RU2467845C2 - Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting - Google Patents
Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467845C2 RU2467845C2 RU2010154831/02A RU2010154831A RU2467845C2 RU 2467845 C2 RU2467845 C2 RU 2467845C2 RU 2010154831/02 A RU2010154831/02 A RU 2010154831/02A RU 2010154831 A RU2010154831 A RU 2010154831A RU 2467845 C2 RU2467845 C2 RU 2467845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arc
- electrode
- welding
- current
- stage
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 6-[5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-4,5-dihydro-1,2-oxazol-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC1CC(=NO1)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области сварочного производства, в частности к технологии ручной сварки покрытым электродом, преимущественно к способу зажигания сварочной дуги посредством замыкания электрода на свариваемую деталь.The invention relates to the field of welding production, in particular to the technology of manual welding with a coated electrode, mainly to a method of ignition of a welding arc by closing the electrode to the welded part.
Из уровня техники известен механизм зажигания дуги коротким замыканием, заключающийся в том, что в момент касания детали электродом возникает ток короткого замыкания, превышающий значение настроенного сварочного тока, за счет чего температура металла в микроконтактах на поверхности электрода и детали достигает высоких значений, в том числе значений температур плавления или кипения. В межэлектродном пространстве, возникающем при отводе электрода от детали или перегорании перемычек в микроконтактах между ними, начинают развиваться процессы эмиссии электронов с катода и термической ионизации газа в столбе дуги. При образовании достаточного количества носителей тока, электронов и ионов, в межэлектродном пространстве устанавливается самостоятельный дуговой разряд.The prior art mechanism for ignition of an arc by a short circuit, which consists in the fact that at the moment the electrode touches the part, a short circuit current exceeds the value of the adjusted welding current, due to which the temperature of the metal in microcontacts on the electrode surface and the part reaches high values, including melting or boiling points. In the interelectrode space that occurs when the electrode is removed from the part or the jumpers burn out in the microcontacts between them, the processes of electron emission from the cathode and thermal ionization of the gas in the arc column begin to develop. With the formation of a sufficient number of current carriers, electrons and ions, an independent arc discharge is established in the interelectrode space.
Осуществление способа зажигания дуги при ручной сварке с применением сварочного источника тока известного традиционного исполнения не гарантирует надежного начального зажигания, зависящего, в том числе, от типа электродного покрытия и квалификации сварщика. Наиболее вероятными нарушениями описанного процесса зажигания являются: прилипание электрода к детали на стадии короткого замыкания и обрыв дуги на стадии установления дугового разряда. Помимо этого, при повторных зажиганиях затруднено начальное установление контакта «электрод - деталь», так как после предыдущих актов сварки данным электродом на его торце образуется прочный слой нетокопроводного шлака.The implementation of the method of arc ignition during manual welding using a welding current source of known traditional design does not guarantee reliable initial ignition, which depends, inter alia, on the type of electrode coating and the qualifications of the welder. The most likely violations of the described ignition process are: sticking of the electrode to the part at the stage of short circuit and arc break at the stage of establishing the arc discharge. In addition, with repeated ignitions, it is difficult to initially establish an electrode-component contact, since after previous acts of welding with this electrode, a durable layer of non-conductive slag forms on its end.
Известен усовершенствованный способ зажигания дуги с проведением этапа так называемого «горячего пуска». Данный способ чаще всего осуществляют с применением тиристорных выпрямителей, инверторных источников и транзисторных постовых регуляторов (см., например, Каталог ЗАО «Уралтермосвар» за 2010 г. или Каталог ООО ИТС-Урал за 2010 г.). Подробно данный процесс, его назначение, режимы и параметры проведения описаны в книге «Металлургия дуговой сварки. Процессы в дуге и плавление электродов», авторов Походня И.К., Горпенюк В.Н. и др. - Киев: Наукова думка, 1990. - 224 с. Для проведения этапа горячего пуска в течение 0,5-3 секунд обеспечивают начальное увеличение тока в 1,4-2 раза, благодаря которому повышается надежность установления дугового разряда и, следовательно, улучшается качество начального участка сварного шва. Вероятность прилипания электрода в данном способе не устраняется, однако интенсивность перегорания перемычек в контакте «электрод-деталь» при горячем пуске увеличивается. Если после перегорания перемычек электрод продолжает быть прижатым к детали, то, несмотря на горячий пуск, все-таки возможно прилипание электрода к детали.Known improved method of ignition of the arc with the stage of the so-called "hot start". This method is most often carried out using thyristor rectifiers, invertor sources and transistor gate controllers (see, for example, the Catalog of Uraltermosvar CJSC for 2010 or the Catalog of ITS-Ural LLC for 2010). Details of this process, its purpose, modes and parameters are described in the book “Metallurgy of arc welding. Processes in an arc and melting of electrodes ”, authors Pokhodnya IK, Gorpenyuk VN et al. - Kiev: Naukova Dumka, 1990. - 224 p. To carry out the hot start stage, within 0.5-3 seconds, an initial current increase of 1.4-2 times is provided, due to which the reliability of the arc discharge is increased and, therefore, the quality of the initial section of the weld is improved. The probability of sticking of the electrode in this method is not eliminated, however, the intensity of burnout of the jumpers in the contact "electrode-part" during hot start increases. If, after burning the jumpers, the electrode continues to be pressed against the part, then, despite the hot start, sticking of the electrode to the part is still possible.
