Способ контроля величины осадки при контактной стыковой сварке оплавлением

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ ОСАДКИ ПРИ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКЕ ОПЛАВЛЕНИЕМ, при котором за величину осадки принимают разность показаний датчика перемещения подвижной станины стыкосварочной машины в конце и начале отсчета, отличающий с я тем, что, с целью повьшения точности и стабильности измерений, определяют скорость перемещения йодвижной станины и длительность осадки, при этом сигнал на начало отсчета выдают в момент времени, при котором скорость перемещения подвижной станины достигнет максимального значения скорости оплавления, а сигнал на нец отсчета выдают через время, превышающее в 2-3 раза длительность осадки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

y g В 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТБУ (21) 3550867/25-27 (22) 24. 12.82 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) Н,С.Кабанов, М.Ф.Кареев, С.Г.Молчадский, Ю.M.Íåäîäàåâ, Б.А.Рысс, В.С.Скворцов и В.Г.Мокеичев (71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский и проектно-конст" рукторский институт металлургического машиностроения (53) 621.791.762.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 202379, кл. В 23 К 11/04, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

N9 465292, кл. В 23 К 11/04, 1972 (прототип).

„„SU„„1094 96 A (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ

ОСАДКИ ПРИ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКЕ

ОПЛАВЛЕНИЕМ, при котором за величину осадки принимают разность показаний датчика перемещения подвижной станины стыкосварочной машины в конце и начале отсчета, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерений, определяют скорость перемещения подвижной станины и длительность осадки, при этом сигнал на начало отсчета выдают в момент времени, при котором скорость перемещения подвижной станины достигнет максимального значения скорости оплавления, а сигнал на конец отсчета выдают через время, пре" вышающее в 2-3 раза длительность осадки.. 1094696

Изобретение относится к сварочной технике, а именно к способам контроля технологических параметров при комнатной стыковой сварке оплавлением.

Для обеспечения качества сварного со-i единения при контактной стыковой сварке оплавлением контролируют различные технологические параметры : ток в процессе оплавления, скорость оплавления, скорость осадки, начальный зазор между свариваемыми деталями, величину оплавления и, наконец, величину осадки.

При всех прочих равных условиях процесса величина осадки при контакт- 15 ной стыковой сварке оплавлением является важнейшим параметром, определяющим качество сварного соединения.

Это объясняется тем, что (как установлено многочисленными исследования- 2О ми) для получения стабильно высокого качества сварных соединений отклонение величины осадки не должно превышать 5Х от ее номинального значения.

В то же время отклонение других выше указанных параметров процесса даже

1 .на 20 не столь сильно сказывается на качестве соединения.

Известен способ контроля парамет- ров процесса контактной стыковой сварки оплавлением, при котором измеряют сумму величин оплавления и осадки и сравнивают ез с заданным припуском на оллааланиа и осадку (1) .

Недостатком способа является не- 35 возможность определения величины собственно осадки, так как согласно этому способу измеряют (контролируют) всю сумму величин оплавления и осадки, т.е. весь путь перемещения 40 подвижной станины относительно неподвижной станины и невозможно определить с достаточной степенью точности ту долю перемещения, которая приходится на осадку. 45

Этот недостаток приводит к тому, что стабильно высокого качества сварных соединений добиться также не удается.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля величины осадки при контактной стыковой сварке оплавлением, при котором за величину осадки принимают разность показаний датчика перемещения подвижной станины còûêoñâàðo÷íoé машины в конце и начале отсчета.

При этом сигнал на начало отсчета показаний датчика перемещения выдают в момент времени, следующий через определенную выдержку времени после команды на включение электромагнита распределителя осадки, а сигнал на конец отсчета выдают в момент времени, при котором показания датчика достигают максимального значения (2) .

