Способ автоматического регулирования процесса контактной сварки и устройство для его осуществления

 

1. Способ автоматического регулирования процесса контактной сварки, основанный на измерении давления в контакте соединяемых деталей, сравнении полученного сигнала с эталонным и регулировании режима сварки по сигналу рассогласования; отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества сварки, сигнал рассогласования получают при измерении текущих значений давления и значений, заданных программой, и по последнему автоматически корректируют амплитуду сварочного тока до получения давления электродов на соединение ц,еталт, соответствующего давлению, заданному программой. Син1гронизаиал о/п cSapovHou тшть/ (Л ю сд ел со ее 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 23 К 11 24

I В"" ""46 i !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ бинсрсн сторож

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3798075/25-27 (22) 13.09.84 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Курский политехнический институт (72) В. И. Строев, А. Н. Куликов, Н. И. Иванов и В. Н. Дюдин (53) 621.763.3: 621.791.763.037 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1058739, кл. В 23 К 11/24, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 965669, кл. В 23 К 11/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1086722, кл. В 23 К 11/24, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНТАКТ„„SU„„1255338 Д1

НОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ автоматического регулирования процесса контактной сварки, основанный на измерении давления в контакте соединяемых деталей, сравнении полученного сигнала с эталонным и регулировании режима сварки по сигналу рассогласования; отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества сварки, сигнал рассогласования получают при измерении текущих значений давления и значений, заданных программой, и по последнему автоматически корректируют амплитуду сварочного тока до получения давления электродов на соединение детал и, соответствующего давлению, заданному программой.

1255338

2. Устройство для автоматического регулирования процесса контактной сварки, содержащее датчик давления, измерительный усилитель, интегросумматор, электронный ключ, схему сравнения, источник опорного сигнала, блок управления и исполнительный орган, отличающееся тем, что устройство снабжено схемой И, формирователем импульсов сброса, последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, двоичным счетчиком, постоянным запоминающим устройством, цифроаналоговым

Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано преимущественно при сварке малогабаритных деталей с открытой зоной образования соединения при производстве изделий приборостроительной и электронной ггромышленности.

Цель изобретения — повышение стабильности качества сварки.

Поставленная цель достигается способом автоматического регулирования процесса контактной сварки, основанным на изменении давления в контакте соединяемых деталей, сравнении полученного сигнала с эталонным и регулировании режима сварки по сигналу рассогласования, осуществление 1s которого обуславливается применением предлагаемого устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — графики изменения тока и давления, поясняющие сущность способа.

При сварке малогабаритных деталей с открытой зоной образования соединения (сварка проволок между собой или с плоской деталью встык, втавр, внахлест) характер изменения давления в контакте деталей на стадии нагрева тесно связан с термическим циклом и с высокой степенью точности, что определяет качество сварного соединения.

При сварке по наиболее распространенной простейшей циклограмме с постоянным усилием, действующим на подвижный электрод, о таких параметрах термического цикла, как скорость нагрева, максимально достигнутая температура и длительность ее существования в зоне сварки можно косвенно судить по скорости и степени снижения давления, а также времени поддержания давления на минимальном уровне. Оптимальные значения параметров нагрева и соответственно давления, определяющие требуемый закон их изменения, зависят от теплофизических свойств и размеров свариваемых преобразователем и дифференциальным усилителем, при этом входы схемы И подключены к выходам двоичного счетчика, а выход схемы И подключен к входу генератора такТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ, ОДИН ИЗ ВЫХОДОВ ДВОИЧНОГО счетчика соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход последнего подключен к управляющему входу электронного ключа, причем второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом измерительного усилителя. материалов и для конкретных деталей определяются расчетным или экспериментальным путем. Изменение давления в контакте соединяемых деталей по заданному закону, выбранному в соответствии с оптимальной скоростью нагрева до сварочной температуры и длительностью поддержания этой температуры в зоне сварки, и воспроизведение от сварки к сварке заданного термического цикла обеспечивается автоматическим регулированием сварочного тока в процессе сварки.

Устройство для автоматического регулирования сварочного тока в соответствии с заданным законом изменения давления снабжено последовательно соединенными генератором тактовых импульсов 1, двоичным счетчиком 2, постоянным запоминающим устройством 3, цифроаналоговым преобразователем 4, дифференциальным усилителем 5, интегросумматором 6, схемой 7 сравнения, блоком 8 управления и исполнительным органом 9, а также содержит датчик 10 давления, подключенный через измерительный усилитель 11 ко второму входу дифференциального усилителя 5, электронный ключ 12, установленный в цепи обратной связи интегросумматора 6 и связанный своим управляющим входом через формирователь

13 импульса сброса с одним из выходов счетчика 2 и входом блока 8, источник 14 опорных сигналов, подключенный ко второму входу схемы 7 сравнения и схему И 15, входы которой соединены с параллельными выходами двоичного счетчика 2, а выход подключен к управляющему входу генератора 1. При этом исполнительный орган 9, являющийся конденсаторным дозировщиком энергии сварочного тока, выполнен в виде автономного последовательного инвертора (на фиг. 1 обведен пунктирной линией), состоящего из тиристоров 6 и 17 и рабочего конденсатора 18, сварочного трансформатора 19 в качестве нагрузки инвертора. Парал1255338

10 лельно рабочему конденсатору 18 подключено шунтирующее регулируемое сопротивление 20 и тиристор 21.

Инвертор подключается к источнику питания с накопительным (балансным) конденсатором 22.

