Устройство для управления процессом контактной точечной сварки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБ/1ИН

»SU. 1 2И 368

y1) 1 В 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ1ЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ (21) 3809363/25-27 (22) 11.11.84 (46) 28 ° 02,86, Бюл, N - 8 (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им, А, Я, Пельше (72) В. П, Леонов, B. Е. Атауш, Э. В, Бумбиерис и М, А. Калейс (53) 621 ° 791 ° 763 ° 1.037(088.8) (56) Патент США N - 3335256, кл. 219-110, опублик, 1967, Авторское свидетельство СССР

Р 597526, кл. В 23 К 11/24, 1976, Авторское свидетельство СССР

Р 7б1194, кл. В 23 К ll/24, 1978, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ, содержащее источник сварочного тока, регулятор сварочного тока, датчики сварочного тока и напряжения между электродами, подключенные к входам блока умножения, первый интегратор и первый задатчик, соединенные с входами первого компаратора, блок управления, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго интеграторов, а также второй эадатчик и блок сравнения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше.:ия качеств" "сварных соединений пу ем согласования закона изменения вводимой мошнасти сварочного тока и количества выделенной энергии, в него введены цва электронных ключа, буферный усилитель, третий интегратор и последовательно соединенные третий задатчик и второй компаратор, а регулятор сварочного тока включен ва вторичную цепь источника сварочного тока, управляющий вход регулятора сварочного тока через буферный усилитель соединен с выходом блока срав— нения, первый вход каторога соединен с первым выходам блока умножения, второй выход которага соединен через первый электронный ключ с входом пер вогс интегратора, выход первого компаратара соединен с первым входом блока управления, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены с управляюпими входами буферного усилителя, третьего интегратора, пер вага электронного ключа и второго компаратора, выход второго эадатчика через последовательна соединенные второй электрочный ключ, второй и третий интеграторы подключен к вторьп-. входам блока сравнения и второго компаратора, выход котарога соединен с управляющим входом второго электронного ключа.

92)4368

F (2) )ЕЕ 9 где К, г

Р =,В

20 (3) R -- K г

Изобретение относится к сварочному прбизвадству, а именно к устройствам для управленкя процессом контактной точечной сварки> и может быть использовано в приборостроении для автоматического управления режимом электронагрева, преимущественно малогабаритных деталей.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений за счет согласования закона изменения вводимой мощности сварочного тока. и количества выделенной энергии °

На фиг, l изображена структурная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — диаграмма изменения мощ— ности сварочного тока °

).

Устройство содержит источник сварочного тока . 1, регулятор сварочного тока 2 на управляемых транзисторах

3, сварочный контур 4 со сварочными электродами 5 и свариваемыми деталями 6, датчики сварочного тока 7 и напряжения 8 на электродах, выходы которых присоединены ко входам в блок умножеыия 9, первый электронный ключ 10, первый интегратор 11 с первым ключом 12, первый задатчик 13 необходимой энергии для сварки, первый компаратор 14, второй задатчик

15 скорости нарастания мощнссти сварочного тока, второй электронный ключ 16, второй интегратор 17 с вторым ключом 18, третий интегратор

)9 с третьим ключом 20, блок залуска 21, блок управления 22, блок сравнения 23, третий задатчик 24 максимального значения мощности сварочного тока, второй компаратор 25 и буферный усилитель 26.

Регулирование мощности сварочного тока по квадратичному закону является важным при контактной микрасварке деталей малых сечений. Такой характер изменения мощности сварочного тока выбран из следующих соображений. В начальной стадии процесса, когда идет смятие микронеровностей,) в случайных точках первоначального контакта образуются мостики, Для уст ранения перегрева этих мостиков до температуры кипения и выброса частиц из зоны контакта необходимо сохранить постоянную интенсивность тепловыделения на единицу площади истинного контакта: где Q — общая интенсивность тепловы5 деления, F — площадь истинного контакта.

