Способ автоматического управления режимом высокочастотной сварки

 

COK)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) В 2 3 К 13/00 и й,.

ЫФвШйь *.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61.) 685461 (21 ) 32830 18/25-27 (22) 03.02.81 (46) 07.06.84 Бюл. )) 21 (72) М.Я.Акимова, A:С.Васильев, A.P.Казаков, Б.Я.Качанов и В.П.Стрельников (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова(Ленина) (53) 621.791.77(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

9 685461, кл. В 23 К 13/02, 1976 (прототип). (54 ) (57 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ по авт.св. )) 685461, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, дополнительно формируют сигнал, пропорциональный отклонению напряженности магнитного поля внутри трубной заготовки в ее сечении между индуктором и точкой схождения кромок от напряженности магнитнога поля внутри трубной з аготовки непосредственно в зоне индуктора,а затем суммируют

его при получении управляющего сигналаа.

1096063

Изобретение относится к высокочастотной сварке прямошовных труб и может быть использовано в трубной промышленности.

По основному авт.св. 9 685461 известен способ автоматического уп- 5 равления режимом сварки, заключающийся в том, что режимом высокочастотной сварки управляют путем воздействия на мощность источника питания сигналом, являющимся суммой эталоннного )p сигнала уровня мощности с сигналами, пропорциональными отклонению толщины и ширины штрипса, преобразованными в функцию от скорости. Способ учитывает изменение во времени толщины и ширины штрипса, а также скорости сварки 1 3.

Однако отмечается недостаточно высокое качество сварки, поскольку при управлении режимом сварки не учитывается влияние дестабилизирую— щих факторов, связанных с биением сварочных и формовочных валков, а также с неравномерностью физических свойств штрипса по длине и ширине.

Эти факторы влияют на геометрию трубной заготовки и мощность, выделяющуюся на ее кромках.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления режимом высокочастотной сварки дополнительно формируют сигнал, пропорциональный отклонению напряженности магнитного поля внутри трубной заготовки в ее сечении между индуктором и точкой схождения кромок от напряженности магнитного поля внутри трубной заготовки непосредственно в зоне индуктора, а затем суммируют его при получении уп равляющего сигнала.

В электромагнитной системе индуктор — трубная заготовка — магнитопровод всегда можно выделить магнит- 45 ный поток, проходящий через создаваемую кромками трубной заготовки Ч -образную щель и внутренний магнитопровод и замыкающийся во внешнем пространстве. Дрейф точки схождения кро- gp мок трубной заготовки приводит к изменению напряженности магнитного поля вдоль оси магнитопровода, хотя внутри индуктора напряженность магнитного поля сохраняется практически неизменной. Выделяя сигнал, пропорциональный этому изменению, и складывая его с другими сигналами (указанными выше), получают управляющий сигнал, в котором, сосредоточена информация, учитывающая большой объем факторов, дестабилизирующих процесс сварки. Это позволяет более эффективно влиять на режим сварки,а следовательно, и на качество сварного соединения.

Определение работоспособности и эффективности предлагаемого способа.

В качестве исходной математической модели процесса используют модель полученную в результате совместного решения тепловой и электрической .задачи процесса высокочастотной сварки.

Исходными, данными для расчета являются ток индуктора и геометрические размеры электромагнитной системы индуктор — трубная заготовка — магнитопровод. При планировании эксперимента используют полуреплику и восемь звездных точек рототабельного центрального композиционного плана. В результате расчетов с использованием регрессионного анализа получают следующее уравнение:

1 ц -0 4-7+-1б Х -6Х2+2,6 Х 2,97Х (. !

2 где 0 и U — сигналы, снимаемые с

42 измерительных катушек;

Х вЂ” изменение толщины

1 штрипса;

Х вЂ” изменение ширины

2 штрипса;

Х вЂ” изменение радиуса трубЭ ной заготовки;

X+- изменение положения точки схождения кромок

Чтобы оценить относительное влияние исследуемых факторов на сигнал датчика, подставляют в уравнение(1) существующие в действительности максимальные значения отклонений факторов и делят обе части уравнения на свободный член

Оф о, Q ä = (0,015-0,010+0,001+0,124-. (2)

Как видно из уравнения (2 ), наибольшее влияние на сигнал датчика оказывает положение точки схождения кромок трубной заготовки. Другие факторы, хотя и менее значите, необходимо учитывать. Изменение угла схождения кромок трубной заготовки на величину сигнала, пропорционального 0 / Оф, практически не

1 2 влияет и им можно пренебречь.

Измерение величины сигнала, являющегося отношением величины магнитного потока в выбранном сечении к величине полного рабочего потока, осуществляют с помощью датчика, который представляет собой магнитопровод с намотанными на нем двумя витками медной проволоки Ф 1 мм. Витки расположены внутри трубной заготовки: один — под сварочным индуктором, а другой — на расстоянии 50 мм от торца магнитопровода. Сигналы с витков поступали к детекторам, которые представляют собой однополупериод1096063

Составитель Т. Сорокина

Редактор Л.Пчелинская Техред T. Фанта Корректор С.Черни

Заказ 3708/7 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ные выпрямители с фильтрами, находящиеся также внутри трубной заготовки. При таком расположении соотношение полезного сигнала и уровня помех наиболее благоприятно, так как трубная заготовка является естественным электромагнитным экраном.

Сигналы, полученные таким образом, поступают на блок деления аналоговой вычислительной машины МН-7, где фор— мируется результирующий сигнал. Во время эксперимента измеряют толщины штрипса и напряжения на индукторе (это соответствует изменению мощности, подводимой к кромкам трубной заготовки ). С помощью шлейфного осциллографа фиксируют напряжения на индукторе, толщину штрипса и сиг— нал датчика.

На чертеже представлена осциллограмма изменения сигнала Оф„ / Оф2 датчика в зависимости от измененйя мощности, подводимой к трубной заготовке при относительно постоянной толщине П штрипса.

Уменьшение уровня нагрева кромок трубной заготовки, а следовательно, перемещение точки их схождения к индуктору приводит к уменьшению величины сигнала Оф /0 и наоборот. Мак1 симальному отклонению напряжения источника питания соответствует уменьшение температуры разогрева кромок на 140 С, измеренной с помощью цифрового фотопирометра. Поскольку

10 между величиной мощности, подводимой к кромкам трубной заготовки, и изменением сигналаОф /0, зависящего

1 от местоположения точки схождения кромок, существует взаимосвязь, то последний сигнал с учетом его вклада может быть использован для повышения эффективности регулирования подводимой к кромкам мощности, а следовательно, для стабилизации режима сварки и повышения качества продукции.

Применением предлагаемого способа достигается повышение качества сварного соединения, снижение энергоемкости процесса и повышение выхода годной продукции.