Устройство для контроля качества сварного соединения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно при конденсаторной ударной сварке, содержащее датчик сварочного тока, датчик сварочного напряжения, соединенный с компаратором напряжения , классификатор соединен с блоком индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля качества, в него введены датчик ускорения подвижного элекТ рода, усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок управления режимами, компаратор ускорения, компаратор тока, блок диагностической индикации и блок формирования признаков качества сварного соединения,при этом выходы последнего соединеньт с . блоком диагностической индикации и классификатором, выходы компарат.рра напряженки соединены с первым и вторым входами блока формирования признаков качества сварного соединения , третий вход которого соединен через компаратор тока с датчиком сварочного тока, а датчик ускорения подвижного электрода через усилитель с переменным коэффициентом усиления и компаратор ускорения соединен с четвертым входом блока формирования признаков качества сварного соединения, блок управления режимами соединен с вторыми входами компараторов напряжения, тока и ускорения и с вторым входом усилителя с переменным коэффициентом усиления. 2. Устройство по П.1, о т л ; чающееся тем,что блок формирования признаков качества сварного соединения содержит регистр хранения информации, три формирователя импульсов, две схемы И и схему ИЛИ, при этом первый вход указанного i блока соединен с.первым входом регистра хранения информации, все вы (Л ходы которого соединены с выходами указанного блока, третий вход указанного блока соединен с вторым входом регистра хранения информации, с входами первого и второго формирователей импульсов и входом схемы -ИЛИ, выход первого формирователя импульсов соединен с входом третьего фор:мирователя импульсов и третьим вхо дом регистра хранения информации, четвертый вход которого соединен г с выходом третьего формирователя ND импульсов и через первую схему И с пятым входом регистра хранения информации , шестой вход последнего через вторую схему И соединен с вторым входом первой схемы И и вторым входом указанного блока, другой вход третьего формирователя импульсов соединен с вторым входом второй схемы И, третий вход которой соединен через ,cxeMi- ИЛИ с выходом второго формирователя импульсов, четвертый вход указанного блока соединен с седьлым входом регистра хранения информации

СОЮЗ, СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9((И) 3(51) В 23 К 11 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3433777/25-27 (22) 09. 03. 82 . (46) 23. 10. 83. Бюл, Ф 39 (72 ) С. И. Червонный, В. В. Скороделов и О, Г. Кравец (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621.791.762(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 550253, кл. В 23 К 11/24, 18.03.76.

2. Башкас Я.А. и др. Контроль качества соединений при ударной. конден(саторной сварке по длительности дугового разряда. — "Автоматическая свар ха", .1981, 9 3, с. 62-65 (прототип). литель с переменным коэффициентом усиления и компаратор ускорения соединен с четвертым входом блока формирования признаков качества сварного соединения, блок управления режимами соединен с вторыми входами компараторов напряжения, тока и ускорения и с вторым входом усилителя с переменным коэффициентом усиления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что блок формирования признаков качества сварного соединения содержит регистр хранения информации, три формирователя импульсов, две схемы И и схему

ИЛИ, при этом первый вход указанного блока соединен с первым входом ре- I гистра хранения информации, все выходы кОторого соединены с выходами указанного блока, третий вход укаэанного блока соединен с вторым входом регистра хранения информации, с входами первого и второго формирователей импульсов и входом схемы ИЛИ, выход первого формирователя импуль-. сов соединен с входом третьего фор- .,мирователя импульсов и третьим входом регистра хранения информации, четвертый вход которого соединен с выходом третьего формирователя импульсов и через первую схему И с пятым входом регистра хранения информации, шестой вход последнего через вторую схему И соединен с вторым входом первой схемы И и вторым входом указанного блока, другой вход третьего формирователя импульсов соединен с вторым входом второй схемы И, третий вход которой соединен через ,схем ; И.(П4 с выходом второго формирователя импульсов, четвертый вход указанного блока соединен с седьмым входом регистра хранения информации. (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ преимущественно при конденсаторной ударной сварке, содержащее датчик сварочного тока, датчик сварочного напряжения, соединенный с компаратором напряжения, классификатор соединен с блоком индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля качества, в него введены датчик ускорения подвижного электрода, усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок управления режимами, компаратор ускорения, компаратор тока, блок диагностической индикации и блок формирования признаков качества сварного соединения,при этом выходы последнего соединены c . блоком диагностической ийдикации и классификатором, выходы компаратора напряжения соединены с первым и вторым входами блока формирования признаков качества сварного соединения, третий вход которого соединен через компаратор тока с датчи ком сварочного тока, а датчик ускорения подвижного электрода через уси1 („,," "Г((;((; (((*

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1049216

Изобретение относится к сварочному производстну и может быть использовано для контроля качества сварныхх соединений, преимущественно при конденсаторной ударной сварке.