Известен способ зажигания сварочной дуги, предусматривающий проведение этапа «мягкого пуска», осуществляемого при токе, величина которого находится в интервале от 0,2 до 0,3 от сварочного, при этом длительность операции не имеет большого значения, и, следовательно, сварочные работы могут быть выполнены сварщиком любой квалификации. Данное техническое решение на первом этапе короткого замыкания обеспечивает надежный контакт между электродом и деталью без опасности их прилипания, а на втором этапе, следующем с момента прекращения замыкания, установление дугового разряда (см. Т.Dahlstrom. TIG logic function, «Pronews Kemppi», 2003, №1).There is a known method of ignition of a welding arc, involving the stage of "soft start", carried out at a current, the value of which is in the range from 0.2 to 0.3 from the welding, while the duration of the operation is not significant, and therefore, welding can be performed by a welder of any skill. This technical solution at the first stage of a short circuit provides reliable contact between the electrode and the part without the danger of sticking, and at the second stage, following the termination of the circuit, the establishment of an arc discharge (see T. Dahlstrom. TIG logic function, "Pronews Kemppi", 2003, No. 1).
Данный способ может быть успешно использован при сварке неплавящимся электродом в инертном газе (см. Каталог продукции Lincoln Electric 2007, функция MicrostartТМ; Каталог продукции ESAB «Стандартное оборудование» 2008 г., функция LiftArcТМ; Каталог продукции Kemppi, 2008-2009 г.г., функции Soft Start или Contact).This method can be successfully used when welding with a nonconsumable electrode in an inert gas (see Lincoln Electric 2007 Product Catalog, Microstart ТМ function; ESAB Standard Equipment product catalog 2008, LiftArc ТМ function; Kemppi product catalog, 2008-2009 d., Soft Start or Contact functions).
Однако при попытке использовать известный способ при сварке покрытым электродом выявлены существенные недостатки, в частности недостаточная надежность перехода ко второму этапу - установлению дугового разряда с настроенным для сварки током, поскольку при выполнении мягкого пуска на первом этапе - короткого замыкания - нагрев электрода и детали оказывается недостаточным для развития интенсивного процесса эмиссии электронов и термической ионизации газа. С другой стороны, именно при сварке плавящимся электродом мягкий пуск на первом этапе короткого замыкания мог бы оказаться особенно полезным, в частности, при повторных зажиганиях, выполняемых остывшим после длительного перерыва электродом. Это связано с особенностями мягкого пуска, за счет которых возможно выполнение дополнительных действий по разрушению образовавшегося на торце электрода шлакового слоя без опасности прилипания электрода к детали.However, when trying to use the known method for welding with a coated electrode, significant shortcomings were revealed, in particular, insufficient reliability of the transition to the second stage — the establishment of an arc discharge with the current set for welding, since when performing a soft start at the first stage — short circuit — the heating of the electrode and the part is insufficient to develop an intense process of electron emission and thermal ionization of the gas. On the other hand, it is during welding with a consumable electrode that a soft start in the first stage of a short circuit could be especially useful, in particular, with repeated ignitions performed by a cooling electrode after a long break. This is due to the peculiarities of soft start, due to which it is possible to perform additional actions to destroy the slag layer formed at the end of the electrode without the danger of the electrode sticking to the part.
