник
питания
В современной технике изделия из меди и ее спла-
вов применяются при производстве кристаллиза-
торов установок электрошлакового переплава
(ЭШП), машин непрерывного литья заготовок и
др. Изделия больших габаритов целесообразно из-
готавливать в сварном варианте, что позволяет
экономить дорогостоящую медь. Для сварки меди
применяют различные способы — автоматичес-
кую сварку под слоем флюса [1], электрошлако-
вую [2], плазменную [3], а также сварку в среде
защитных газов — аргона, азота или гелия неп-
лавящимся вольфрамовым электродом (ТИГ) [4].
Сварку ТИГ целесообразно применять для
швов небольшой протяженности, при сварке изде-
лий сложной конфигурации, а также при соеди-
нении деталей небольшой толщины (до 12 мм).
Простота процесса сварки, возможность визуаль-
ного контроля делают этот процесс предпочти-
тельнее других способов. В то же время при свар-
ке ТИГ массивных изделий из меди необходим
предварительный подогрев, что снижает произ-
водительность процесса сварки. Повысить его эф-
фективность можно с помощью защитного газа —
азота или гелия. Однако в швах, выполненных
дуговой сваркой в азоте, часто наблюдаются поры
[5]. В связи с этим при изготовлении медных из-
делий применяют гелиево-дуговую сварку неп-
лавящимся вольфрамовым электродом. Промыш-
ленность не выпускает специализированного обо-
рудования для сварки неплавящимся (вольфрамо-
вым) электродом в гелии. На предприятиях для
этих целей обычно применяют оборудование,
предназначенное для аргонодуговой сварки (УПС
301, УДГУ 501), либо источники питания пос-
тоянного тока доукомплектовывают горелками
для сварки неплавящимся (вольфрамовым) элек-
тродом. Большие токи, необходимые при сварке
меди толщиной более 10 мм, вызывают необхо-
димость применения водоохлаждаемых горелок,
что не всегда возможно зимой в цехах, не име-
ющих отопления. Большие размеры свариваемых
деталей требуют создания оборудования, позво-
ляющего вести сварку на значительном удалении
от места подключения его к сети 380 В, при этом
необходимо обеспечить регулировку сварочного
тока дистанционно, непосредственно с места про-
ведения работ. Следует отметить, что кабель уп-
равления, соединяющий сварочный пост с источ-
ником питания, должен иметь по возможности
меньший диаметр по сравнению с силовым ка-
белем, быть легким и гибким, что важно при его
большой длине. В связи с изложенным выше ак-
туальной задачей является разработка установки
для гелиево-дуговой сварки меди, удовлетворя-
ющей перечисленным требованиям.
Описанная ниже установка предназначена для
приварки фланцев из меди толщиной 60 мм к
кристаллизатору ЭШП, имеющему толщину стен-
ки 30 мм. С целью ускорения работ по изготов-
лению кристаллизатора установка была выполне-
на по двухпостовой схеме, что позволяет вести
сварку одновременно в двух различных местах,
при этом достигается экономия энергоресурсов
на подогрев корпуса кристаллизатора как за счет
сокращения времени сварки, так и за счет уве-
личения тепловложения в кристаллизатор от двух
одновременно горящих сварочных дуг.
Установка имеет основной (рис. 1) и два вы-
носных блока (рис. 2), которые могут быть удалены
от основного блока на расстояние до 50 м каждый.
Основной блок (рис. 3) включает силовой свароч-
ный трансформатор, выпрямительный блок, два
дросселя, два токоограничивающих балластных ре-
зистора и вспомогательный трехфазный трансфор-
матор 380/36 В для питания цепей управления и
систем охлаждения выносных блоков.
© Н. А. Грановский, В. В. Тимченко, В. М. Илюшенко, Г. А. Бутаков, 2007
12/2007 37
Установка реализует принцип регулирования
тока за счет изменения индуктивного сопротив-
ления, включенного последовательно в сварочную
цепь. Оба выносных блока собраны по одной схе-
ме (рис. 4). Они имеют автономную систему ох-
лаждения антифризом, циркуляция которого осу-
ществляется центробежным насосом, приводи-
мым в движение двигателем М1. Последний также
приводит в действие вентилятор, продувающий
воздух через радиатор охлаждения.
В сварочную цепь последовательно включен
силовой транзистор VТ1, работающий в ключевом
режиме. Регулировка тока осуществляется изме-
нением частоты следования импульсов, отпира-
ющих транзистор, при этом изменяется индук-
тивное сопротивление дросселей.
Под стабилизацией тока Icт подразумевается
стабилизация усредненного интегрального значе-
ния импульсного тока сварки.
Для переменного синусоидального тока спра-
ведливо соотношение
ХL = 2πfL, (1)
где ХL — индуктивное сопротивление дросселя;
f — частота тока; L — индуктивность дросселя.