Известный способ дает возможность относительно точно измерить в процессе сварки величину осадки. Погрешность измерения этим способом составляет около 12"20 . Хотя такая точность измерения величины осадки и не приводит непременно к браку, т.е. сварные соединения удовлетворяют обычным требованиям, однако при повьппенных требованиях к сварным соединениям (например, полосового материала, подвергаемого после сварки непрерывной холодной прокатке) такая точность измерений не гарантирует стабильно высокого качества сварных соединений.

Причина недостаточно высокой точности измерений величины осадки заключается в следующем.

Как известно, на стыкосварочных машинах с гидравлическим приводом перемещения подвижной станины осадка осуществляется посредством включения электромагнита распределителя осадки, подающего масло в гидроцилиндр, при срабатывании которого происходит ускорение перемещения подвижной станины. В то же время известно, что перемещение станины с большой скоростью при осадке начинается с некоторым запаздыванием после включения электромагнита распределителя осадки, зависящим от времени его срабатывания, а также диаметра и длины трубопроводов, массы станины и других факторов. Эта величина для крупных машин достигает 0,2 с. Ограничение хода положений станины и окончание осадки в этих машинах осуществляется жестким упором.

На фиг. 1 изображен график перемещения подвижной станины в конце оплавления и во время осадки, где за начальный момент (с, -О) принята команда на включение электромагнита, а коррекция учитывается выдержкой ape"

Л мени на начало отсчета, которая для упрощения эксплуатации принимается величиной постоянной.

3 1094

Учитывая, что время срабатывания распределителя для конкретной маP шины зависит от вязкости масла в гидросистеме, подверженной сезонным изменениям в зимний и летний период эксплуатации, для надежности замеров обычно принимают u vP.

Как видно иэ графика на фиг.1, положения точки начала отсчета зависят от конечной скорости оплавления 10 (точки С и d ), которую изменяют на сварке изделий разного сортамента.

Таким образом, в известном способе заложена ошибка, максимальная величина которой при изменении конечной скорости оплавления в диапазоне

2-10 мм/с равна

= (10-2) (О, 2-0, 2 О, 8) =О, 32 мм.

Кроме того, при ударе подвижной станины об упор возникают колебания взаимодействующих элементов измерительной системы, которые при известном способе замеров также обычно приводят к ошибке:

25

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля величины осадки при контактной стыковой сварке оплавлением, при котором за величину осаДки принимают разность показаний датчика перемещения подвижной станины стыкосварочной машины в конце и нача- 55 ле отсчета, определяют скорость пере мещения подвижной станины и длительность осадки, при этом сигнал на нача Я„= 4>; - Я =О, 2.... О, 4 мм.

Таким образом, изменение величины осадки известным способом не обеспечивает необходимой точности, так как максимальная абсолютная ошибка может достигать 0,7 мм, что составляет при величине осадки 3-6 мм около 12-24Х.

Кроме того, известный способ определения начала осадки является кос35 венным методом приближения точки начала измерений к фактическому началу осадки (точка 0) и может приводить к, еще более существенным ошибкам напри40 мер, из-за заклинивания или заедания распределителя осадки йри грязном масле. В этом случае ь р возрастет, л ь„ будет значительно меньше ь и, соответственно, возрастет 4 ЬИ

Цель изобретения — повышение точности и стабильности измерений величины осадки. ло отсчета выдают в момент времени, при котором скорость перемещения подвижной станины достигнет максимального значения скорости оплавления, а сигнал на конец отсчета выдают через время, превышающее в 2-3 раза длительность осадки.

Сущность способа заключается в том, что в процессе контактной стыковой сварки оплавлением следят за показаниями датчика перемещения подвижной станины стыкосварочной машины и началом осадки считают тот момент, когда скорость этого-перемещения достигнет заранее заданного для определенного сортамента свариваемых на машине изделий значения конечной скорости оплавления, т,е. фактический момент перехода от оплавления к осадке. Это снижает погрешность в начале измерений. Окончанием же осадки считают не момент, когда показания датчика перемещения достигнут максимального значения (как это считали до сих пор), а заведомо более поздний момент (через выдержку времени, превышающую в

2-3 раза длительность осадки), что гарантирует полное затухание колебаний иэмерительность системы. Это исключает погрешность в конце измерений.