Из уровня техники известен способ зажигания дуги с контролируемым прилипанием электрода, сочетающий в общем программном алгоритме этапы мягкого и горячего пуска. При этом зажигание дуги выполняют в три этапа, первый из которых заключается в формировании кратковременного начального режима горячего пуска в момент касания электродом детали. Затем по истечении заданного интервала времени создают режим ограничения тока короткого замыкания на уровне, достаточном для небольшого нагрева электрода, но без увеличения площади контакта и прочного прилипания, осуществляя тем самым контролируемое прилипание. Далее в момент отрыва электрода от детали переходят в режим повторного горячего пуска, в результате которого в межэлектродном промежутке зажигается дуга (см. патент РФ на изобретение №2270080 «Способ зажигания дуги с контролируемым прилипанием электрода при ручной дуговой сварке», дата подачи 11.06.2004 г., опубликовано 20.02.2006 г.).The prior art method of ignition of an arc with a controlled sticking of the electrode, combining in a common software algorithm the stages of soft and hot start. In this case, arc ignition is performed in three stages, the first of which is the formation of a short-term initial hot start mode at the moment the electrode touches the part. Then, after a predetermined time interval has elapsed, a short-circuit current restriction mode is created at a level sufficient for a slight heating of the electrode, but without increasing the contact area and strong adhesion, thereby achieving controlled adhesion. Then, at the moment of separation of the electrode from the part, they switch to the mode of repeated hot start, as a result of which an arc is ignited in the interelectrode gap (see RF patent for invention No. 2270080 “Method of arc ignition with controlled electrode adhesion during manual arc welding”, filing date 11.06.2004 published on 02/20/2006).
Недостатки данного способа обусловлены, прежде всего, обязательным, хотя и непрочным, прилипанием электрода к детали. Кроме того, некоторые варианты сварочной технологии не требуют выполнения первого этапа короткого замыкания, например сварка тонколистовых конструкций или выполнение сварки электродами большого диаметра.The disadvantages of this method are primarily due to the mandatory, albeit fragile, adhesion of the electrode to the part. In addition, some variants of welding technology do not require the first stage of a short circuit, for example, welding of sheet structures or welding with large diameter electrodes.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ зажигания сварочной дуги, заключающийся в последовательном выполнении этапов мягкого и горячего пусков. Управление зажиганием выполняют следующим образом. В момент касания электродом детали включается высоковольтный источник подпитки, обеспечивая ток мягкого пуска величиной 20-40 А. В момент отрыва электрода от детали включается основной источник питания в режиме горячего пуска с током 1,5 от сварочного и фиксированным временем действия, составляющим 0,7 секунды. Затем источник переходит к основному режиму с заранее настроенным значением сварочного тока (см. Милютин B.C. и др. статья «Технологические комплекты «источник-полуавтомат» с микропроцессорным управлением для сварки неповоротных стыков трубопроводов», журнал «Сварочное производство», №9, 2007 г.).Closest to the claimed invention is a method of ignition of a welding arc, which consists in sequentially performing the stages of soft and hot starts. Ignition control is as follows. At the moment the electrode touches the part, the high-voltage feed source is turned on, providing a soft start current of 20-40 A. At the moment the electrode is detached from the part, the main power source is switched on in the hot start mode with a current of 1.5 from the welding and a fixed operating time of 0.7 seconds. Then, the source switches to the main mode with a pre-set value of the welding current (see Milyutin BC and other article “Technological kits“ source-semiautomatic device ”with microprocessor control for welding fixed joints of pipelines”, magazine “Welding production”, No. 9, 2007 .).
Данный способ особенно эффективно реализуется с применением источников питания с микропроцессорным управлением, а именно тиристорного или инверторного выпрямителя, а также транзисторного постового регулятора - чоппера. Данный способ был опробован в широком интервале марок и диаметров электродов, а также режимов сварки и подтвердил высокую надежность начального зажигания - в 50-100% случаев сварочная дуга зажигается после первого касания электродом детали.This method is particularly effectively implemented using microprocessor-controlled power supplies, namely a thyristor or inverter rectifier, as well as a transistor fast controller - chopper. This method was tested in a wide range of grades and diameters of the electrodes, as well as welding modes and confirmed the high reliability of the initial ignition - in 50-100% of cases, the welding arc ignites after the first electrode touches the part.
Однако известный способ также имеет ряд недостатков, в том числе, фиксированное (заданное) значение тока мягкого пуска, которое является высоким для режимов с использованием электродов малого диаметра, например 2 и 2,6 мм, и низким при использовании электродов большого диаметра, например 5-6 мм. Помимо этого, необходима оптимизация величины тока горячего пуска, а именно ее повышение для низких режимов и снижение для высоких. Несмотря на то что данный способ может быть реализован с применением электродов с любым типом электродного покрытия, существуют проблемы с установлением дугового разряда при сварке электродами с целлюлозным покрытием, при которой нарушение процесса возбуждения дуги происходит в виде угасания дуги непосредственно после отрыва электрода от детали.However, the known method also has several disadvantages, including a fixed (set) value of the soft start current, which is high for modes using small diameter electrodes, for example 2 and 2.6 mm, and low when using large diameter electrodes, for example 5 -6 mm. In addition, it is necessary to optimize the value of the hot start current, namely, its increase for low modes and a decrease for high ones. Despite the fact that this method can be implemented using electrodes with any type of electrode coating, there are problems with the establishment of an arc discharge when welding with cellulose-coated electrodes, in which the violation of the arc excitation process occurs in the form of arc extinction immediately after the electrode is detached from the part.
