單面焊接熔透焊道的控制方法及其設備技術

單側焊接的根部焊道控制方法和設備．無論坡口情況（諸如坡口形狀和根部空隙等）如何變化，本方法和設備總是可提供一個極好的根部焊道形狀．借助檢測母材和背部金屬板之間所產生的電壓或電流（所述背部金屬板通過一種無機材料同母材的背面壓緊，所述電流和電壓跟根部焊道寬具有良好的關系），并根據檢測到的值控制諸如焊接電流或電弧電壓等焊接參數，從而提供均勻的根部焊道形狀．（*該技術在2006年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及單側焊接的根部焊道的控制方法，無論坡口角度等情況如何變化，該方法均能確保根部焊道的形狀良好，本專利技術還涉及到完成此法所用的設備。自動單側焊接是這樣一種焊接方法在母材的對縫焊過程中，從其表面一側焊接母材，無需翻轉便能得到足夠的焊縫熔深，而且這種焊接是有效而經濟的。因此，本法廣泛用于諸如造船用鋼材等大型鋼板的墊板焊接。在自動單側焊接中，母材的坡口情況，即，坡口形狀，根部焊縫等情況必須始終提供良好的熔深。然而，母材的各端面趨于不均勻是一缺陷，這是因為(例如)在切削期間產生熱變形而使坡口情況不是總保持不變，以致在焊接以后引起根部焊道的不均勻性。本專利技術的主要目的是為控制單側焊接中的根部焊道提供一種方法和設備，從而克服上述傳統的自動單側焊接法中的缺陷甚至在坡口狀態不恒定情況下，也能達到根部焊道寬度均勻。為達到上述目的，根據本專利技術所提供的控制單側焊接過程中的根部焊道的方法，確保了根部焊道寬度均勻，該法包括下列步驟(a)在一塊金屬板上安置一種無機材料。(b)借助于該金屬板，使該無機材料處于同母材背面緊密接觸狀態。(c)將一個信號發生器連接到該母材和金屬板上，該發生器所產生的電信號與焊機電源的頻率，電流和電壓特性不同。(d)將來自上述信號發生器的電信號加到母材和金屬板上，以完成單側焊接。(e)在單側焊接期間，檢測母材和金屬板之間由電信號所產生的電壓或/和電流，以獲得在焊接期間，電弧點上和電弧點周圍的電阻抗。(f)為維持電阻抗恒定，控制諸如焊接電流，電弧電壓，焊接速度或導線長度等焊接參數。還有，根據本專利技術，作為單側焊接根部焊道的控制設備包括一個焊機電源，一個信號發生器，一個信號檢測器，一個帶通瀘波器，一個變換器，一個瀘波器，基準信號設定裝置，一個比較器和一個積分電路。信號發生器被連到母材和金屬板上，該金屬板通過一無機材料與母材背面緊密接觸，而一個在頻率、電流和電壓特性方面不同于電焊機電源的電信號跨接在母材和金屬板上。帶通濾波器只允許通過來自信號發生器所需頻率的檢測信號。變換器將通過帶通濾波器的交流(ac)信號變換成直流(dc)信號。濾波器則去除包含在變換器所產生的dc信號中的噪聲信號。基準信號設定裝置根據所需根部焊道寬度建立一個預定的標準信號。比較器將濾波器所產生的dc信號同基準信號設定裝置所產生的標準信號加以比較，并產生比較結果的“差”信號。積分電路對比較器所產生的差信號進引積分，并將其輸出信號加至焊機電源。焊機電源以這樣一種方式控制焊接參數，以使積分電路的輸出信號減小到零，并使單側焊接期間的根部焊道寬度變得均勻。作為本專利技術的一種情況所提供的方法和設備，采用了恒流特性的200HE頻率的振蕩器作為信號發生器，在焊接期間，檢測母材和金屬板之間的交流電壓，并將其變換為dc電壓，然后將此dc電壓同標準電壓相比較，由此控制根部焊道寬度，使其變得均勻。根據本專利技術，利用了這樣一個事實在焊接期間，根部焊道寬度和跨接在母材和金屬板兩端的信號電壓或電流之間存在一種極好的關系，而該電流或電壓是由來自信號發生器的電信號加至母材和金屬板上引起的，焊接參數以這樣一種方式受到控制，以使跨接在母材和金屬板上的信號電壓或電流維持恒定，而不管坡口情況如何變化，均使根部焊道的寬度一致，由此確保根部焊道的形狀一致。此外，可易于通過(計算機)聯機操作來保證均勻的根部焊道寬度，因此可大大提高大型鋼板的焊接操作效率。本專利技術的上述及其他目的，特征和優點，將從下面結合參照附圖所作的說明中了解得更清楚。現對附圖簡要說明如下圖1 是本專利技術一個實施例的示意圖，用以說明一種采用埋弧焊的單側焊接法的原理，該法采用兩個電極而一次通過完成焊接;圖2 是特性曲線圖，以顯示母材和背部銅板上的檢測電壓同根部焊道寬度的關系;圖3 是表示根據本專利技術的根部焊道控制設備的一個方塊圖。現對本專利技術的最佳實例詳述如下參見圖1，標號1表示母材，標號2表示由一種無機材料組成的焊劑墊材并借助背部銅板3同母材1的背面緊壓接觸。4A和4B為電極，5A和5B為焊機電源，其每個頻率為50或60C/S。標號12為信號發生器。信號發生器12包括一個具有怛流特性的振蕩器，其頻率為200C/S-與焊機電源5A和5B不同。標號6表示一個電壓檢測器，用以檢測母材1和銅底板3之間的電壓。就圖示的單側焊接法而言，在焊接的起始周期內，不形成根部焊道，母材1和背部銅板3之間的阻抗極高，以現于在母材1和背部銅板3上即使施加了來自信號發生器12的電信號，實際上也無信號電流流過，從而測得頻率振蕩器的空載電壓而作為信號電壓。