Khaskin, Vladyslav

Lasebni, Vladimir

Spivak, Viktor

Vayitc, Dmitryi

Вайц, Дмитро

Лазебний, Володимир

Співак, Віктор

Хаскін, Владислав

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів.  Актуальні задачі сучасних технологій – Тернопіль 19-20 грудня 2012. 9 УДК 621.791.75 : 621.791.72 1Дмитро Вайц, 1Владислав Хаскін, 2Володимир Лазебний, 2Віктор Співак 1Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України, Україна 2НТУУ «Київський Політехнічний Інститут», Україна  КЕРУВАННЯ ПАРАМЕТРАМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ ПРИ ГІБРИДНОМУ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОМУ ЗВАРЮВАННІ  Dmitryi Vayitc, Vladyslav Khaskin, Vladimir Lasebni, Viktor Spivak CONTROL PARAMETERS ARC IN HYBRID LASER-ARC WELDING  В останні роки все більша кількість спеціалістів зі зварювання приходить до висновку щодо перспективності суміщення лазерного випромінювання із електричною дугою у зварю-вальних процесах (наприклад, [1, 2]). Це дозволяє частково заміняти потужність лазерного випромінювання потужністю дугового джерела енергії при одночасному збереженні таких характерних для лазерного зварювання переваг, як високі швидкості процесу і його термічна локальність. Процеси, в яких водночас сполучають дію лазерного випромінювання із дією електричної дуги на метал, звуться гібридними. Було встановлено, що для гібридного зварю-вання сталей можливою є заміна 1 кВт лазерного випромінювання 1 кВт потужності дуги плавкого електроду для товщин до 4 мм і приблизно двома кіловатами потужності дуги для товщин понад 5 мм [2].  Як показали дослідження (зокрема, [2]), глибина провару при гібридному зварюванні і якість з’єднань, що утворюються в результаті, у багатьом залежать від резонансних явищ, які виникають при співпаданні частот автоколивання утвореного лазерним випромінюванням парогазового каналу і частот крапельного перенесення рідкого електродного металу під впливом електричної дуги плавкого електроду. Це означає, що для усунення загрози утво-рення внутрішніх пор, підвищення глибини провару, покращення формування верхнього і нижнього валиків підсилення шву необхідно певним чином синхронізувати дію лазерного випромінювання і електричної дуги. Простіш за все це зробити шляхом введення імпульсної модуляції обох енергетичних джерел та наступного підбору частот і форм імпульсів.  В даній роботі пропонується застосування адаптивного контролю за змінами енерге-тичних параметрів технологічного процесу шляхом реєстрації їх миттєвих значень: струму дуги, напруги на дузі, енергії, що витрачається на плавлення і перенос кожної краплі елект-родного металу. Завдяки наявності зворотних зв’язків в такій електродинамічній системі за-безпечується повний контроль за стабільністю теплових і енергетичних параметрів процесу, а також за характеристиками масопереносу електродного металу, що забезпечує одержання потрібних показників [3]. При цьому лазерне випромінювання динамічно модулюється таким чином, щоб кожної миті відповідати частоті перенесення крапель рідкого електродного ме-талу дуговим джерелом. Оскільки, як правило, ці частоти не співпадають згідно фізичній суті обох процесів (лазерні частоти є значно вищими), нами запропоновано введення певного кратного коефіцієнту масштабування. Наприклад, частота лазерних імпульсів повинна на по-рядок (в 10 разів) перевищувати частоту перенесення рідких крапель металу. Для реалізації вищесказаного пропонується наступне. Функціональна схема системи керування дозованої подачі електроенергії під час дугового зварювання металів повинна міс-тити енергетичний напівпровідниковий перетворювач (НП), систему керування параметрами перетворювача (СК), зварювальну дугову установку (ЗДУ), телевізійний датчик (ТД), фор-мувач імпульсів (ФІ) керування перетворювачем, фільтр нижніх частот (ФНЧ) та процесор обробки технологічних параметрів  (ПОТП). Реалізація способу дозованої подачі електро-енергії до зварювальної області під час дугового зварювання металів передбачає фільтруван-ня зображення розплавленого дугою електроду, обробку відеосигналу зображення телевізій-ного датчика методами внутрішньо кадрової та між кадрової обробки. Далі відеосигнал теле-візійної лінії перетворюється в сигнал постійної напруги, що плавно зростає. Коли амплітуда Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів.  Актуальні задачі сучасних технологій – Тернопіль 19-20 грудня 2012. 10 цього сигналу співпадає із наперед заданим сигналом настройки, що відповідає максималь-ній ширини краплі, ПОТП формує сигнал керування. З виходу ПОТП сформований сигнал керування через систему автоматичного керування формує імпульс, призначений для змен-шення (або модуляції) потужності електроенергії, тобто струму напівпровідникового пере-творювача. Таким чином здійснюється керування частотою переносу крапель електродного металу. Водночас із описаним процесом сигнал від ПОТП дублюється для подачі на блок управління частотою лазерних імпульсів. В цьому блоку частота формування імпульсів кра-тно підвищується завдяки використання коефіцієнта масштабування (наприклад, десятикра-тно підвищується). В результаті частоти лазерного випромінювання і масопереносу електро-дного металу під дією електричної дуги синхронізуються із певним масштабним коефіцієн-том.  В даний час ведуться дослідження з розробки технології застосування телевізійної си-стеми керування процесом дугового зварювання в стаціонарних умовах. Успішне рішення поставлених задач дозволить суттєво покращити якісні показники зварних конструкцій різ-ного призначення.   Література 1. TIG or MIG arc augmented laser welding of thick mild steel plate / J. Matsuda, A. Utsu-mi, M. Katsumura, et al. // Joining and Materials. - 1988. - Vol. 1, No. 1. -P. 31-34. 2. Гибридная сварка излучением СО2-лазера и дугой плавящегося электрода в углеки-слом газе / В.Д.Шелягин, В.Ю.Хаскин, В.П.Гаращук и др. // Автомат. сварка. – 2002. - №10 – С. 38-41. 3. Система автоматичного керування дозованої подачі електроенергії під час дугового зварювання металів / С.В. Борцов, Д.В. Вайц,  В.М. Співак // Матеріали І міжнародної науко-во-практичної конференції «Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та сис-тем».– Чернігів: Чернігівський державний технологічний університет, 2011.– С.125-126.  

Control parameters arc in hybrid laser-arc welding

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/123456789/2183/1/thesis_Vayitc_Khaskin_Lasebni_Spivak_9-10.pdf

Control parameters arc in hybrid laser-arc welding

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University