Техническим результатом, на который направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности зажигания сварочной дуги, не зависящего от марок и диаметров электродов, типов электродного покрытия, режимов сварки, приемов зажигания, а также квалификации персонала.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the reliability of ignition of the welding arc, independent of the grades and diameters of the electrodes, types of electrode coating, welding modes, ignition techniques, as well as personnel qualifications.
Указанный результат достигается тем, что в способе зажигания дуги при ручной дуговой сварке с комбинированием этапов мягкого и горячего пусков, включающем этап мягкого пуска на стадии короткого замыкания электродом на деталь и этап горячего пуска на стадии отрыва электрода от детали и установления дугового разряда, согласно изобретению ток Iмп этапа мягкого пуска задают в зависимости от диаметра dэ используемого электрода при следующем соотношении: Iмп=10dэ, или в зависимости от величины настроенного сварочного тока Iсв при следующем соотношении: Iмп=(0,2-0,3)Iсв, ток на этапе горячего пуска Iгп задают в зависимости от величины сварочного тока при следующем соотношении: Iгп=1,5 Iсв, а длительность этапа горячего пуска задают в интервале 0,5-1,5с, при этом переход к этапу горячего пуска выполняют по сигналу датчика напряжения о возникновении дуги в конце мягкого пуска в течение 0,1 с при напряжении, равном 15-20 В.This result is achieved by the fact that in the method of ignition of the arc in manual arc welding with a combination of the stages of soft and hot starts, including the stage of soft start at the stage of short-circuiting the electrode to the part and the stage of hot start at the stage of detaching the electrode from the part and establishing an arc discharge, according to the invention current I cpx soft start phase determined depending on the diameter d e of electrode used in the following ratio: I = 10d cpx e, or depending on the magnitude of the welding current I is configured with the following binding ootnoshenii: I MP = (0,2-0,3) I binding, current hot start in step I r is set depending on the magnitude of the welding current with the following relationship: I r = I 1.5 binding, and the duration is set hot start phase in the range of 0.5-1.5 s, and the transition to the hot start stage is performed according to the voltage sensor signal about the occurrence of an arc at the end of the soft start for 0.1 s at a voltage of 15-20 V.
Для осуществления способа в качестве источника питания используют источники с микропроцессорным управлением, в том числе, тиристорный выпрямитель, инверторный источник или транзисторный постовой регулятор (чоппер), входящий в состав многопостовой выпрямительной системы. Причем на стадии мягкого пуска может быть использован вспомогательный маломощный высоковольтный источник подпитки.To implement the method, microprocessor-controlled sources are used as a power source, including a thyristor rectifier, an inverter source or a transistor fast controller (chopper), which is part of a multi-post rectifier system. Moreover, at the soft start stage, an auxiliary low-power high-voltage source of recharge can be used.
Ток горячего пуска задают в интервале 100-300 А.The hot start current is set in the range of 100-300 A.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «новизна».Technical solutions that coincide with the totality of the essential features of the claimed invention have not been identified, which allows us to conclude that the claimed invention meets such a patentability condition as “novelty”.
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».The claimed essential features that predetermine the receipt of the specified technical result, do not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention meets such a patentability condition as "inventive step".
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation.
Сущность заявляемого способа зажигания дуги при ручной дуговой сварке с комбинированием этапов мягкого и горячего пусков поясняется чертежами, гдеThe essence of the proposed method of arc ignition in manual arc welding with a combination of the stages of soft and hot starts is illustrated by drawings, where
Фиг.1 - схема сварочного (тиристорного) источника, используемого для реализации заявляемого способа;Figure 1 - diagram of the welding (thyristor) source used to implement the proposed method;
Фиг.2 - график управления током по заявляемому изобретению;Figure 2 - graph of the current control according to the claimed invention;
Фиг.3 - осциллограммы тока и напряжения, полученные при реализации заявляемого изобретения.Figure 3 - waveforms of current and voltage obtained during the implementation of the claimed invention.