Известно устройство контроля качества точечной контактной сварки, содержащее датчики сварочного тока, падения напряжения на электродах и усилия сжатия электродов (1) .

Недостатком этого устройства явля- 10 ется то, что оно не решает задачи контроля качества ударно-стыковой сварки. Физические процессы, протекающие и металлах при контактной и ударно-стыковой сварках, различны, а 15 именно: при ударно-стыконой сварке процессы разогрева и сжатия деталей происходят н различные моменты времени, а при контактной — одновременно, поэтому применение математической о модели, реализованной в устройстве контроля качества точечной контактной сварки, для контроля качества ударно-стыковой сварки невозможно.

Кроме того, применение решающих усилителей, интеграторон и умножителей удорожает и усложняет устройства н реализации. Устройство для контроля качества точечной сварки является медленнодействующим, время определения качества сварки равно десяткам миллисекунд (например, 40 мс), а при ударно-стыковой сварке это время не должно превышать

1 мс.

Наиболее близким к изобретению 35 по технической сущности является устройство контроля качестна соединений при ударной конденсаторной сварке по длительности дугового разряда, содержащее датчик тока и датчик напряжения, 4р соединенный с компаратором, и измерительно-классификационное устройство, содержащее классификатор и блок индикации, а также интегратор, вход которого через ключ подключен к стабилизатору, а выход — на вход повторителя, к выходу последнего подключен измерительный прибор f2) .

Недостатками устройства являются низкая точность разпознавания и ограниченные функциональные возможности.

Низкая точность распознавания является следствием, того,.что не распознаются причины брака, вызванные уменьшением усилия сжатия снариваемых деталей по сравнению с требуемой нормой, Причем норма усилия, также как и йорма сварочного тока, опреДеляется (изменяется) в зависимости от материалов и размеров свариваемых 60 деталей. Величина усилия сжатия существенно влияет на качество сварных соединений, но в то же врейя янляется очень нестабильным параметром процесса сварки. 65

Уменьшение усилия сжатия происходит по следующим причинам: снижение скорости и ускорения сближения свариваемых деталей вследствие временного загрязнения направляющих подвижного электрода сварочной установки, уменьшение зазора между направляющими и подвижным электродом или появление различного вида перекосов между ними, торможение подвижного электрода приводящей пружиной при появлении люфта в направляющих или перекоса штока, на который одета пружина, и т.п.у появление проскальзывания деталей в цангах, закрепленных на подвижном и неподвижном электродах сварочной установки, или появление свободного хода (пусть даже достаточно малого). во нремя соударения свариваемых деталей при любых других способах их закрепления, или уменьшение линейных размеров деталей во время соударения за счет упругой деформации при недостаточно жесткой их фиксации; ошибочная установка свариваемых деталей, не соответствующая технологическому процессу (например, при сварке двух деталей цилиндрической формы, представляющих собой вывод и контакт реле типа РЭС-9 или РЭС-10, штырь из нейзильбера (вывод) соударяется с штырьком из драгметалла (контакт) не плоским торцом, как положено па техпроцессу. а противоположным торvaM c фаской.(т.е. с меньшей площадью).

Ограниченные функциональные возможности обусловлены тем,что устройство не может быть использовано для контроля качества сварных соединений из различных материалов (например, нейзильбер — серебро, нейэильбер — золото, нейзильбер — платина, нейзильбер — нейзильбер и др.) диаметров, а также конфИгураций (напри мер, плоскость — штырь, штырь штырь и т.п.). Кроме того, в устрой-. стве не вырабатывается диагностическая информация о возможных причинах брака, а также состоянии механической и электрической частей сварочной установки, что позволило бы более оперативно осуществлять ее настройку при отклонении заданных параметров (особенно механических) от нормы.

