Способ автоматического измерения и регулирования электронагрева
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА , включающий вычисление температуры сварочного ядра, сравнение ее с заданной и регулирование режима электронагрева , отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности температуры ядра при сварке деталей малых толщин переменным током во время текущего сварочного импульса, многократно в моменты времени 11 измеряют мгновенные значения сварочного тока Jj и вычисляют коды функции источника тепла Qj по формуле i с- y-s где -функция источника тепла; fi - мгновенное значение сварочного тока в t момент времени; К - коэффициент эффективности процесса проплавления; S - площадь контакта электрод-деталь; р удельные сопротивления, теплоемкость и удельный вес деталей объекта; 1 - номер временного интервала; зате.м вычисляют код мгновенной температуры ядра Tfn.B каждый момент времени текущего сварочного импульса по формуле Ti.()(tin-tO, где Ti - код мгновенной температуры ядра в {{ .момент времени; Q lut-постоянная времени температурного нагрева объекта; Н -коэффициент условий теплообмена; J . шаг временного интервала; ti -код i-ro временного интервала; -расстояние от центра сварочного I ядра до электрода; а. -удельная температуропроводность (Л деталей объекта, и сравнивают с заданным, при достижении заданной температуры отключают сварочный ток в текущем сварочном импульсе, а в случае недостаточного нагрева ядра регулируют режим электронагрева в следующем сварочном импульсе, при этом в качестве начальной температуры TO в первом сварочо со го ном импульсе принимают температуру окружающей среды, а в последующих сварочных импульсах - последнюю вычислительную температуру перед следующим свароч;о ным импульсом.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1109291 A
3(511 В 23 К 11 24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3558343/25-27 (22) 02.03.83 (46) 23.08.84. Бюл. № 31 (72) В. А. Анищенко, Ю. Н. Ланкин, А. П. Ляшок и P. Г. Закиров (53) 621.791.763.037 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 829369, кл. В 23 К 11/24, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР № 764898, кл. В 23 К 11/24, 1980 (прототип). (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО
ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВА, включающий вычисление температуры сварочного ядра, сравнение ее с заданной и регулирование режима электронагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности температуры ядра при сварке деталей малых толщин переменным током во время текущего сварочного импульса, многократно в моменты времени измеряют мгновенные значения сварочного тока 11 и вычисляют коды функции источника тепла qi по формуле
fi (с У . где — функция источника тепла; P< — мгновенное значение сварочного тока в t момент времени;
К вЂ” коэффициент эффективности процесса проплавления;
S — площадь контакта электрод-деталь;
n cg — удельные сопротивления, теплоемг кость и удельный вес деталей объекта;
1 — номер временного интервала; затем вычисляют код мгновенной температуры ядра Т/„в каждый (; момент времени текущего сварочного импульса по формуле
Ti+ =Òi +((1 g ) (Cil t j), где Т, — код мгновенной температуры ядра в ti момент времени;
1) Ant — постоянная времени температурного нагрева объекта; — коэффициент условий теплообмена;, Л1= 1+ - 4= — — шаг временного интервала; — код i-го временного интервала; }т — расстояние от центра сварочного ядра до электрода; с
Я а- — удельная тем пературопроводность деталей объекта, и сравнивают с заданным, при достижении заданной температуры отключают свароч- ( ный ток в текущем сварочном импульсе, а в случае недостаточного нагрева ядра регу- Я лируют режим электронагрева в следующем сварочном импульсе, при этом в качестве начальной температуры То в первом сварочном импульсе принимают температуру ок- () ружающей среды, а в последующих свароч- (; ных импульсах последнюю вычислительную температуру перед следующим сварочным импульсом.
1109291
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в установках стабилизации процесса контактной сварки.
Известен способ регулирования процесса электронагрева, основанный на стабилизации энергии выделяемой в сварочном контакте (1) .
Недостаток способа в том, что при сварке деталей малых толщин током промышленной частоты они не обеспечивают высокое качество сварных соединений, поскольку вследствие малой тепловой инерции деталей температура сварочного ядра пропорциональна не среднему, а мгновенному значению мощности или тока, при этом максимальная температура и габариты ядра зависят от формы импульса сварочного тока.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ автоматического измерения и регулирования электронагрева, включающий измерение наружной температуры свариваемых деталей, вычисление по наружной температуре температуры сварочного ядра, сравнению ее с заданной и, по результату сравнения, регулирование режима элсктронагрева деталей (2).
Недостаток известного способа, состоит в том, что он не учитывает тепловой инерции свариваемых деталей и, поэтому не подходит для регулирования электро нагрева током промышленной частоты деталей малых толщин. Вследствие малой тепловой инерции температура сварочного ядра деталей малых толщин с небольшим запаздыванием почти повторяет форму импульса сварочного тока. Температура поверхности тонкой детали в паузах между сварочными импульсами и вычисленная по ней температура ядра значительно отличаются от температуры поверхности и максимальной температуры ядра, которые имели мссто во время действия сваренного тока.