Используемый для реализации предлагаемого способа, например, тиристорный выпрямитель с микропроцессорным (МП) регулятором А содержит (фиг.1) в основной сварочной цепи силовой автоматический выключатель QF, силовой понижающий трансформатор ТМ, силовой тиристорный выпрямительный блок VS и силовой дроссель LM. Кроме того, выпрямитель снабжен датчиком сварочного тока BI, датчиком напряжения BU, задатчиком RP1 сварочного тока Iсв и задатчиком RP2 других параметров процесса, в частности Iгп, tгп, Uпер, зависящих от диаметра электрода, типа электродного покрытия и т.п. Устройство также содержит цепь подпитки, включающую магнитный пускатель KV, маломощный трансформатор TV, маломощный диодный выпрямительный блок VD и регулируемый балластный реостат RV. Подпитка необходима для заполнения провалов сварочного тока при выключенном состоянии тиристоров, так как обеспечивает повышенное напряжение холостого хода.Used to implement the proposed method, for example, a thyristor rectifier with a microprocessor (MP) controller A contains (Fig. 1) a power circuit breaker QF, a power step-down transformer TM, a power thyristor rectifier unit VS and a power choke LM in the main welding circuit. In addition, the rectifier is equipped with a welding current sensor BI, voltage sensor BU, welding current generator RP1 I st and RP2 other process parameters, in particular I gp , t gp , U per depending on the diameter of the electrode, type of electrode coating, etc. . The device also contains a make-up circuit including a KV magnetic starter, a low-power TV transformer, a low-power VD diode rectifier unit, and an adjustable RV ballast. Make-up is necessary to fill the dips of the welding current when the thyristors are off, as it provides increased open-circuit voltage.
Цепь подпитки применяют для питания дуги на этапе мягкого пуска, при этом ток мягкого пуска Iмп настраивается с помощью балластного реостата RV. В случае питания дуги на этапе мягкого пуска от основной сварочной цепи в цепи подпитки используют нерегулируемый балластный реостат (на чертеже не показан).The make-up circuit is used to power the arc at the soft start stage, while the soft start current I MP is adjusted using the ballast rheostat RV. In the case of arc supply at the soft start stage from the main welding circuit, an unregulated ballast rheostat (not shown) is used in the feed circuit.
Перед началом сварки на задатчиках RP1 и RP2 производят соответствующие настройки. Микропроцессорный регулятор А получает команды от этих устройств, а также сигналы от датчиков сварочного тока BI и напряжения BU. В свою очередь, МП-регулятор выдает команды на фазовое регулирование тиристорного выпрямительного блока VS, на включение магнитного пускателя KV и переключение балластного реостата RV в цепи подпитки. Перед началом сварки безопасное напряжение на межэлектродном промежутке, необходимое для детектирования состояния этого промежутка, составляет 10-12 В.Before welding, the settings RP1 and RP2 are set accordingly. Microprocessor controller A receives commands from these devices, as well as signals from the welding current sensors BI and voltage BU. In turn, the MP controller issues commands for phase control of the thyristor rectifier unit VS, for switching on the magnetic starter KV and switching the ballast resistor RV in the make-up circuit. Before starting welding, the safe voltage on the interelectrode gap, necessary for detecting the state of this gap, is 10-12 V.
Кроме того, в качестве источника сварочного тока может быть применен инверторный источник или чоппер - транзисторный постовой регулятор, входящий в состав многопостовой выпрямительной системы. В этом случае МП-регулятор обеспечивает импульсное управление источниками, а именно амплитудное, частотное или широтное.In addition, an inverter source or chopper can be used as a source of welding current - a transistor fast controller, which is part of a multi-post rectifier system. In this case, the MP controller provides pulsed control of the sources, namely, amplitude, frequency or latitudinal.
Зажигание дуги начинается в момент касания электродом поверхности детали t1 (фиг.2). По команде датчика напряжения BU МП-регулятор А запускает источник в режиме мягкого пуска: включает магнитный пускатель KV в цепи подпитки или включает в работу основную силовую цепь. Происходит короткое замыкание при ограниченном токе Iмп мягкого пуска, достаточном для установления надежного контакта в цепи «электрод-деталь» и небольшого нагрева электрода, не приводящего к прилипанию. Значения тока мягкого пуска Iмп устанавливают в пределах от 0,2 до 0,3 от настроенного сварочного тока Iсв.The ignition of the arc begins when the electrode touches the surface of the part t 1 (figure 2). At the command of the voltage sensor BU, MP-regulator A starts the source in soft start mode: turns on the KV magnetic starter in the make-up circuit or switches on the main power circuit. A short circuit occurs with a limited current of I megapixel soft start, sufficient to establish reliable contact in the circuit "electrode-part" and a slight heating of the electrode, which does not lead to adhesion. The values of the soft start current I MP are set in the range from 0.2 to 0.3 from the adjusted welding current I st .
В момент отрыва t2 электрода от детали инициируется момент перехода t3 к горячему пуску, который заранее не настраивается. При этом возникает маломощная дуга с током Iмп, необходимая для детектирования с помощью датчика напряжения BU момента зажигания. Подтверждением момента зажигания, а не случайной вспышки, считается сохранение дуги с напряжением перехода Uпер, равным 15-20 В, в течение 0,1 секунды. При выполнении этих условий МП-регулятор А переводит основную силовую цепь в режим горячего пуска с момента t3.At the moment t 2 of the electrode is detached from the part, the moment t 3 of the transition to hot start is initiated, which is not pre-configured. In this case, a low-power arc with a current of I megapixels arises, which is necessary for detecting the ignition moment with the help of a voltage sensor BU. Confirmation of the ignition moment, and not a random flash, is considered to be the conservation of an arc with a transition voltage U per equal to 15-20 V for 0.1 second. When these conditions are met, the MP-controller A transfers the main power circuit to the hot start mode from the moment t 3 .