Реализация способа с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Предварительно в запоминающем устройстве 3 с помощью программатора (не показан) записываются двоичные коды, которые формируют требуемый для конкретных деталей закон изменения давления F в процессе сварки, в том числе и длительность интервалов hti и М (фиг. 2б), соответствующих времени нагрева металла до сварочной температуры и поддержания этой температуры в зоне сварки. Затем задаются параметры режима сварки. При этом амплитуда l и длительность сварочного тока (фиг. 2а) устанавливаются заведомо завышенными, достаточными при отсутствии автоматического регулирования процесса и реальном отклонении других параметров режима для гарантированного расплавления металла в зоне сварки и снижения давления до нуля.

Графики изменения тока 1 (фиг. 2а) и давления F (фиг. 2б) при автоматическом нерегулируемом процессе показаны пунктирными линиями, После сжатия деталей статическим усилием Fc. сигнал с датчика 10, пропорциональный этому усилию, поступает на вход усилителя 11 и далее на неинвертирующий вход усилителя 5. Синхроимпульсом от сварочной машины счетчик 2 устанавливается в исходное состояние и разрешает поступление на него счетных импульсов от генератора 1. Параллельный код с выходов счетчика 2 поступает на входы запоминающего устройства 3, в котором ранее были записаны коды эталонной кривой давления.

В соответствии с этими кодами на выходе преобразователя 4 формируется ступенчатое напряжение, задающее эталонную кривую давления F . Напряжение с выхода преобразователя 4 подается на инверсный вход усилителя 5. При подаче единичного сигнала с одного из выходов счетчика 2 (номер выхода выбирается в зависимости от быстродействия используемых тиристоров) на вход блока 8 управляюшим импульсом с последнего открывается тиристор 16 исполнительного органа 9 и через сварочный трансформатор 19 проходит ток (фиг. 2а), определяемый параметрами сварочного трансформатора 19 и рабочим конденсатором 18.

По мере нагрева металла под действием сварочного тока давление в контакте свариваемых деталей F (фиг. 2б) начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению сигнала с датчика 10, при этом на выходе усилителя 5 выделяется напряжение, соответствующее разности напряжений между эталонным

55 значением давления Fý и действительным

Fa. Это напряжение поступает на вход интегросумматора 6. В момент включения тиристора 16 в блоке 13 формируется короткий импульс, который подается на управляющий вход ключа 12, открывает его и сбрасывает интегросумматор 6 в ноль. При снижении тока 1, протекающего через тиристор 16, до нулевого значения, когда тиристор 16 закрывается (т. е. в момент полного заряда конденсатора 18), ключ 12 закрывается и интегросумматор 6 начинает интегрировать разностное напряжение, сформированное на выходе усилителя 5. Чем больше разность между эталонной кривой и действительной AF (фиг. 2б), тем быстрее интегросумматор 6 достигает порога срабатывания схемы 7 сравнения, задаваемого источником 14, и наоборот.

При срабатывании схемы 7 в блоке 8 формируется управляющий импульс возбуждения тиристора 21, разряжающего конденсатор, при этом, чем больше отличаются эталонная Fý и действительная Fa кривые, тем раньше включится тиристор 21 и тем больше разрядится конденсатор 18 за время между включениями тиристоров 16 и 17.

Тиристор 17 открывается по заднему фронту импульса, возбуждающего тиристор 16. Величина импульса сварочного тока lp npu включении тиристора 17 определяется напряжением на конденсаторе 18, до которого он разряжается в период паузы t, (фиг. 2а).

При последующих импульсах тока процесс повторяется. Величина импульса тока при этом определяется степенью переразрядки конденсатора 18. Чем больше в данном интервале времени протекания импульса тока 1„ эталонное значение давления Fý превышает действительное Рл, т. е. чем больше фактическая скорость нагрева превышает заданную, тем в большей степени уменьшается амплитуда следующего за измерением импульса сварочного тока. Это приводит к уменьшению интенсивности нагрева и скорости снижения давления. Разность между эталонным У. и действительным Р» значением давления уменьшается. Если Fa становится больше Fý, то на выходе усилителя 5 появляется разность напряжения, полярность которого обратна полярности напряжения в описанном случае. Поэтому напряжение на выходе интегросумматора 6 также имеет противоположную полярность, и схема 7 не срабатывает. В этом случае тиристор 21 не открывается и конденсатор 18 за время паузы t„не разряжается, а амплитуда импульса тока увеличивается до первоначально установленной по режиму величины I и интенсивность нагрева вновь возрастает.

Таким образом обеспечивается поддержание скорости нагрева, близкой к эталонной. После достижения за время At сварочной температуры, соответствующей уровню давления Е;„(фиг. 2б), в этом состоянии!

255338

Составитель В. Катин

Редактор H. Егорова Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 4757)14 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 металл зоны сварки выдерживается в течение времени Л4. По достижении на выходе счетчика 2 определенного кода, соответствующего окончанию процесса сварки, сигналом обратной связи через логическую схему 15 запрещается работа генератора 1 и соответственно прохождение 1 актовых импульсов на вход счетчика 2. В этом случае на тиристоры 16, 17 и 21 исполнительного органа 9 управляющие импульсы не поступают и, следовательно, ток через сварочный трансформатор 19 не проходит до начала следующего цикла сварки.

Предлагаемый способ автоматического регулирования обеспечивает поддержание от сварки к сварке заданного термического цикла, что повышает стабильность качества сварных соединений.