Способ контроля процесса контактной сварки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1232429 А1 (д1) 4 В 23 K 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ между электродами определяют по формуле

u(t-Т) — (t) -U(t)--(а-Т)

di d

И dt

R-- — — — ——

i (t-Т) --(t) — i (t) —.— (t-Т)

di . di

dt dt

d> где U(t) i(t) —.-(t) — соответственно

Э S p напряжение между электродами, сварочный ток и производная сварочного тока по времени, измеренные в текущий момент времени

U(t-Т),i(t-Т), di

--(t-Т)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3831390/25-27 (22) 21.11.84 (46) 23.05.86. Бюл. ¹ 19 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона АН УССР (72) Н.В.Подола и П.M.Ðóäåíêo (53) 621.791.762(088.8) (56) Патент Франции № 2180741, кл. G 01 В. 27/14, опублик, 1973.

Патент ФРГ № 2219284, кл. G 01 R 27/14, опублик. 1973.

Чулочников П.Л. Точечная и роликовая электросварка легированных сталей и сплавов. М.: Машгиз, 1974, с. 173. (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА

КОНТАКТНОЙ СВАРКИ, при котором измеряют напряжение между электродами, сварочный ток и вычисляют производную сварочного тока, по времени и результатам измерения определяют сопротивление между электродами сварочной машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет снижения погрешности вычисления величины сопротивления и напряжения между электродами, сварочный ток и его производную измеряют с периодом Т, а сопротивление R

- соответственно напряжение между электродами, сварочный ток и его производная по времени, измеренные в мо мент времени

t-T, при этом период измерения Т задают в интервале от

0,5 до 3 3мс.

2429 ду электродами в моменты времени

t-T и t, получаем следующую зависимость: ..(.-т) U(t) ;(, .), -,- (tt-т) а

dt

--(t-Т)

i(t) %

« (t) — (t)

d„

dt или

f5

25

Зо имеем

i(t-т) — (t)-i(t) ° — (t-т) =

di ° d1 сИ dt

=азина(й-T)colcos t-Ising uIcosu(t-T)

=ит2 8 1пяЕ Ф (5)

Из полученного выражения (5) видно, что например, при сварке переменным током при полнофазном включении вентилей знаменатель в (4) увеличивается по абсолютному значению от нуля до toI при увеличении Т от 0 до 5 мс.

Далее при увеличении Т до 10 мс значение знаменателя в (4) падает- до нуля. При Т 5 мс имеем максимальное соотношение между вычисляемой величиной и ее погрешностью, а при Т

10 мс — минимальное.

На основе экспериментального исследования кривых сопротивления между электродами при сварке легких сплавов нержавеющей и малоуглеродистой стали и титана на контактных точечных

d< а сН вЂ” (t-Т) и -«(t)

Ю вЂ” производная сварочного тока по времени в моменты времени

t-т и t3

М вЂ” коэффициент взаимной индук- 40 ции.

Для устранения составляющей, обусловленной ЭДС помехи, разделим вырад кение (1) на — (t-Т), выражение (2)

dt 45 на †(с) и из первой полученной зависИ симости вычтем вторую.

В результате имеем

U(t-т) U(t) U» (t-T) U.,(t)

di

И вЂ” (t-Т) 55

1 123

Изобретение относится к области обработки и сварки материалов и может быть использовано для автоматического контроля процессом контактной точечной и шовной сварки.

Целью изобретения является повышение точности контроля эа счет снижения погрешности вычисления величины сопротивления.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

По предлагаемому способу можно контролировать сопротивление в процессе сварки как на машинах постоянного и переменного тока, так и на конденсаторных контактных машинах. Кроме того, область применения предлагаемого способа практически не ограничена параметрами режима, типами сварочных машин и маркой свариваемых сплавов.

С учетом ЗДС пойехи на выходе цепи измерения напряжения между электродами в момент времени t-Т и t имеем следующие величины:

U(t T) U33(t т)+М «(t T) (1)

U(t) =U„(t)+M-— (t), (2)

Где U(t-Т) и 0 (t) - соответственно напряжение между электродами в моменты вре мени t-T u

di Ю d1 сЫ dt

--(t) — (t-Т) ----(t)

dt (3) Поскольку

U (t-T) i(t-Т) R(t-T)

99 и

Паа () а также, полагая что период измерения настолько мал, что

R(t-т) = R(t) =R,. где R(t-т), R(t) — сопротивление межU (t-Т) ° -- (t ) -U (t ) --(t-Т)

di .di

dt dt

R-- — — --- —— (4) (t-T) ° — (t)-i(t)--(t-Т)

d1 . di

dt dt

Погрешность расчета сопротивления между электродами по выражению (4) зависит от периода измерения параметров процесса Т. С точки зрения допущения о равенстве сопротивлений К(с) и R(t-Т) этот период целесообразно выбирать минимальным. Необходимо учитывать, что параметры процесса измеряются с некоторыми погрешностями.