В дальнейшем установление дугового процесса идет при повышенном токе Iгп, что приводит к быстрому разогреву электрода и детали и, как следствие, к интенсификации эмиссии электронов с катода и термической ионизации в столбе дуги. Благодаря плавному переходу от мягкого пуска к горячему пуску улучшаются условия горения дуги и предотвращаются ее обрывы при чрезмерном начальном удлинении. Кроме того, горячий пуск способствует быстрому проплавлению детали и качественному формированию начального участка сварного шва.Further, the establishment of the arc process occurs at an increased current of I gp , which leads to the rapid heating of the electrode and the part and, as a result, to intensification of electron emission from the cathode and thermal ionization in the arc column. Due to the smooth transition from soft start to hot start, the conditions of arc burning are improved and its breaks are prevented with excessive initial elongation. In addition, hot start promotes rapid penetration of the part and high-quality formation of the initial section of the weld.
Этап горячего пуска прекращается в момент t4, который соответствует окончанию заранее настроенного временного интервала tгп. После окончания горячего пуска источник переходит в режим сварки с заранее настроенным значением сварочного тока Iсв.The hot start phase ends at time t 4 , which corresponds to the end of a pre-configured time interval t GP . After the hot start, the source switches to welding mode with a pre-set value of the welding current I St.
Осуществление предлагаемого способа подтверждается примерами конкретного выполнения.The implementation of the proposed method is confirmed by examples of specific performance.
Пример 1.Example 1
Реализация заявляемого способа зажигания сварочной дуги проводилась с записью осциллограмм сварочного тока и напряжения, получаемых при зажигании дуги с использованием электродов марки LB-52U диаметром 2,6 мм, величиной сварочного тока 80 А. В качестве источника питания применен тиристорный выпрямитель марки ВДУ-306 МТ с МП-управлением (фиг.3). Отметки времени на этой фигуре соответствуют отметкам на фиг.2. Полученные результаты показывают, что перед началом сварки (до момента t1) источник питания находится в состоянии ожидания с безопасным напряжением, равным 10 В.The implementation of the proposed method of ignition of the welding arc was carried out with recording waveforms of the welding current and voltage obtained by ignition of the arc using electrodes of the brand LB-52U with a diameter of 2.6 mm, a welding current of 80 A. As a power source, a thyristor rectifier brand VDU-306 MT with MP control (figure 3). The time stamps in this figure correspond to the marks in FIG. 2. The results show that before starting welding (up to time t 1 ), the power source is in a standby state with a safe voltage of 10 V.
С момента касания электродом детали t1 в режиме мягкого пуска включается источник подпитки. В состоянии короткого замыкания возникает ток мягкого пуска, равный 20 А, при этом напряжение на межэлектродном промежутке снижается почти до нуля. В момент t2 происходит отрыв электрода от детали и быстрое возрастание напряжения дуги по мере увеличения ее длины. При одновременном выполнении двух условий, а именно: возрастания напряжения до величины, превышающей 15 В, и его сохранение в течение более 0,1 секунды, МП-регулятор в момент t3 запускает основной источник в режиме горячего пуска с током Iгп, равным 120 А, т.е. в 1,5 раза превышающим величину заданного сварочного тока Iсв, равного 80 А. При этом напряжение по мере удлинения сварочной дуги продолжает возрастать до аномально высокой величины 28 В. Это связано с тем, что начальная длина дуги назначена равной 10 мм. Через 0,5 секунды в момент t4 МП-регулятор переводит источник питания в режим сварки с заданными параметрами - силой тока 80 А и напряжением 18 В.From the moment the electrode touches the part t 1 in the soft start mode, the recharge source is turned on. In a short circuit condition, a soft-start current of 20 A occurs, while the voltage across the electrode gap decreases to almost zero. At time t 2 , the electrode detaches from the part and the arc voltage increases rapidly as its length increases. With the simultaneous fulfillment of two conditions, namely: increasing the voltage to a value exceeding 15 V, and maintaining it for more than 0.1 second, the MP controller at time t 3 starts the main source in the hot start mode with a current of I gp equal to 120 And those. 1.5 times the value of the specified welding current I st equal to 80 A. In this case, the voltage continues to increase to an anomalously high value of 28 V. as the welding arc lengthens. This is due to the fact that the initial arc length is assigned to be 10 mm. After 0.5 seconds at time t 4, the MP regulator puts the power source in welding mode with the given parameters - current of 80 A and voltage of 18 V.
