Пристрій дугового зварювання з короткими замиканнями у середовищі захисних газів

Пристрій дугового зварювання з короткими замиканнями в середовищі захисних газів, що включає 3-фазний трансформатор, основний випрямний міст, підключений до основної вторинної обмотки трансформатора, індуктивний опір, уста 3 - необхідність фіксації моменту короткого замикання й синхронізації з ним роботи регулюючих елементів джерела живлення по заданому алгоритмі; - наявність ланцюгів зворотного зв'язку по зварювальному струмі й напрузі, що ускладнює електричну схему апарата й знижує його надійність; - обмежені технологічні можливості зварювального випрямляча. Найбільш близьким по технічній сутності й технічному результату, який досягається, є «Випрямляч для дугового зварювання» [Патент України № 22187 А, МПК-7 В23К9/00, бюл. № 3, 1998 p.], що включає випрямляч для дугового зварювання, що складається з основного 3-х фазного трансформатору, виконаного за схемою регульованого мосту Ларіонова, додаткового випрямного мосту, виконаного за схемою Миткевича, і індуктивного опору в ланцюзі випрямленого струму. Зварювальний режим і для цього випрямляча вимагає настроювання оптимального співвідношення між напругою на виході джерела й швидкістю подачі дроту. При збільшенні напруги на виході джерела час стадії горіння дуги збільшується, що приводить до зменшення частоти коротких замикань, крапля розплавленого металу на кінці зварювального дроту збільшується, що утрудняє перенос металу у зварювальну ванну й збільшує розбризкування металу. Крім того, при підвищеній напрузі збільшується ступінь вигоряння легуючих добавок у зварювальному дроті. При зниженні напруги нижче оптимального ступінь вигоряння легуючих добавок у зварювальному дроті зменшується, але зварювальний процес стає нестійким через різке скорочення стадії горіння дуги й переохолодження зварювальної ванни, що є недоліком прототипу. Задачею справжньої корисної моделі є розробка нового пристрою дугового зварювання в захисних газах, у якому б схемотехнічне рішення дозволило б розширити технологічні можливості випрямляча з досягненням технічного результату забезпечення стабільного зварювального процесу при знижених напругах горіння дуги. Поставлена задача досягається тим, що в «Пристрої дугового зварювання з короткими замиканнями в середовищі захисних газів», що включає 3-х фазний трансформатор, основний випрямний міст, підключений до основної вторинної обмотки трансформатора, індуктивний опір, установлений у ланцюзі випрямленого струму, додатковий вентильний випрямляч, основна вторинна обмотка трансформатора виконана з підвищеною напругою холостого ходу, основний випрямний міст виконаний у вигляді напівкерованого 3-х фазного тиристорного мосту зі схемою керування, а додатковий вентильний випрямляч виконаний по 3-х фазній схемі Ларіонова й приєднаний до додаткової вторинної обмотки трансформатора, виконаної з підвищеним розсіюванням і з напругою меншою напруги горіння дуги, при цьому однополярні вихідні зажими додаткового вентильного випрямляча й виходу пристрої з'єднані між собою. 46443 4 Очевидно, що всі обмотки 3-х фазного трансформатора - первинна, основна вторинна й додаткова вторинна - виконані в 3-х фазному виконанні, тобто на кожному із трьох стрижневих магнітопроводах розташовані три обмотки фаз А, В і С - первинна, основна вторинна й додаткова вторинна. У зв'язку із цим, у формулі й у тексті опису даної корисної моделі описане саме таке конструктивне виконання 3-х фазного трансформатора. Новим у технічному рішенні, що заявляється, є застосування у якості основного випрямляча напівкерованого тиристорного мосту з високим рівнем пульсації випрямленої напруги із частотою 150 Гц, а у якості додаткового випрямляча - вентильний випрямляч, виконаний за схемою Ларіонова, приєднаний до додаткових вторинних обмоток трансформатора з підвищеним розсіюванням і забезпечуючим низький рівень пульсації випрямленої напруги. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими із найближчим аналогом, є наступні ознаки: - 3-х фазний трансформатор, - основний випрямний міст, підключений до основної вторинної обмотки трансформатора; - індуктивний опір, установлений у ланцюзі випрямленого струму; - додатковий вентильний випрямляч. Відмітними від найближчого аналога суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - основна вторинна обмотка трансформатора виконана з підвищеною напругою холостого ходу; - основний випрямний міст виконаний у вигляді напівкерованого тиристорного мосту зі схемою керування; додатковий вентильний випрямляч виконаний за схемою Ларіонова й приєднаний до додаткової вторинної обмотки трансформатора; - додаткова вторинна обмотка трансформатора виконана з підвищеним розсіюванням і з напругою меншою, ніж напруга горіння дуги; - однополярні вихідні зажими додаткового вентильного випрямляча й виходу пристрою з'єднані між собою. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Дійсно, досягнення указаного технічного результату - забезпечення стабільного зварювального процесу при знижених напругах горіння дуги можливо тільки при здійсненні всіх ознак, зазначених у формулі корисної моделі. Високий рівень пульсації випрямленої напруги основного джерела із частотою 150 Гц забезпечує стадію горіння дуги, а додаткове джерело забезпечує стабільний процес переносу металу при виникненні короткого замикання, що в сукупності дозволяє суттєво знизити режим зварювання по напрузі без втрати стабільності зварювального процесу. Зворотні зв'язки по струму й напрузі зварювання, які можуть бути введені в заявляємий пристрій, не впливають на стабільність зварюва 5 льного процесу й можуть забезпечувати стабільність параметрів зварювального режиму. Якщо стандартне зварювальне джерело забезпечує режим зварювання 140А/20-21В із дротом діаметром 1,2 мм у середовищі СО2 з високою стабільністю, а при більш низьких напряжених стабільність зварювання різко погіршується, то джерело, виконане відповідно до запропонованого технічного рішення, за тих самих умов забезпечує стабільний зварювальний процес до режимів 140А/16-17В. Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних і науковотехнічних джерелах інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, яке заявляється, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, які характеризуються всією сукупністю ознак, ідентичної всім суттєвим ознакам пристрою, що заявляється, зазначених у формулі корисної моделі. Тому можна затверджувати, що корисна модель відповідає умові патентоспроможності за критерієм «новизна». Крім того, корисна модель промислово застосовна, тому що технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці й виробництві апаратів дугового зварювання з короткими замиканнями дугового проміжку. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується нижче наведеним описом її практичної реалізації. Відомо, що стандартне зварювальне джерело забезпечує режим зварювання 140А/20-21В із дротом діаметром 1,2 мм у середовищі СО2 з високою стабільністю, а при більш низьких напругах стабільність зварювання різко погіршується. Пристрій, що заявляється, за тих самих умов забезпечує стабільний зварювальний процес до режимів 140А/16-17В. Пристрій дугового зварювання з короткими замиканнями (див. креслення) складається з 3-х фазного трансформатора Т1, що має трифазну первинну обмотку І і дві трифазні вторинні обмотки - основну II і додаткову III, причому основна вторинна обмотка II трансформатора виконана з підвищеною напругою холостого ходу, а додаткова вторинна обмотка III виконана з підвищеним розсіюванням і з напругою меншою напруги горіння дуги. Основний випрямний міст виконаний у вигляді напівкерованого тиристорного мосту V1 зі схемою керування БК, складається з тиристорів VS1-VS3 і діодів VD1-VD3 і підключений до основної вторинної обмотки II трансформатора Т1. Додатковий вентильний випрямляч V2 виконаний за схемою Ларіонова на діодах VD4-VD9 і приєднаний до додаткової вторинної обмотки III трансформатора Т1. Крім того, у ланцюзі випрямленого струму встановлений індуктивний опір (дросель) L1, а однополярні вихідні зажими додаткового вентиль 46443 6 ного випрямляча V2 і виходи пристрою з'єднані між собою. Робота пристрою, що заявляється, відбувається в такий спосіб. До вихідних клем пристрою підключають виріб, який зварюють, і пристрій подачі зварювального дроту з пальником. Перед початком зварювання розрядний проміжок між виробом і електродним дротом є розімкнутим. При подачі команди на зварювання, схема керування БК починає виробляти імпульси керування силовими тиристорами VS1-VS3, які відкриваються. На виході пристрою з'являється напруга холостого ходу, значення якого визначається встановленим фазовим кутом відкриття тиристорів VS1-VS3. Потім включається подача захисного газу й електродного дроту. При виникненні короткого замикання в розрядному проміжку збуджується зварювальна дуга й починається зварювальний процес. При зниженні діючої напруги на дузі рівень пульсації випрямленої напруги збільшується, відповідно, зростає й рівень пульсації зварювального струму. У момент імпульсу струму відбувається плавлення зварювального дроту й розігрів металу зварювальної ванни. У момент мінімуму зварювального струму створюються сприятливі умови для виникнення короткого замикання між розплавленим зварювальним дротом і зварювальною ванною. При виникненні короткого замикання напруга на розрядному проміжку знижується до рівня нижче напруги низьковольтного підживлення від додаткового вентильного випрямляча V2 і в цьому ланцюзі виникає струм, що забезпечує перенос металу з електрода у зварювальну ванну. Порушення дуги після закінчення стадії короткого замикання суттєво полегшується появою чергового імпульсу випрямленої напруги за допомогою напівкерованого тиристорного мосту V1. Таким чином, створюються умови для стабільного протікання зварювального процесу при зниженій напрузі на дузі. При цьому частота коротких замикань виявляється близької до частоти пульсацій випрямленої напруги. Знижена напруга на дузі й підвищена частота коротких замикань, у свою чергу, забезпечують стабільність зварювального процесу й приводять до підвищення якості формування зварювального шва, зменшенню зони термічного впливу й зменшенню розбризкування розплавленого металу, що розширює технологічні можливості зварювання з короткими замиканнями. На підставі всього вищевикладеного можна зробити вивід, що задача, поставлена в справжній корисній моделі - розробка нового пристрою дугового зварювання в захисних газах, у якому б схемотехнічне рішення дозволило б розширити технологічні можливості випрямляча - виконана з досягненням технічного результату - забезпечення стабільного зварювального процесу при знижених напругах горіння дуги. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 46443 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601