В случае импульсного тока для использования
формулы (1) необходимо разложить измеряемый
сигнал в ряд Фурье и определить составляющие
индуктивного сопротивления по каждой гармо-
нике отдельно. Очевидно, что при изменении час-
тоты следования импульсов индуктивное сопро-
тивление дросселя также будет изменяться, при-
чем при увеличении частоты Iст будет уменьшать-
ся, и наоборот.
Для стабилизации тока сварки использован
простой пропорциональный закон регулирования:
∆f = k(Iст – I*), (2)
где I* — заданное значение усредненного тока
сварки (резистор R4 на рис. 4); k — коэффициент
усиления регулятора, подобранный эксперимен-
тально из соображений устойчивости системы.
Изменение частоты импульсов сварочного то-
ка с помощью силовых транзисторов позволяет
изменять частоту f, что дает возможность полу-
чить необходимое значение ХL при меньших зна-
чениях индуктивности дросселя L, т. е. сущест-
венно уменьшить массу, габариты и стоимость
дросселя. С целью улучшения стабильности го-
рения дуги в гелии [6] силовой транзистор VТ1
зашунтирован балластным резистором R3, через
Рис. 1. Основной блок установки
Рис. 2. Выносной блок установки
Рис. 3. Упрощенная принципиальная схема основного блока:
T1, T2 — соответственно силовой и вспомогательный транс-
форматор; VD1–VD6 — трехфазный мостовой выпрямитель-
ный блок; L1, L2 — дроссели; R1, R2 — токоограничивающие
резисторы
Рис. 4. Упрощенная схема выносного блока: SA1 — автома-
тический выключатель; M1 — асинхронный двигатель
3 36 В системы автономного охлаждения; R3 — балластный
резистор; VT1 — силовой транзистор; R4 — потенциометр
задания тока сварки; СУ — схема управления; Rш — шунт;
C1 — защитный конденсатор; B — возбудитель дуги; PV —
вольтметр; PA — амперметр; Г — горелка
38 12/2007
который проходит постоянная составляющая тока
дуги. Во время перерывов в сварке контактор K
обрывает цепь дежурной дуги, а схема управления
СУ не выдает на транзистор VТ1 управляющие
импульсы, что приводит к обесточиванию горелки
Г (см. рис. 4). В качестве последней используются
горелки германской фирмы «Абикор Бинцель» с
водяным охлаждением, рассчитанные на постоян-
ный ток до 450 А, необходимый для сварки меди
[4, 5]. Управление транзистором VТ1 осуществля-
ется с помощью схемы управления СУ, сварочный
ток задается потенциометром R4. Обратная связь
по току осуществляется за счет напряжения, сни-
маемого со стандартного (500 А, 75 мВ) шунта.
В моменты случайных коротких замыканий
вольфрамового электрода на изделие напряжение
между выводами 6 и 7 схемы управления СУ па-
дает до нескольких вольт. При этом схема бло-
кируется и перестает выдавать отпирающие им-
пульсы на транзистор VТ1, что предохраняет пос-
ледний от выхода из строя, балластные резисторы
R1 и R2 служат для ограничения тока короткого
замыкания, если оно произошло в момент вре-
мени, когда транзистор VТ1 открыт.
Структурная схема системы управления про-
цессом (рис. 5) состоит из двух контуров: контура
стабилизации среднего интегрального значения
тока дуги и контура контроля напряжения для
определения случайных коротких замыканий
вольфрамового электрода на изделие. Снимаемый
с Rш сигнал обратной связи Iсв(t) после интегри-
рующего блока (формула (1)) сравнивается с за-
данным значением I* и в зависимости от значения
и знака рассогласования ∆I генератор импульсов
ГИ вырабатывает поправку ∆f, суммирующуюся
с несущей частотой f. Изменение частоты следо-
вания импульсов приводит к изменению индук-
тивного сопротивления дросселя, т. е. к стаби-
лизации тока в сварочной цепи.
Контур контроля напряжения сварки предназ-
начен для предохранения силового транзистора
VТ1. При коротких замыканиях электрода на из-
делие ток сварки возрастает, что может привести
к резкому увеличению частоты импульсов. Фун-
кция выключения генератора импульсов J может
быть представлена следующим образом:
J = 1 при U ≤ U*, (U – U*) ≤ 0, ∆U ≤ 0,
J = 0 при U > U*, (U – U*) > 0, ∆U > 0. (3)
На рис. 6 приведены осциллограммы свароч-
ного тока при сварке на средних и больших токах.
Необходимо отметить, что в моменты случай-
ных коротких замыканий транзистор VТ1 закрыт,
но в сварочной цепи продолжает протекать ток,
определяемый последовательно соединенными
балластными резисторами R1 и R3, поэтому при
отрыве вольфрамового электрода от свариваемого
изделия происходит возбуждение дуги.