焊接開始后，當形成令人滿意的根部焊道時，則流過來自頻率振蕩器的信號電流。這是因為形成良好根部焊道的地方，正是每塊母材1在電弧產生點下形成鎖眼的地方，致使電弧通過各鎖眼而到達背部銅板3并由此使母材1和背部銅板3之間呈導電狀態。另一個原因是焊劑墊材2由于焊接過程產生的熱而被加熱，使其一部分形成液態熔渣，從而減小了電阻值。本專利技術由于接入信號發生器12而已獲得圖2所示的特性，該信號發生器12包括一個頻率為200C/S并具有對母材1和銅底板3怛流特性的頻率振蕩器。該頻率振蕩器還檢查已形成根部焊道處的母材1和背部銅板3之間的導電狀態同根部焊道寬度的關系。在圖2的特性曲線中橫軸代表根部焊道寬度(mm)，而縱軸代表電壓檢測器6所測得的檢測電壓V(伏特)。圖2中縱軸代表檢測電壓V，若I表示電流，則導電狀態下的阻抗Z表達如下Z＝V/I在本實施例中，信號發生器12包括一個怛流特性的頻率振蕩器，以使電流I是常數，而且維持Z＝K.V或V＝K.Z(其中K和K′是常數因此，當加上該怛定電流時，檢測電壓V直接比例于阻抗Z，這樣，檢測電壓代表阻抗Z。正如由圖2所見，在母材1和背部銅板3上的檢測電壓V和根部焊道寬度之間存在著極好的關系。因此，通過控制焊接參數而使檢測電壓V或阻抗Z保持恒定，以獲得給定的根部焊道寬度是可能的。圖3是表示用于控制焊接參數以使如前所述維持檢測電壓V恒定的控制設備一個實例的方塊圖。正如圖3所示，由電壓檢測器6所測得的母材1和背部銅板3之間的檢測電壓V，通過一帶通濾波器13，而該濾波器只讓頻率振蕩器的輸出通過，因此，200C/Sac信號被加到變換器7并依次變換為dc信號。由變換器7產生的電壓信號通過濾波器8，以便去除噪聲后再加到比較器9。加到比較器9的電壓信號同一個標準電壓信號相比較，該標準電壓信號是對應一個給定的根部焊道寬度而在基準電壓設定裝置10中預先設置的，而給定的根部焊道寬又基于根部焊道寬跟跨接于母材1和背部銅板3兩者之間的電壓的關系。比較器9通過積分電跨11向焊機電源提供兩個電壓信號之差的信號。焊機電源5A以這樣一種方式控制焊接電流，以使該差信號減至零。換言之，控制焊接電流以使母材1和背部銅板3之間的電壓信號總是等于標準電壓信號10。由于這樣控制以使借助信號發生器12的電信號而在母材1與背部銅板3之間所產生的電壓V總是維持恒定，因而，完成具有與電壓V相對應的給定寬度的根部焊道單側焊接是可能的，從而也可易于控制根部焊道的寬度。雖然在本實施例中，信號發生器12包括一個恒流特性、頻率為200C/S的振蕩器，但也可采用任何不同于焊機電源頻率的期望頻率、該信號還可是dc信號。當然，假若在母材1和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于焊接兩塊母材的單側焊接的根部焊道控制方法：從其側面，通過配置在一塊金屬板上的無機材料和通過所述無機材料將所述金屬板連接到所述母材的背部，本方法特征在于包括下列步驟：（ａ）將一個用于產生電信號的信號發生器連到所述母材和所述金屬板，該發 生器在頻率、電流和電壓各特性方面與焊機電源不同；（ｂ）將所述信號發生器的電信號加到所述母材和所述金屬板上，以實現所述母材的單側焊接；（ｃ）在所述單側焊接期間，借助所述電信號檢測所述母材和所述金屬板之間所產生的電壓或／和電流，以獲得該 焊接過程中電弧產生點上和電弧產生點周圍的阻抗值；和（ｄ）控制諸如焊接電流，電弧電壓，焊接速度導線尺寸等接參數，以維持所述阻抗恒定。

【技術特征摘要】
JP 1985-2-5 19199/851.用于焊接兩塊母材的單側焊接的根部焊道控制方法從其側面，通過配置在一塊金屬板上的無機材料和通過所述無機材料將所述金屬板連接到所述母材的背部，本方法特征在于包括下列步驟(a)將一個用于產生電信號的信號發生器連到所述母材和所述金屬板，該發生器在頻率、電流和電壓各特性方面與焊機電源不同；(b)將所述信號發生器的電信號加到所述母材和所述金屬板上，以實現所述母材的單側焊接；(c)在所述單側焊接期間，借助所述電信號檢測所述母材和所述金屬板之間所產生的電壓或/和電流，以獲得該焊接過程中電弧產生點上和電弧產生點周圍的阻抗值；和(d)控制諸如焊接電流，電弧電壓，焊接速度導線尺寸等接參數，以維持所述阻抗恒定。2.從母材側面焊接兩塊母材的單側焊接的根部焊道控制法所用的設備，此法在一塊金屬板上安置一種無機材料，并將所述金屬板通過所述無機材料連到所述母材的背部，所述設備特征在于包括一個信號發生器-連到所述母材和所述金屬板，將一個電信號加到所述母材和所述金屬板上，該電信號在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：野村博一，佐藤之彥，佐藤慶和，
申請(專利權)人：日本鋼管株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]