Целью изобретения является повышение точности контроля качества.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля качества сварного соединения преимущественно при ударной конденсаторной сварке, содержащее датчик сварочного тока, датчик сварочного напряжения, соеди,ненный с компаратором напряжения, классификатор, соединенный с блоком, индикации, введены датчик ускорения

1049216 подвижного электрода, усилитель с усиления, компаратор 5 напряжения, переменным коэффициентом усиления, компаратор 6 тока, компаратор 7 ускоблок управления режимами, компара- рения блок 8 управления режимами тор ускорения, компаратор тока, блок блок 9 формирования признаков кадиагностической индикации и блок фор- честна снарного соединения, формиромиронания признаков качества сварного 5 ватели 10-12 импульсов, схему IUIH 13, соединения, при этом ныходы послед- . схемы И 14 и 15, регистр 16 хранения него соединены с блоком диагностичес- информации, блок 17 диагностической кой индикации и классификаторо л, вы- индикации, классификатор 18 и блок ходы компаратора напряжения соедине- 19 индикации. ны с перным и вторым нходами л р| одами блока Датчики 1-3 вырабатывают сигналы, формирования и изнаков качес р о качества свар- пропорциональные сварочному току, ного соединения т е ий вхо р -т вход которо-, падению напряжения на электродах и го соединен через компа ато р аратор тока с ударному ускорению подвижного электро датчико л сварочного тока р о о тока, а датчик да сварочной установки. По величине г ускорения подвижного элект ода,че е

Рода.через 15 сварочного тока можно определить темусилитель с пере ленным коэффициентом пературное состояние свариваемых деусиления и компаратор ускорения соединен с четвертым входом блока о мталей,. поэтому, осуществив пороговую

Р д б ока форми- обработку тока на определенном уровронания признаков качества сна ног арного не в зависимости от материала и толсоединения, блок Управления „ е и у Р я „Режимами 20 щины свариваемых деталей и определив соединен с вторыми входами компа акомпара- момент соударения деталей относительторов напряжения тока.и р, о а.и ускорения . но импульса пороговой обработки тока и с вторым входом усилителя с

I р одом усилителя с пере- можно определить возможность образоменным коэффициентом усиления. вания качественного сварного соединеБлок фоРмиРования признаков каче- 25 ния.ства снарного.соединения соде жит одержит . . Вследствие инерционности процесса регистр хранения информации т и фоф Р ц три фоР- распространения тепла в металлах необмирователя импульсов, две схемы И и схему ИЛИ, при этом пе вый вхо ходима временная коррекция импульса пороговой обработки тока, а именно укаэанного блока соединен с пе вым входом регистра х анения ин о ма ии первым 30 смещение переднего фронта, отражаюP P e иЯ информациию щего процесс разогрева деталей, и все выходы которого соединены с выI коррекция заднего фронта вследствие . ходами указанного блока т ет блока, третий вход наличия процесса остывания деталей. указанного блока соединен с вторым

1 .входом регистра хранения информации, Кроме того, качество сварного соес входами первого и второго формиро» 35 динения определяется усилием сжатия, вателей импульсов и входом схемы ИЛИ, возникающим при соударении деталей. выход перного формирователя импуль Сигналы, снимаемые с.датчика 1 сварочсов соединен с входом третьего фора и ного напряжения и датчика 2 сварочрователя импульсов и третьим входом ного тока, поступают на соответстрегистра хранения информации, четвер 40 вующие входы компараторов напряжетый вход которого соединен с выхо ния 5 и тока 6.Сигнал с датчика 3 дом третьего формирователя импуль- ускорения подвижного электрода постусов и через первую схему И с пятым пает на усилитель 4 с переменным коэфвходом регистра хранения информации, Фициентом усиления. Сигнал с выхода шестой вход последнего через вторую 45 Усилителя 4 поступает на компаратор схему И соединен с вторым входом 7, на котором происходит формировапервой схемы И и вторым входом ука» ние сигнала, определяющего достаточзанного блока, другой выход третьего ность Усилия сжатия деталей в процесформирователя импульсов соединен с се сварки. Опорные напряжения, опревторым входом второй схемы И, третий 50 деляющие порог срабатывания компаравход которой соединен через схему торов 5-7, а также коэффициент переИЛИ с выходом второго формирователя дачи усилителя 4, задаются блоком 8 импульсов;, четвертый вход укаэанного управления режимами в зависимости от блока соединен с седьмым входом ре- типа и толщины снариваемых деталей. гистра хранения информации. Сигнал с выхода компаратора 6 тока