Целью изобретения является повышение стабильности температуры ядра при сварке деталей малых толщин переменным током.
Указанная цель достигается тем, что cotласно способу автоматического измерения и регулирования электронагрева, вклю IHK)lllpму вычисление температуры сварочного ядра, сравнение ес с заданной и регулирование режима электронагрева объекта, во время текущего сварочного импульса, многократно в моменты времени 1;, измеряют мгновенные значения сварочного тока Jj и вычисляют коды функции источника тепла q, по формуле 1. а
9 сто где ; -функция источника тепла;
1, — мгновенное значение сварочного тока в t> момент времени;
К вЂ” коэффициент эффективности процесса проплавления;
S — площадь контакта электрод-детальJ с у — удельное сопротивление, теплоем/ J кость и удельный вес деталей объекта;
1 -номер временного интервала; затем вычисляк т код мгновенной температуры ядра Т1+ в каждый 11„момент времени текущего сварочного импульса по формуле
71+1= Т 1+ (pic- — @-) (t;„— t ), где 7 — код мгновенной температуры яд1О ра в t, момент времени;
Я-Я at — постоянная времени температурного нагрева объекта;
Zt=t>» 6> —" — шаг временного интервала; — расстояние от центра сварочного ядра до электрода; д, — удельная температуропроводность деталей объекта;
1"1 — коэффициент условий теплообмена; — код i-го временного интервала, 20 и сравнивают с заданным, при достижении заданной температуры отключают сварочный ток в текущем сварочном импульсе, а в случае недостаточного нагрева ядра регулируют режим электронагрева в следующем сварочном импульсе, при этом в качестве начальной температуры То в первом сварочном импульсе принимают температуру окружающей среды, а в последующих сварочных импульсах — последнюю вычисленную температуру перед следующим сварочным импуль30 сом.
Использование множества мгновенных значений сварочного тока в качестве параметра процесса электронагрева позволяет вычислять изменение температуры сварочного ядра, как во время сварочных импуль35 сов, когда объект нагревается, так и в паузах между сварочными импульсами — когда объект остывает. Тем самым учитывается влияние тепловой инерции свариваемого объекта и формы сварочного импульса на электрон агрев.
Предлагаемый способ с применением метода расчета мгновенных температур сварочного ядра дает возможность реализовать расчет температуры в реальном масштабе времени и применить микропроцессорное
45 устройство для прямого цифрового регулирования процессом электронами рева уже в текугцем сварочном импульсе.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагае50 мый способ; на фиг. 2 — временные диаграммы сварочного тока и температуры ядра, поясняющие предложенный способ регулирования электронагрева; на фиг. 3 — временные диаграммы фактической и вычисленной по предлагаемому способу температуры
55 ядра.
Устройство состоит из источника 1 сварочного тока на промышленной частоте, ко1109291
S0 t,ìñ
f0 фиг.2 торый включает и выключает ток по командам микропроцессорного устройства 2, датчика 3 сварочного тока (например, трансформатора тока), аналого-цифрового преобразователя 4, сварочных электродов 5 и свариваемых деталей 6.
По команде 7, из микропроцессорного устройства 2, источник 1 включает сварочный ток 8. В моменты времени t аналого-цифровой преобразователь 4 измеряет величину сигнала датчика 3 тока.
После каждого i-го измерения тока микропроцессорное устройство 2 вычисляет код функции источника тепла q и код Т,„температуры ядра 9 в следующий Т» момент времени.
Как только вычисляемая температура 9 достигнет заданной температуры 10, микропроцессорное устройство 2 формирует команду 11 на выключение сварочного тока 8.
Если в течение одного сварочного импульса тока 12 вычисляемая температура 13 не достигнет заданной температуры 14, то микропроцессорное устройство 2 дает команду на включение второго импульса сварочного тока 15 и вычисляет температуру ядра 16 на основании новых начальных условий температуры деталей, которые получены в результате последовательного вычисления температуры 13 по все время действия сварочного импульса 12 и во время паузы между сва5 рочными импульсами тока 12 и 1о. Как только вычисляемая температура 16 достигает заданной температуры 14, микропроцессорное устройство 2 формирует импульс 17 на выключение сварочного тока 15.
Процесс вычисления температуры ядра
T при сварке несколькими сварочными импульсами, продолжается циклически. В качестве начальной температуры То в первом импульсе принимают температуру окружающей среды, а в последующих импульсах— последнюю вычисленную мгновенную температуру перед следующим сварочным импульсом.
Предлагаемый способ автоматического измерения и регулирования электронагре20 ва обеспечивает по сравнению с известным улучшения качества сварочных соединений деталей малых толщин и повышение процента выхода годных изделий на операциях сварки.
1109291 / 0.9 О,S 0,7 0,6 0,5 И 0.3 0,2 О,f 0 за оо t -at Фиг.5 Составитель Е. Каратеев Редактор А. Шандор Тек ред И. Верес Корректор М. Демчик Заказ 5681/! 1 Тираж !037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