Общая интенсивность теплавыделения прямо пропорциональная мошнастк сварочнога тока, т,е. коэффициент пропарцианальнасти

15 )) — мощность сварочного тока. св

В процессе смяткя микронеровностей площадь контакта увеличивается пропорциональна второй степени радиуса кругового контакта

При этом радиус контактной площади увеличивается примерно прапорц19анально времени нагрева

При выполнении подстанавок из (2), (3) (4) в (1) условие постоянства

9 тепловыделения выполняется талька

30 2 при условии, если N = К

Таким образом, в начальных стадиях процесса в течение времени., необходимогоо для стабилизации плашадк контакта сварив аемых де талей, мощна сть сварочного та ка следуе т увеличивать пропорционально второй степени времени, т,е,. N,ö,= К t а затем г

)1 нужно поддерживать на постоянном уровне )) сопз, так как площадь се,» >к свариваемага контакта в дальнейшем практически остается постоянной„ Прк этом, при сварке малогабаритных деталей количество энергии, выделившееся за время нарастания мощности свара

И ного тока до максимального значения, обычна составляет 0,2-0,4 от всеи энергии, необходимой для сварки, Назначение отдельных блоков устройства следующее, Датчики 7 и 8 предназначены, соответственно, для измерения сварочного тока I и насе пряжения Пв между электродами. Блок умножения 9 перемножает I, и

l2!4368!

О !

20 разом. выдавая мгновенное значение (1екущее) мощности сварочного тока на вход блока сравнения 23 и через первый электронный ключ 10 на вход первого интегратора 11, Последний формирует сигнал, пропарциональньп введенной энергии между электродами, и подает его на первый компаратор 14, который сравнивает его с заданным значением энергии сварки, поступающим кз первого задатчика 13, Интегрирование мощности производится по зависимости

N = Е(с) (фиг. 2), т.е. в течение

:времени t,8 = t< + t„, где длительность фронта нарастания мопгности сварочного тока до максимального значения N : t — длительС8. max ность выдержки при N „, Последо-! вательно соединенные второй задатчик

15 скорости нарастания мощности сварочного тока(через второй электронный ключ 16) и интеграторы второй

17 и третьей 19 задают закон квадратичного нарастания мощности сварочного тока на участке 1 зависимости

N = f(t) (фиг, 2). При этом, вторым задатчиком 15 задается скорость нарастания мощности сварочного тока, а следовательно и длительность фронта нарастания (фиг. 2), Третьим задатчиком 24 задается максимальная мощность сварочного тока N по

<8 ax t достижении которой второй электронный ключ 16 размыкается, и с выхода третьего интегратора 19 с этого момента времени снимается постоянный сигнал, пропорциональный И и Ь, max.

Длительность t определяется пропори ционально р аз но стью между о бщей энергией V, и выделенной энергией за время фронта нарастания t мощ1 ности сварочного тока до N, Ключи 12, 18 и 20 служат для разряда интегрирующей емкости по окончании цикла сварки, первый электронный ключ 10 для подключения и отключения первого интегратора 11 от блока умножения 9, а второй электронный ключ

16 для отключения второго задатчика

15 ат второго и третьего интеграторов 17 и 19. Блок запуска 21 включает блок управления 22, который управляет первым электронным ключом 10 и ключами 12, 18 и 20, буферным усилителем 26 и вторым компаратором

25, который сравнивает текущее значение мощности сварочного тока с выхода третьего интегратора 19 с заданным значением N ñ третьего задатчика

2ч и прк равенстве .".тих е-i - -::-."«в раз= мыкает второй алектрснный ключ 16, Блок сравнения 23 сравнив ает и гнал о текущем значении мощна сп.i свара чнога тока с выхода блока умножения 9 с сигналом с вклада по следовательно соедкненьплх второго к третьего интеграторов 17 к 19, форьскрующкх сигнал,, задающий мгновенное =":качение и закон изменения мощности сварочного тока. Буферный усилитель 26 предназначен для усиления сигнала рассогласования по мощности, снимаемого с блока сравнения 23 да уровня, потребляемого входными цепями регулятора сварочного тока 2, выполненного на управляемых транзисторах 3, коммутирующих сварачньп ток от источника питанкя

1 в соответствии с задаваемым законом изменения мощности сварочного тока

N СБ (фиг, 2), Устройства работает следующим обОт педали меха кзма сжатия через релейный элемент !не показаны) включается блок запуска 21, катарьп включает блок управления 22, Далее с блока управления 22 подается сигнал разрешения рабаты на буферный усклитель 26, Однавреi vc блок ;-правления вырабатывает к подает сигналы на ключи 12, 18 и 20 к первый электронный ключ 10. Прк этом, включаются интеграторы первый !1, второй 17 к третий 19, После этого с второго задатчика 15 подается скгнал через второй электранньп клю 16 (исходное состояние ключа замкнутее) на паслеI давательно соединенные второй и третий интеграторы 17 и 19 к выхода третьего интегратора 19 на блок сравнения 23. Далее с блока сравнения 23 подается скгнал на буферный усилитель 26, а с нега на регулятор сварочного тока 2. При этом в сварочном (силовой) контуре 4 на икает про текать сварачньпя ток, Величина сварочногo тока Т„ в сварочном контуре 4 и напряменке U, между электродами 5 измеряются датчккамк 7 к 8 соответственна, После включения сварочного тока блок умножения 9. входными сигналами которого являются сварочный ток I с датчика 7 к напряжение

