Способ слежения за стыком при дуговой сварке

 

СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ ПРИ ДУГОЮЙ СВАРКЕ, при котором измеряют параметр сварочной цепи, сравнивают его с заданньм значением и по результату сравнения производят регулирование, отличаю щи йс я тем, что, с целью повьпиения качества сварного соединения, измерение параметра сварочной цепи осуществляют на фиксированном участке вьшета сварочного электрода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4р!> В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3642018/25-27 (22) 15.09.83 (46) 30.04.85. Бюл. ¹ 16 (72) Ю.N Коротун, Г.И.Серганцкий, В.И.Блинов и Г,А.динкин (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 621.791.72(088.8) (56) Патент ФРГ № 2715644, кл. В 23 К 9/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР по заявке №- 3284138/25-27, кл. В 23 К 9/10, 1981.

„„SU „„1152743 A (54)(57) СПОСОБ CJIENEHHH 3A СПЛКОМ

ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ, при котором измеряют параметр сварочной цепи, сравнивают его с заданным значением и по результату сравнения производят регулирование, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, измерение параметра сварочной цепи осуществляют на фиксированном участке вылета сварочного электрода.

Ф 1152

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано для автоматического перемещения сварочной горелки относительно поверхности изделия с помощью, например промышленного робота, сварочного трактора и т.п.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

Поставленная цель достигается тем, 1О что согласно способу слежения за стыком при дуговой сварке, при котором измеряют параметр сварочной цепи, сравнивают его с заданным значением ,и по результату сравнения производят регулирование, измерение параметра сварочной цепи осуществляют на фиксированном участке вылета сварочного электрода.

На фиг. 1 представлена схема,иллюстрирующая сущность предлагаемого способа слежения за стыком при дуговой сварке; на фиг. 2 — устройство, реализующее предлагаемый способ, на фиг. 3 — блок сравнения, Согласно предлагаемому способу положение сварочной горелки относительно линии стыка определяют но расстоянию от сварочной горелки до поверхности изделия известного профиля, причем о величине указанного расстояния судят по результатам измерений параметров сварочной цепи. При этом измерение параметров сварочной цепи, например, падение напряжения или величину тока, осуществляют на участ- 5 ке вылета электрода фиксированной величины.

Плавящийся электрод 1 (фиг.1 ) перемещается вдоль линии 2 стыка свариваемых деталей 3 и 4. При совмещении оси АА электрода 1 с линией 2 стыка (фиг. 1а) расстояние от наконечника 5 сварочной горелки до поверхности иэделия (до линии 2 стыка) составляет

Н . При смещении оси AA электрода относительно линии 2 стыка (на фиг. 16 — влево на величину Ь ) указанное расстояние уменьшается до величины Н .

Измерение параметра сварочной цепи — в данном случае падения напряжения U — производится на участке 30 вылета электрода 1, на котором температура нагрева вылета изменяется от значения Т„ до значения Т . Ы

Распределение температуры Т (8) вдоль измеряемого участка „ зависит от величины протекаюшего по электро743 3 ду 1 сварочного тока, который при уменьшении расстояния Н увеличивается, обуславливая более быстрый рост температуры в случае смещения электрода 1 относительно линии 2 стыка.

Следовательно, падение напряжения U < будет больше, чем У „соответствующее неотклоненному положению электрода 1. Разность йН, = U g—

-П „ пропорциональна изменению расстояния 58 - =Н„ — Н . Следовательно, по указанной разности, особенно при наличии разделки .стыка свариваемых кромок деталей 3 и 4, можно определить величину смещения и электрода 1 относительно линии 2 стыка.

За счет изменения температуры нагрева измеряемого участка 1 вылета электрода 1 в предлагаемом способе получают более высокую точность определения величины смещения й, чем по величине изменения сварочного тока, измеряемого, например, на последовательно включенном в сварочную цепь измерительном шунте. В то же время достигается расширение области применения, так как результат измерения не зависит от характера массопереноса. В предлагаемом способе слежения эа стыком при дуговой сварке направление перемещения выбирают методом проб и ошибок с использованием сигнала рассогласования между величиной уставки и измеряемым сигналом. При этом поочередно изменяют направления отработки коррекции до тех пор, пока не исчезает причина, вызвавшая сигнал рассогласования.

Наконечник 5 сварочной горелки (фиг. 2) оборудован токоподводом 6 и подпружиненным контактом 7, электрически изолированным от наконечника посредством изолятора 8. Входы блока 9 измерения напряжения соединены с токоподводом 6 и контактом 7, а его выход через блок 10 сравнения подключен к приводу 11 коррекции.

Второй вход блока 10 сравнения соединен с выходом блока 12 задания уставки.

Блок 10 сравнения (фиг. 3) состо- ит из схемы 13 сравнения, входы которой являются входами блока 10 сравнения, а выход подключен к входу фильтра t4 низкой частоты. Фильтр 14 через инвертор 15 подсоединен к пер3 11527 вому входу, а непосредственно — к второму входу коммутатора 16 и через интегратор 17 — к первому входу порогового устройства 18. Второй вход порогового устройства 18 подсоединен к источнику опорного напряжения Uo„, Выход порогового устройства 18 через счетный триггер (Т-триггер) f 9 подключен к третьему входу коммутатора 16, выход которого является выходом блока 10 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении сварочного электрода 1 вдоль линии 2 стыка свариваемых деталей 3 и 4 посредством блока 9 измерения напряжения определяют падение напряжения между токоподводом 6 и подпружиненным контактом 7, которое поступает на первый вход бло- <> ка 10 сравнения, где сравнивается с заданным напряжением, поступающим на второй вход блока f0 сравнения с выхода блока 12 задания уставки.