Первоначальное возбуждение дуги осущест-
вляется с помощью возбудителя дуги B. Экспе-
риментально установлено, что для надежного воз-
буждения дуги необходима энергия поджигающе-
го импульса 0,8 Дж, что значительно выше тре-
бований (0,2 Дж) для дуги в аргоне [7], последнее
объясняется более высоким потенциалом иони-
зации гелия [8] и большими значениями приэ-
лектродных падений напряжения в гелии [6],
обусловленных более высокими энергетическими
характеристиками сварочной дуги в гелии [4, 6].
Установка прошла проверку при изготовлении
медных кристаллизаторов ЭШП на ГП «УкрНИИ-
металлургмаш» (г. Славянск, Донецкой области).
Ее отличают надежность в работе и хорошие сва-
рочно-технологические характеристики. Необхо-
димо отметить, что в качестве кабеля управления
при выбранной схеме установки используется
обычный трехжильный кабель сечением 3 4 мм2,
что позволяет легко транспортировать выносные
блоки, смонтированные в виде тележек, по цеху.
Оснащение установки горелками с длиной шлан-
гового пакета 8 м позволило сваривать верхние
Рис. 5. Структурная схема системы управления процессом Рис. 6. Осциллограммы сварочного тока: а — Iсв = 240; б —
420 А
12/2007 39
швы на кристаллизаторе высотой 2870 мм без
подъема выносного блока.
Выводы
1. Для сварки ТИГ в гелии массивных изделий
целесообразно применять двухпостовые установ-
ки, имеющие общий источник питания, что сни-
жает их стоимость, повышает производительность
изготовления свариваемого изделия и уменьшает
энергозатраты на подогрев.
2. Стабилизация усредненного интегрального
значения импульсного тока при сварке меди неп-
лавящимся электродом в гелии осуществлена пу-
тем изменения частоты импульсов сварочного то-
ка, формируемых силовым транзистором, что поз-
воляет изменять индуктивное сопротивление
дросселя, включенного последовательно в свароч-
ную цепь, не меняя его индуктивности.
3. Для эффективного возбуждения дуги при
сварке меди вольфрамовым электродом в гелии
энергия поджигающего импульса должна быть не
менее 0,8 Дж.
4. Благодаря размещению транзисторного ге-
нератора импульсов в выносном блоке, а токо-
ограничивающего балластного резистора и дрос-
селя в источнике питания уменьшается масса и
габариты выносного блока, что позволяет обой-
тись без дистанционного управления источником
питания, увеличивает мобильность выносного
блока.
1. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавления / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машинострое-
ние, 1974. — 767 с.
2. Лычко И. И., Илюшенко В. М., Алексеев А. П. Электрош-
лаковая сварка толстолистовой меди // Автомат. сварка.
— 1967. — № 10. — С. 80–83.
3. Vennekens R., Shevers A. A. Plasma MIG welding of copper
alloys // Weld. and Metal Fabr. — 1977. — 45, № 4. —
P. 227–235.
4. Сварка в машиностроении: Справочник / Под ред. А. И.
Акулова. — М.: Машиностроение, 1978. — Т. 2. —
462 с.
5. Гуревич С. М. Справочник по сварке цветных металлов.
— Киев: Наук. думка, 1981. — 607 с.
6. Ленивкин В. А., Дюргеров Н. Г., Сагиров Х. Н. Техноло-
гические свойства сварочной дуги в защитных газах. —
М.: Машиностроение, 1989. — 263 с.
7. Белинский С. М., Каганский Б. А., Темкин Б. Я. Оборудо-
вание для сварки неплавящимся электродом в среде
инертных газов. — Л.: Энергия, 1975. — 100 с .
8. Свойства элементов / Под ред. Г. В. Самсонова. — М.:
Металлургия, 1976. — 598 с.
The two-post machine has been developed for TIG welding of copper in helium atmosphere. The machine consists of the
main unit, i.e. power supply, and two remote units powered from voltage of 3x36 V and having an independent antifreeze
cooling system. In welding of copper, the machine provides independent regulation of the welding current for each post,
stabilisation of the welding current, reliable and quick ignition of the arc, and its stable burning in helium.
Поступила в редакцию 26.04.2007
XII МЕЖДУНАРОДНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА
СВАРКА-2008
24–27 июня 2008 г. Нижний Новгород
Выставка проводится одновременно со специализированной выставкой «Машиностро-
ение. Станки. Инструменты».
Организатор: ЗАО «Нижегородская ярмарка»
тел. (831) 277-54-96, факс: 277-55-86, 277-66-89
E-mail: kaa@yarmarka.ru; levin@yarmarka.ru
40 12/2007
|