U между электродами 5 с датчика 8 э перемножает эти сигналы, На выходе блока умножения 9 формируется ситнал, пропорцкональ кч значет-.кю мгно7, 01 ; С ((« 1.;j) ; —,j;-;.

1 ( ( ( (. (., ((1) - . i i!

;ll!((c, ij((((; J (() Г (1 .;0 (0 Г.

71 . %!У

О, }) р ))1(}г»

;,;((i1(-1 — = I j)«01 0(; 1,1, (О °, (0;

-r,,, С0-1:.7;.:; -. (О ..= . (1-".

C 7

-(1,;:,0 .))». 7 (I )((1 (.1}(i }i ", t:::! 0 :: d .= "() 2 (-((1)i(I 0;! !i0!: 3 !(О:"

-11-. (у-. 0-., 1(})(1)(((1(ггг(j "i 0 : 7(! (f, f j ) (!

» 200»(((0 (!1 ) О:<1 C I 1 ) I i,};":((С (. (,. g )It ((t (f0) f C )11 11" »г ., 0!7(„} « -1-}г-„--„; -1,) 0- Г; =;10()»s(j(I ".(-(-,: (c ) -7 («0»

:- —:(}f0()f?:»j, )11 (!. -)(ХО»Р (()Г::-:; ...(; ((--,;; (j-И.1 0,f:,Ë : "-(j(:110(" 2Ц Г»(»(1; iii :,:);

Ч ) }11! }!»(0Г(. ((г 0 I 1" (»З1 я 0С -1,1) (Г (Сг

- I «) 1i:(P» 0 1},) 1 „7 t,", °G5 Г 7«Г 1, -„-1..}1 (.(Г .. (!-,. " Г 0))(1 I .;, Г-,(»,.-()(("-,,:

П«0,. (. - . -З 0 В) .(),7) !,01 f f ) l10 1 (),» I&0!». (, ;(00).1-.-:; (r-;„:, j«IC> *".

У=: QC j»0)Ñ . ., ()Д)1(33PP(. (}0((0 ((00)(Р;<

-)». »)1((»(}(0"-,.,n j (0 -...-;(((»)-,» " 0(.. 0 11(0 " i 1 3: . 1."! Г ) . О»»:) " !) . (».7 (Г («it()(0 (" -i СО:: (0(11<)(0 (" (. );(C

7 ) (.)I) )(01()," i f-i, l)i (7- 11,, - .-- -, 1

/ (: ". (70 ). Г}1;:.(i!;! I i2 г)}(-(.j -. 0 .(1(1() ) (30 Ч

,:;((. (,;-;;,-.:, ((l(()-(),(Г(Ц.-IPI»I— ((; ) Г- " » 0 -:,-(.((--; 0 f. ;i

)1,7 Г „, „» Г-,}((»,,,, — Г, Г,„г

3 .l 1 »-..-С.,:..,);11! Е О(1 ( ((Г j " ()0 (С!О ГС,()

»(, ), (i »11(} » Г g«(0(. ", t((00}(Р 0(" 1»0}) (- )» 0;,(1214Зб8

10 держивать мощность сварочного тока постоянной, при этом одновременно осуществляется дозирование выделенной энергии между электродами. Устройство позволяет избежать выплесков в начальных стадиях процесса сварки и стабилизировать процесс образования эоны совместного плавления сва„-иваемых деталей. Это, в свою очередь, по зволяет повысить стабильность качества сварных соединений. Кроме того, устройство позволяет повысить точ— ность регулирования и эффективность, что особенно важно при сварке малогабаритных деталей, когда время сварки исчисляется 5-15 мс. Устройство позволяет также компенсировать влияние на процесс микросварки нестабильность таких технологических факторов, как усилие сжатия электродов налиI

> чие окисных пленок на поверхности свариваемых деталей и др.

1214368

Составитель Г. Чайковский

Редактор И. Сегляник Техред М.Гергeãòü Корректор C. Шекмар

Заказ 828/19 Тираж 1000 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