УСТРОЙСТВО УМЕНЬШЕНИЯ РАЗБРЫЗГИВАНИЯ
DEVICE FOR REDUCTION OF SPUTTERING

Изобретение относится к области электродуговой сварки, в частности к устройству, результатом применения которого является расширение и улучшение технологических свойств электродуговой сварки металлов. Устройство призвано уменьшить разбрызгивание металла электрода и сварочной ванны, уменьшить расход сварочных материалов, повысить однородность и качество сварного шва. Устройство применимо для тех сварочных процессов, где перенос электродного металла происходит периодически в моменты коротких замыканий дугового промежутка металлом плавящегося электрода.
Известен принцип уменьшения разбрызгивания электродного металла и повышения стабильности сварочного процесса за счет резкого ступенчатого уменьшения сварочного тока в начальный момент короткого замыкания дугового промежутка расплавленным электродным металлом и в конце короткого замыкания, непосредственно перед окончанием перетекания электродного металла (разрыва жидкой перемычки) до повторного возбуждения сварочной дуги. Сам принцип и варианты устройств для его реализации раскрыты в патентах, принадлежащих фирме «The Lincoln Electric Company»: US 4866247 A1, US 5148001 A1, US 6051810 A1, RU 2217274 C2, а также в авторских свидетельствах СССР № 579112, № 1058171, № 1064555, которые являются ближайшим аналогом настоящего изобретения.
Недостатком этих устройств является то, что в них сварочный ток постоянно протекает через полупроводниковый ключ, выделяя значительную тепловую мощность, что снижает общий КПД сварочного оборудования. В их конструкции применены габаритные теплоотводы, реактивные и активные компоненты. Это приводит к значительным габаритам и массе устройств.
Предлагаемое устройство реализует тот же принцип ступенчатого уменьшения сварочного тока, но другим способом в отличие от аналогов. Оно не прерывает ток сварочного источника, а шунтирует его в требуемые моменты сварочного микроцикла. Такое шунтирование оставляет сварочную зону без сварочного тока. Сварочный ток отводится полупроводниковым ключом, подключенным параллельно сварочной дуге. Время требуемых бестоковых интервалов, следовательно, и время работы силового транзистора, составляет не более 5% от времени сварки. Тепловая мощность, выделяемая на полупроводниковом ключе, более чем в 10 раз меньше, чем у аналогов. В этом заключается новизна настоящего изобретения.
Техническим результатом настоящего изобретения является значительно уменьшенные массогабаритные характеристики и повышенный КПД устройства по сравнению с аналогами.
Устройство уменьшения разбрызгивания состоит из полупроводникового ключа 1, подключенного параллельно сварочной дуге, схемы управления ключом 2, в которую поступают сигналы от датчика напряжения сварочной дуги 3 и датчика сварочного тока 4.
Устройство уменьшения разбрызгивания работает следующим образом. При возникновении короткого замыкания дугового промежутка датчик напряжения 3 фиксирует падение напряжения ниже заданного порога и подает сигнал схеме управления 2, которая формирует сигнал для открытия ключа 1, который открывается и шунтирует сварочный ток на время от 100 до 700 микросекунд. В конце короткого замыкания при образовании жидкой перемычки датчик напряжения 3 фиксирует лавинообразный рост напряжения на дуговом промежутке и подает сигнал системе управления 2, которая открывает ключ 1, который шунтирует сварочный ток, часть сварочного тока протекает через жидкую перемычку до момента ее разрыва, факт разрыва жидкой перемычки фиксирует датчик тока 4 по факту полного прекращения сварочного тока и подает сигнал схеме управления 2, которая через 300 микросекунд закрывает ключ 1 для последующего возбуждения дуги.
Схема управления ключом 2 может быть реализована с применением цифрового микроконтроллера для получения большей функциональности.
Устройство уменьшения разбрызгивания может быть реализовано в составе источника питания сварочной дуги.
Устройство уменьшения разбрызгивания может быть реализовано в виде функционально и конструктивно законченного блока или модуля и подключаться к сварочной цепи независимо от источника питания сварочной дуги. Внутренние схемы устройства могут быть запитаны непосредственно от сварочного напряжения.