Данный пример доказывает воспроизводимость проведения заявляемого изобретения с высокой точностью.This example proves the reproducibility of the claimed invention with high accuracy.
Пример 2.Example 2
Способ осуществлен при следующих условиях: сварочный ток - от 40 до 270 А, электроды диаметром от 2 до 6 мм с рутиловым и основным покрытием марок ОЗС-12, ОЗС-4 и УОНИ 13/55, дуга обратной полярности, в качестве источника питания выбран тиристорный выпрямитель марки ВДУ-306 МТ с МП-управлением. Оценивалась надежность начального зажигания с комбинированием этапов мягкого и горячего пусков.The method is carried out under the following conditions: welding current - from 40 to 270 A, electrodes with a diameter of 2 to 6 mm with rutile and basic coatings of grades OZS-12, OZS-4 and UONI 13/55, reverse polarity arc, the selected power source VDU-306 MT thyristor rectifier with MP control. The reliability of the initial ignition was evaluated with a combination of the stages of soft and hot starts.
В соответствии с ГОСТ 25616-83 «Источники питания для дуговой сварки. Методы испытания сварочных свойств» надежность зажигания оценена 4-5 баллами. Это означает, что в 60-100% случаев зажигание происходит после первого касания электродом детали, а в остальных случаях дуга зажигается после легкого движения электрода по детали. Кроме того, установлено, что предельная начальная длина дуги при зажигании в заданных условиях составляет от 12 до 16 мм.In accordance with GOST 25616-83 "Power supplies for arc welding. Testing methods for welding properties ”reliability of ignition rated 4-5 points. This means that in 60-100% of cases, ignition occurs after the electrode first touches the part, and in other cases, the arc ignites after the electrode moves slightly along the part. In addition, it was found that the limiting initial arc length during ignition under specified conditions is from 12 to 16 mm.
Пример 3.Example 3
При применении в качестве источника питания транзисторного постового регулятора - чоппера марки ЧПР-315, питаемого от многопостового выпрямителя марки ВДМ-1201, на режимах, указанных в примере 2, получена предельная начальная длина дуги от 10 до 18 мм. С данным источником питания также была проведена оценка надежности зажигания дуги в особо неблагоприятных условиях с использованием электродов с целлюлозным покрытием марки Fox Cel диаметром 3,2 и 4 мм, с дугой прямой полярности. Необходимо отметить, что использование дуги прямой полярности создает значительные трудности по сравнению с предыдущими примерами, так как напряжение дуги в данном случае достигает аномально высокой величины - 30-40 В. Кроме того, сетевое напряжение питания многопостового выпрямителя было понижено на 25%. Тем не менее, вероятность зажигания дуги с первого касания составила 50-80%.When used as a power source for a transistor guard controller — a chopper of the ChPR-315 brand, fed from a multi-post rectifier of the VDM-1201 brand, the maximum initial arc length from 10 to 18 mm was obtained in the modes specified in Example 2. The reliability of ignition of the arc in particularly adverse conditions was also evaluated using this power source using Fox Cel cellulose-coated electrodes of 3.2 and 4 mm diameter, with a straight polarity arc. It should be noted that the use of an arc of direct polarity creates significant difficulties in comparison with the previous examples, since the arc voltage in this case reaches an abnormally high value of 30-40 V. In addition, the mains supply voltage of the multi-post rectifier was reduced by 25%. However, the probability of ignition of the arc from the first touch was 50-80%.