На фиг.1 изображен график перемещения подвижной станины стыкосварочной машины в конечной стадии оплавления и при осадке; на фиг.2 — стыкосварочная машина (схематически) с одним из возможных вариантов блок-схемы для осуществления предлагаемого способа.

Машина, содержит неподвижную станину 1 с установленными на ней подвижной станиной 2 и гидроцилиндром 3 для перемещения последней. Гидроцилиндр

3 системой трубопроводов соединен через регулируемый дроссель 4 с распределителем 5 оплавления, имеющим электромагнит 6, и с распределителем 7 .осадки, имеющим электромагнит 8. Для ограничения перемещения подвижной станины 2 на неподвижной станине 1 закреплен упор 9. С подвижной станиной

2 механически соединен датчик 10 ее перемещения.

Блок-схема включает в себя систему

11 управления сварочной машиной, выходы которой электрически соединены с электромагнитами 6 и 8 распределителей 5 и 7. Выход датчика 10 перемещения подвижной станины 2 электрически соединен с первым входом блока 12

1094696

S ее положения и входом блока 13 скорости ее перемещения. Выход блока 13 соединен с вторым входом блока 12 и входом реле 14 времени, выход которог о соединен с третьим входом блока

12, выход которого соединен с указателем 15 величины осадки.

При работе на машине свариваемые изделия 16 и 17 зажимают в губках (электродах-зажимах) неподвижной 1 и подвижной 2 станин, включают сварочный трансформатор (не показан) и распределитель 5 оплавления, который подает масло под давлением через регулируемый дроссель 4 в гидроцилиндр 3. 15

Этот гидроцилиндр перемещает подвижную станину 2 со скоростью оплавления.

Концы изделий оплавляются и постепенно нагреваются. При нагреве концов 20 до температуры, достаточной для качественной сварки, включается распределитель 7 осадки и подвижная станина резко увеличивает свою скорость, производится осадка и сварка изделий.

При этом скорость осадки обычно в

3-5 раз выше скорости подвижной станины при оплавлении. После удара об упор 9 подвижная станина 2 останавливается. 30 !

За фактическую величину осадки следует принимать показания датчика

10 перемещения от момента начала ускорения подвижной станины 2 под воз35 действием масла, поступившего в гидроцилиндр 3 от распределителя 7 осадки (точка о на фиг. 1) до момента стабилизации положений этой станины после ее удара об установленный на не- 40 подвижной станине 1 упор 9, который ограничивает величину осадки (точка а ).

Таким образом, фактическая величина осадки равна селу о

В конце оплавления подвижная станина 2, перемещается с определяемой технологией сварки конечной скоростью 1оп, которая выражается углом

50 наклона кривой 5 = f() . Эта скорость изменяется при сварке изделий всего сортамента в диапазоне от Y „„ ц до мин

В определенный момент вреом. к мени (i, =О) из схемы 11 управления сварочной машиной поступает сигнал на включение электромагнита 8 распределителя 7 осадки. Нри переключении это.— го распределителя за время i p u поступлении масла в гидроцилиндр 3 подвижная станина 2 постепенно разгоняется от этой скорости до .скорости осадки Чос . При этом за время переходного процесса (до точки () скорость станины последовательно принимает значения макс макс

1 5Ч оп — точка с, 3М оп и ка f. и т.д. В конце хода подвижная станина 2 ударяется об упор 6 и продолжается с ним колебаться (точки, h ) до угасания этих колебаний (точка 1м).