Схема 13 сравнения вырабатывает сигнал рассогласования, который интегрируется фильтром 14, так как требуется отстройка от флуктуаций сигнала блока 9. Сигнал с фильтра 14 подается на один иэ информационных входов коммутатора 16, а сигнал той же абсолютной величины, но противоположной полярности подается на другой информационный вход коммутатора 16 через инвертор 15. Третий вход коммутатора 16 является адресным входом.

Интегратор 17 введен для увеличения быстродействия системы. Пороговое устройство 18 имеет два выходных 40 уровня состояния: низкий уровень (логический "0"), когда сигнал с интегратора 17 меньше по абсолютной величине уровня сигнала источника опорного напряжения, и высокий уровень (логическая "1") при противоположной ситуации. Возникающий перепад уровней сигналов воздействует на вход счетного триггера 19.

Прохождение сигналов через коммутатор 16 возможно только по одному из каналов. Каналы переключают по адресному (третьему) входу коммутатора 16. В случае работы привода 11 коррекции в ошибочном направлении 55 сигнал на выходе фильтра 14 растет цо линейному закону в зависимости от величины ошибки позиционирования.

43 4

Этот сигнал или его зеркальное отображение с инвертора 15 является входным для привода 11 коррекции.

Сигнал на выходе интегратора 17 имеет повышенную крутизну нарастания, зависящую как от времени, так и от скорости. изменения сигнала на выходе фильтра 14. Таким путем достигается уменьшение времени реакции на ложное направление коррекции. При достижеHHR сигналом на выходе интегратора 17 уровня источника опорного напряжения на выходе порогового устройства 18 возникает "единичный" перепад напряжения, заставляющий счетный триггер 19 изменить свое состояние, что обуславливает выбор коммутатором 16 другого информационного канала. Тем самым реверсируется привод 11 коррекции и перемещение электрода 1 в направлении уменьшения его отклонения от середины стыка. При этом сигнал на выходе фильтра 14 и выходе инвертора 15 уменьшается, счетный триггер 19 не переклочается, коммутатор 16 сохраняет найденное направление коррекции. При изменении направления стыка цикл повторяется.

При смещении электрода 1 с линии стыка 2 падение напряжения межцу токоподводом 6 и контактом 7 увеличивается, что приводит к появлению на выходе блока 10 сравнения корректирующего сигнала. Этот сигнал поступает на вход привода 11 коррекции, который возвращает электрод 1 в требуемое положение.

Технологические испытания предлагаемого способа производились при наплавке плавящимся электродом марки СВ-. 08 Г2С в среде СО валика на образцы из малоуглеродистой стали.

Источник сварочного тока — ВДУ-504.

Режимы сварки (напряжение U источника питания и скорость подачи V электрода) и результаты экспериментальных исследований для различных диаметров электрода d „, зависимостей сварочного тока I и падения напряжения U измеренного на участке вылета длиной. 10 мм, от расстояния Н между наконечником сварочной горелки и поверхностью изделия, сведены в таблице.

Кроме абсолютных значений измеренных параметров сварочной цепи приведены относительные значения их

1152743 в широком диапазоне сварочных режимов, например, при сварке конструкций с помощью промышленных роботов.

Техническая эффективность от использования предлагаемого способа заключается в расширении круга изделий, свариваемых на автоматизированных установках, за счет возможности слежения за стыком в широком диапазоне режимов„ в повышении качества сварных соединений, улучшений сортности и изменении сортамента металлоконструкций.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа заключается в снижении затрат на

В сборочно-сварочные операции за счет возможности автоматизации прн наличии погрешностей сборки и установки под сварку.

68, It DI9

7 А Ж

Ч,, м/ч

d>„ мм

200

1,2 24 300

5,9

15,3 27,5 191 4,5

23„6 97,7 173 13,5

10,4 25,8 207,6 3,8

16,4

4,8

1 4 24 7 210

1,9

15 7 12 196 8 1ьб

11,8

246 758 180299

1,4

156 25 201 9

1,6 25 160

200

21,5 34,4 192,5 3,8

37,5 134 170,2 14,8

4,1

16,4 изменения по сравнению со значениями, соответствующими оптимальному вылету, равному 10-ти диаметрам электрода.

Из данных таблицы видно, что падение напряжения на участке выпета электрода фиксировавной величины является более информативным нараметром, чем сварочный ток. Кроме того, технологические испытания выявили бо-10 лее широкую область применения предлагаемого способа, поскольку режим сварки не влияет на процесс измере» ния падения напряжения на участке вылета электрода фиксированной вели- 1S чины.

Предлагаемый способ целесообразно использовать в автоматизированных установках для дуговой сварки в случаях, требующих повышенной точности 2о совмещения электрода с линией стыка

О, 592

0,557

О, 495

О, 433

0,413

0,405

0,364

0,297

О, 293

О, 281

0,245

1152743

Редактор И.Касарда

Заказ 2392/11 Тираж 1086 . Подписное

ВНИИПИ ГОсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

От&

&пЮл

Составитель Г.Чайковский

Техред Л.Коцвбняк Корректор С.Шекмар