С учетом этих погрешностей необходимо, чтобы знаменатель в (4) как можно больше отличался от нуля. Например, для случая сварки переменным током при полнофазном включении вентилей i=I ° sin(at где сд = 314 град/с - круговая частота, машинах постоянного и переменного тока и конденсаторных машинах определено, что лучшие результаты по точности оценки сопротивления свариваемых деталей достигаются прк периоде измерения параметров процесса Т в диапазоне 0,5 — 3,3 мс. При этом минимальное значение Т необходимо зада2429 4

10

20

50

55 з 123 вать при сварке на конденсаторных машинах. При сварке постоянным током трехфазного двухполупериодного выпрямления Т целесообразно выбирать в диапазоне 1,5-1,7 мс, а для трехфазного однополупериодного выпрямпения — в диапазоне 2 — 3,3 мс. В последнем диапазоне величин можно выбирать период измерения при контактной сварке на переменном токе.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля и управления процессом независимо от выбора времени измерения параметров процесса и точности. определения локальных максимумов тока сварки, а также независимо от формы импульса сварочного тока, т.е. типа сварочной машины, свариваемого материала и режима сварки.

Устройство, реализующее способ, содержит однокристальную микро-ЭВМ 1, аналого-цифровой преобразователь 2, коммутатор 3 аналоговых сигналов, усилители 4 — 6, интегратор 7, датчик 8 напряжения между электродами, датчик 9 производной сварочного тока по времени (пояс Роговского), блок 10 индикации. На контактной сварочной машине 11 установлены датчики 8 и 9.

Элементы схемы соединены следующим образом.

Однокристальная микро-3ВМ 1 первым выходом соединена с входом блока 10 индикации, вторым входом— с управляющим входом коммутатора 3 и управляющими выходами усилителей 4—

6, а входом — с выходом аналого-цифрового преобразователя 2. Вход послед. него подключен к выходу коммутатора 3 аналоговых сигналов, входы кото- . рого соединены с выходами усилителей 4 — 6. Вход усилителя 4 подключен к выходу датчика 8 напряжения междуэлектродами. Вход усилителя 5 соединен с выходом датчика производной сварочного тока по времени и входом интегратора 7, выход которого подключен к входу усилителя 6.

Устройство работает следующим образом.

При включении сварки с выхода датчика 8 подается на вход усилителя 4 сигнал, пропорциональный напряжению между электродами, а с выхода датчика 9 на вход усилителя 5 — сигнал, пропорциональный производной сварочного тока по времени. Кроме того, производная сварочного тока по времени в интеграторе 7 интегрируется и сигнал, пропорциональный току сварки, подается на вход усилителя 6. МикроЭВМ 1 с заданным периодом Т выдает на усилители 4 — 6 команду выборки и запоминания сигналов на их входе и, подключая через коммутатор 3 выходы усилителей 4 — 6 к входу аналого-цифрового преобразователя 2, измеряет значения напряжения между электродами сварочного тока и производной сварочного тока по времени. Далее микро-3ВМ 1 из памяти выбирает параметры, полученные при предыдущем измерении, и по зависимости (4) вычисляет текущее значение сопротивления.

Измеренные значения параметров процесса заносятся в память на место этих параметров в предыдущем измерении.

Рассчитанное значение сопротивления между электродами микро-ЭВМ 1 сравнивают с заданными предельными значениями. При выходе сопротивления из допуска на блок 10 индикации выдается сообщение о некачественной сварке

Затем цикл опроса параметров режима сварки повторяется до окончания сварочного тока.

Способ реализуется в микропроцессорной системе управления процессом контактной сварки на машине переменного тока типа МТ3201. Погрешности измерения сварочного тока, производной сварочного тока по времени и напряжения между электродами составляют порядка 1 . При этом погрешность определения сопротивления не более 3-4 .

При испытаниях между электродами зажимают медный образец сопротивлением 130 мкОм. Усилие сжатия 400 кгс, эффективное значение сварочного тока

4,5 кА, период опроса параметров 2 мс .

При t 0,024 с, например, измеренные значения параметров процесса

i(t=0,024 с)=4,9 кА;

U(t=0,024 с)=1,26 В; о (t=0,024 с)=1280 кА с, а при t=O 026 с

i(t=0,026 с)=6,4 кА;

0(t=0,026 с)=0,89 В;

d< сН вЂ (t=0 026 с)=142 кА.

Расчетное значение сопротивления

R = 132 мкОм.

Благодаря измерению напряжения между электродами сварочного тока и производной сварочного тока по време% 1232429 б ни с заданным периодом Т, где T вать для существующих типов контактв зависимости от формы импульса сва- ных сварочных машин в течение всего рочного тока и скорости из4Ерения со- импульса и погрешность измерения не тротивления между электродами задает- зависит от точности определения лося от 0,5 до 3,3 мс, запоминанию из- кальных максимумов тока сварки< меренных величин до следующего измере- Использование предлагаемого спосо" ния и определению сопротивления по ба контроля процесса контактной сварвыражению (4) удается с достаточно ки при изготовлении сварных конструквысокой точностью компенсировать ЭДС ций в самолетостроении, автомобилепомехи на измерительную цепь напряже- !О строении и др ° отраслях машиностроиния между электродами независимо от тельной промышленности позволит повымарки свариваемого сплава или вида сить точность и надежность контроля свариваемой конструкции. При этом .процесса и тем самым снизить число сопротивление между электродами при некачественных соединений и повысить контактной сварке можно контролиро- производительность контактной сварки.

Составитель Г.Чайковский

Редактор Л.Гратилло Техред Г.Гербер Корректор А.Обручар

Заказ 2728/14 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4