Таким образом, заявляемый способ зажигания дуги при ручной дуговой сварке с комбинированием этапов мягкого и горячего пусков обладает преимуществами по сравнению с известными техническими решениями и может быть использован в широком диапазоне марок и диаметров электродов, а также режимов сварки.Thus, the inventive method of arc ignition in manual arc welding with a combination of the stages of soft and hot starts has advantages over known technical solutions and can be used in a wide range of grades and diameters of electrodes, as well as welding modes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154831/02A RU2467845C2 (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154831/02A RU2467845C2 (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010154831A RU2010154831A (en) | 2012-07-10 |
RU2467845C2 true RU2467845C2 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=46848305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010154831/02A RU2467845C2 (en) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467845C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788784C1 (en) * | 2022-08-18 | 2023-01-24 | Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Инженерный И Технологический Сервис" | Arc ignition method for manual arc welding |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5581074A (en) * | 1978-12-13 | 1980-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arc welding machine |
GB2105126A (en) * | 1981-07-17 | 1983-03-16 | Temsa Spa | Device for controlling the spark starting in an electric or electronic welding machine |
RO85043A2 (en) * | 1982-06-04 | 1984-08-17 | Casa Stiintei Si Tehnicii Pentru Tineret,Ro | AUTOMATIC DEVICE FOR CONTROLLING THE LENGTH OF THE ELECTRIC ARC WITH HAND WELDING |
YU77883A (en) * | 1983-04-01 | 1987-10-31 | Bi Uljank Sour Ro Tvornica Ele | Power supply for manual electric welding with tyritors regulation |
US6423937B1 (en) * | 1997-09-10 | 2002-07-23 | Esab Ab | Arc ignition arrangement |
RU44074U1 (en) * | 2004-09-21 | 2005-02-27 | Закрытое акционерное общество "Уралтермосвар" | WELDING THYRISTOR RECTIFIER |
RU2270080C1 (en) * | 2004-06-11 | 2006-02-20 | ЗАО "Уралтермосвар" | Electric arc ignition method at controlled sticking of electrode for manual electric arc welding |
EP1974845A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | EWM Hightec Welding GmbH | Method for manually igniting a welding or soldering arc |
-
2010
- 2010-12-31 RU RU2010154831/02A patent/RU2467845C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5581074A (en) * | 1978-12-13 | 1980-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Arc welding machine |
GB2105126A (en) * | 1981-07-17 | 1983-03-16 | Temsa Spa | Device for controlling the spark starting in an electric or electronic welding machine |
RO85043A2 (en) * | 1982-06-04 | 1984-08-17 | Casa Stiintei Si Tehnicii Pentru Tineret,Ro | AUTOMATIC DEVICE FOR CONTROLLING THE LENGTH OF THE ELECTRIC ARC WITH HAND WELDING |
YU77883A (en) * | 1983-04-01 | 1987-10-31 | Bi Uljank Sour Ro Tvornica Ele | Power supply for manual electric welding with tyritors regulation |
US6423937B1 (en) * | 1997-09-10 | 2002-07-23 | Esab Ab | Arc ignition arrangement |
RU2270080C1 (en) * | 2004-06-11 | 2006-02-20 | ЗАО "Уралтермосвар" | Electric arc ignition method at controlled sticking of electrode for manual electric arc welding |
RU44074U1 (en) * | 2004-09-21 | 2005-02-27 | Закрытое акционерное общество "Уралтермосвар" | WELDING THYRISTOR RECTIFIER |
EP1974845A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-01 | EWM Hightec Welding GmbH | Method for manually igniting a welding or soldering arc |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
МИЛЮТИН B.C. и др. Технологические комплекты «источник-полуавтомат» с микропроцессорным управлением для сварки неповоротных стыков трубопроводов. Сварочное производство, No.9, 2007. * |
МИЛЮТИН B.C. и др. Технологические комплекты «источник-полуавтомат» с микропроцессорным управлением для сварки неповоротных стыков трубопроводов. Сварочное производство, №9, 2007. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788784C1 (en) * | 2022-08-18 | 2023-01-24 | Акционерное Общество Научно-Производственная Фирма "Инженерный И Технологический Сервис" | Arc ignition method for manual arc welding |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010154831A (en) | 2012-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1464432B1 (en) | Method and apparatus for welding with constant current and constant voltage power supply | |
CA2890680C (en) | Welding wire preheating system and method | |
US9108263B2 (en) | Welding power source with automatic variable high frequency | |
US6570131B1 (en) | Electric arc welder with arc starter | |
CA2208829C (en) | Welding power supply arc starter | |
RU2467845C2 (en) | Method of igniting arc in manual arc welding with combined soft and hot starting | |
US20220410300A1 (en) | Method and apparatus for welding a weld seam | |
US6566625B1 (en) | Welding apparatus and method | |
JP6417640B2 (en) | Hot wire welding system | |
JP7554613B2 (en) | Welding Power System | |
JP5950765B2 (en) | Plasma arc welding equipment | |
US7745758B2 (en) | Arc start method in consumable electrode type arc welding method | |
RU2270080C1 (en) | Electric arc ignition method at controlled sticking of electrode for manual electric arc welding | |
JP7497259B2 (en) | Welding Power System | |
JP5511462B2 (en) | Plasma MIG welding method | |
WO2021140970A1 (en) | Arc welding control method and arc welding device | |
JP5499472B2 (en) | Arc welding control method and arc welding apparatus | |
JP2024126894A (en) | Multi-layer welding method | |
JP2024126893A (en) | Multi-layer welding method | |
JP2021120162A (en) | Welding start method of shielded metal arc welding | |
JPH0333068B2 (en) | ||
JPH01118371A (en) | Pulse arc welding method | |
SU1480992A1 (en) | Arrangement for igniting arc between nonconsumable electrode and article | |
CN115194300A (en) | Arc welding method and arc welding device | |
JP2021010934A (en) | Welding ending method for tig welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160101 |