На чертеже представлена блок-схе- поступает на формирователь 11 импуль55 ма устройства контроля качества свар- сов, осуществляющий выРаботку синного соединения. хроимпульса (СИ ), определяющего временной интервал, в течение которого

Устройство контроля качества свар- разрешена запись информации о проного соединения преимущественно при бО цессе сварки в регистр 16 хранения. ударной конденсаторной сварке содер- С выхода формирователя 11 импульсоь жит датчик 1 сварочного напряжения, сигнал поступает на формиронатель датчик 2 сварочного тока, датчик 3 12 импульсов, вырабатывающий импульс ускорений подвижного электрода, уси- "временной интервал" (ВИ), длительлитель 4 с переменным коэффициентом у ность которого определяет требуемое

1049216 смещение переднего фронта импульса пороговой обработки тока, отражающего процесс разогрева деталей. Схемой

И 14 фиксируется ситуация "поздний поджиг" (ПП), т.е. тот факт, что механический контакт свариваемых

5 деталей возник до требуемого для образования качественного сварного соединения температурного состояния торцов. Сигнал с выхода компаратора 6 поступает также на формирователь 10 импульсов и схему ИЛИ 13, которые осуществляют временную коррекцию зад него фронта импульса пороговой обработки тока, вследствие инерционности процесса остывания. Схемой H 15 фик- i5 сируется ситуация "соединение в разогретом виде" (CPB), т.е. попадание момента механического контакта свариваемых деталей во временной интервал, благоприятный для образования качественного сварного соединения деталей по температурному сос-. тоянию

В регистре 16 хранения осуществляется запись информации, позволяющей определить качество сварки, а именно запоминание следующих фактов; появление механического контакта свариваемых деталей (НК); наличие сигнала с выхода компаратора сигнала . тока (ТОК); выработка СИ; выработка импульса ВИ переднего фронта сигнала с выхода компаратора сигнала тока> появление ситуации ПП; появление ситуации СРВ; наличие усилий сжатия свариваемых деталей, достаточных 35 для образования качественного сварного соединения "усилие в норме" (УСН).

С выходов регистра 16 признаки качества сварного соединения в виде 4О сигналов ПП, CPB и УСН поступают на классификатор 18, где по логическим формулам вырабатывается решение о ка,честве сварного соединения

НОРМА = УСН Л CPB A ПП

БРАК = УСН A CPB A ПП и выдачей соответствующего сигнала "Норма" или "Брак" в блок 19 индикации.

Все выводы регистра 16 заведены на блок 17 диагностической индйкации.

Во состоянию диагностической индикации можно определить работоспособ» ность прибора и возможную причину брака в каждом цикле сварки °

Введение датчиков ускорения, усилителя с переменным коэффициентом усиления, компараторов сигналов ускорения и тока, блока управления режимами, блоков формирования признаков качества сварного соединения и диагностической индикации выгодно отличает предлагаемое .устройство от известного, так как повышается точность контроля и расширяются функциональные возможности ° Повышение .точности контроля достигается за счет того, что разпоэнаются причины брака, вызванные уменьшением усилия сжатия свариваемых деталей по сравнению с требуемой нормой.

Расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что .устройство может быть использовано для контроля качества сварных соединений из различных материалов (например, нейзильбер — серебро, нейзильбер — платина, нейэильбер золото, нейзильбер — нейзильбер и др.) диаметров,а также конфигураций(например;плоскость -штырь, штырь-штырь и др.).

Кроме того, в устройстве вырабатывается и выдается на индикацию диагностическая информация о- возможных причинах брака, состоянии механической и электрической частей сварочной установки, что позволяет более onå.ративно осуществлять ее настройку при отключении заданных технологических параметров от нормы, а также осуществлять поиск оптимального режима сварки в заданных техпроцессом диапазонах регулировок сварочного тока и емкости накопительных конденсаторов.

1049216

Составитель Г. Чайковский

Техред М Гергель о

Корректор IO ° Макаренко

Редактор P. Цицика

Филиал ППП "Патент"y г; Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 8300/11 Тираж 110б Подписное

BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5