Измерение величины осадки по предлагаемому способу состоит в том, что от датчика 10 положения постоянно поступает сигнал в блок 12 положения подвижной станины и блок 13 скорости ее перемещения. Последний предварительно настраивается на скорость Ч несколько превьппающую Y „ „ . При мокс опn„ê фиксировании в блоке 13 этого сигнала, свидетельствующего о начале осадки, из него в блок 12 выдается импульс начала отсчета величины сигнала (5о) датчика 10 в момент времени, следующий за фактическим началом осадки через длительность ь 2

Величина (фиг.1) представляет собой отрезок времени от момента перехода скорости перемещения подвижной станины, соответствующей конечной скорости оплавления конкретного типоразмера, к ускоренному движению до момента, при котором эта скорость достигает максимального значения скорости оплавления для всего сортамента полос, свариваемых на данной машине. Таким образом, для полос, свариваемых при максимальных скоростях оплавления, с стремится к нулю, а и для остального сортамента оно возрастает с уменьшением фактической конечной скорости оплавления. и

После отсчета времени ь, превышающего в 2-3 раза длительность осадки (экспериментальные данные по сварке различных полос на стыкосварочных машинах разной конструкции свидетельствуют, что время затухания динамических колебаний, возникающих из-за упругой деформации упоров и станин, в результате удара подвижной станины об упоры, ограничивающие величину осадки, составляет примерно 0,8 длительности осадки (ьос ) . Поэтому для

7 10946 обеспечения снятия показаний датчика величины осадки гарантировано после затухания колебаний, значение ь доли жно превышать величину ь не менее чем в 2 раза. С другой стороны, увеличение uq более чем в 3 раза по и сравнению с ос нецелесообразно, так как оно не повышает точности измерений, увеличивая общее время обработки информации, реле 14 времени I0 выдает импульс конца отсчета величины осадки, по которому в блоке 12 фиксируется величина сигнала (5щ) датчика

1 в момент времени, гарантировано обеспечивающий затухание колебаний измерительной системы. В этом же блоке 12 производится вычитание величин сигналов 5 „- 5 е и их разность переда-. ется в указатель 15 величины осадки, т.е. 20

Так как в предложенном способе и

G(rn ь =О, то возможная ошибка измерений также стремится к нулю. Практи- 25 чески возможная ошибка зависит от длительности .переходного процесса при изменении скорости станины от

М@П„ к к Ч0g а также чувствительности блока 13, производящего контроль скорости. В случае, если п

=0,25 ьос, а этот блок отстроен на выдачу импульса начала отсчета величины осадки при 1,5 V „д, то ошибмакс ка составит Ьбй 50 с о =0,25 мм 35 или 4-81 при указанных выше значениях величины осадки, что в 3 раза меньше, чем у известного способа контроля величины осадки и соответствует требуемой точности, задаваемой

96 8 технологией сварки. Несмотря на то, что предлагаемый способ контроля величины осадки дает несколько заниженные результаты, он отличается стабильностью показаний, так как фиксирует момент, наступающий непосредственно эа фактическим началом осадки и полностью исключает возможный разброс показаний из-за колебаний в ее конце. Учитывая, что длительность переходного процесса обычно не превышает 0,05 с, то происходящие внутри его измейения, зависящие от величины осадки, ее скорости, массы станины, диаметров и длины трубопроводов, а также сечения свариваемых полос, не оказывают существенного влияния на точность измерений.

Точный замер величины осадки позволяет производить настройку сварочной машины в соответствии с технологией и поддерживать установленный режим в течение длительного времени, что повышает качество сварных соединений. Использование предлагаемого способа контроля в машинах для стыковой сварки полос должно повысить и стабилизировать качество сварных соединений и приводить к уменьшению их обрывов при холодной прокатке. В то же время поданным многих металлургических заводов известно, что сокращение обрывов всего на 17. дает годовую экономию 70-100 тыс.руб. за счет— уменьшения подмоток на стане и агрегатах резки, уменьшения выхода из строя валков и уменьшения условно-постоянных расходов при уменьшении простоев стана и внеплановых перевалок валков.

1094696

Составитель И.Фелицина

Редактор А.Козориз Техред А.Бабинец Корректор Н. Бобкова

Заказ 3490/6 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óçãîðîä, ул.Проектная, 4