Способ управления сварочным током при контактной сварке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области сварки, в частности к способам управления сварочным током при контактной, особенно точечной, сварке и устройствам для его осуществления. Оно может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении сварных конструкций. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений. Способ, управления сварочным током ведут с постепенным нарастанием сварочного тока. Нарастание сварочного тока прекращается , когда изменение сопротивления сварного шва достигает величины своего локального максимума, или к этому максимуму приближается. Поэтому далее сварку продолжают при величине настройки сварочного тока, полученной в момент превращения его нарастания. Для этого устройство содержит дифференцирующий узел, триггерную схему с тремя входами и цепью задержки, генератор, схему управления параметрами сварочного процесса, сварочный контур. Благодаря тому,что устройство реагирует на изменяющиеся условия образования сварного шва, его геометрии, состояния поверхности электродов и т.д., повышается качество получаемого сварного соединения. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. I сл 00 О5 О) QO

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А (59 4 В 23 К 11 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (89) CS 211021 (21) 7771589/25-27 (22) 07.01.81 (31) PY 549-80 (32) 28.01. 80 (33) CS (46) 15.06.87. Бюл. ¹ 22 (71) Исследовательский институт сварки, г. Братислава (CS) (72) Эдуард Дзурани, Мартин Янота и Йозеф кубан (cs) (53) 621.791.763.3 (088.8) (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЫМ ТОК0М ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам управления сварочным током при контактной, особенно точечной, сварке и устройствам для его осуществления. Оно может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении сварных конструкций. Целью изобретения является повышение качества сварных соединений. Способ, управления сварочным током ведут с постепенным нарастанием сварочного тока. Нарастание сварочного тока прекращается, когда изменение сопротивления сварного шва достигает величины своего локального максимума, или к этому максимуму приближается. Поэтому далее сварку продолжают при величине настройки сварочного тока, полученной в момент прекращения его нарастания. Для этого устройство содержит дифференцирующий узел, триггерную схему с тремя входами и цепью задержки, генератор, схему управления параметрами сварочного процесса, сварочный контур. Благодаря тому,что устройство реагирует на изменяющиеся условия образования сварного шва, его геометрии, состояния поверхности электродов и т.д., повышается качество получаемого сварного соединения.

2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1316769

Изобретение относится к способам управления сварочным током при контактной, а именно точечной сварке, с постепенным нарастанием сварочного тока и оборудования для этого способа.

Известен способ управления сварочным током при контактной сварке, при котором в процессе сварки измеряют напряжение на сварочных электродах и при отклонениях напряжения от заданного значения изменяют частоту генератора сварочных импульсов (см. авт.св. N- 679354, кл. В 23 К 11/24, 1976). 15

Известный способ находит применение при использовании повышенной частоты сварочных импульсов и не мо- . жет быть использован при применении для сварки импульсов частоты про- 20 мышленной сети, что является его недостатком, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ управления сварочным током при кон25 тактной сварке, преимущественно точечной с плавным нарастанием тока, при котором измеряют сопротивление сварного шва и по величине измеренного сопротивления управляют сварочным током (см. авт. св. У 461816, кл. В 23 К 11/24, 1973).

Недостатком известного способа является та, что в нем процесс управления сварочным током не влияет на 35 ту сварную точку, на которой обнаружилось изменение заданного режима.

Известно устройство управления сварочным процессом по изменению, например, напряжения на сварных швах, или погонной энергии в сварных швах (см. патент ФРГ Р 2362520, кл. В 23 К 11/10, 1976) °

Недостатком является то, что оно не приспособлено к изменяющимся условиям образования сварного шва, собственным изменением свариваемых деталей, геометрии сварного шва, состояния поверхности и электродов и требует настройки при изменениях свариваемых толщин, материала, количества слоев, подготовки поверхности.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления сварочным током при контактной сварке, преимущественно точечной, с плавным нарастанием тока, содержащее узел измерения сопротивления сварного шва, связанный со сварочным контуром, компаратор, генератор и схему управления параметрами сварочного процесса (см, авт,св, Ф 450666,кл.В 23 К 11/24, 1973) .

Однако устройство не обеспечивает качественной сварки, так как измерение осуществляется в паузах между импульсами, а управление током — в последующем сварочном импульсе, при формировании которого условия сварки могут измениться.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления сварочным током при контактной сварке, преимущественно точечной, с плавным нарастанием тока, при котором измеряют сопротивление сварного шва и па величине измеренного сопротивления управляют сварочным токам, определяют в процессе нарастания сварочного тока экстремальную точку максимальной величины сопротивления сварного шва, фиксируют ее, после чего продолжают сварку без изменения величины сварочного тока. !

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержащее узел измерения сопротивления сварного шва, связанного со сварочным контуром, компаратор, генератор и схему управления параметрами сварочного процесса, снабжено дифференцирующим узлом,триггерной схемой с тремя входами и цепью задержки, при этом узел измерения сопротивления сварного шва, дифференцирующий узел, компаратор, триггерная схема, генератор, схема управления параметрами сварочного процесса и сварочный контур образуют последовательно соединенную цепь, причем вход цепи задержки подключен к второму входу триггерной схемы, к одному из входов генератора и к одному из выходов схемы управления параметрами сварочного процесса, а выход цепи задержки подключен к третьему входу триггерной схемы.

На фиг.1 изображена типовая кри" вая изменения сопротивления сварного шва (кривая 1) и типовая кривая на" растания диаметра сварной точки при постоянной настройке сварочного тока (кривая 2); на фиг.2 — изменение сопротивления сварного шва (кривая 4) и изменение диаметра сварной точки

1316769 4 вует энергетическим требованиям данного свариваемого соединения.

Способ осуществляется следующим образом.

Сварочный ток 1 постепенно нарастает в соответствии с прямой 6 (фиг.3). При этом измеряется изменение сопротивления сварного шва R (кривая 7) и одновременно проводится измерение его производной dR/dt (кривая 8). Во время „ „, когда протекание R достигает локального максимума Rvavc > изменение производной dR/dt (кривая 8) проходит через нуль. Это состояние детектируется и на основе полученного сигнала пре— кращает дальнейшее нарастание сварочного тока (прямые 6 и 7 фиг.3).

Сварку заканчивают при постоянной величине сварочного тока I (фиг.3, прямая 9). С технической точки зрения конструкции электронной части может быть выгодным детектировать величину

10 (фиг.3) производной dR/dt (кривая 8) в точке, достаточно близкой к нулю. При этом сигнал на прекращение роста сварочного тока Т формируется на интервал времени Ь раньше, чем достигается максимум сопротивления

R „ . Интервал времени может быть сравнимый или меньше, чем один полупериод частоты сети 50 Н, т.е. 0,01 с в случае обыкновенных сварочных установок с использованием частоты промышленной сети.

Устройство, реализующее способ, состоит из источника 11 измерения сопротивления сварного шва, дифференцирующего устройства 12, компаратора

13 с входом 19 триггерной схемы 14 с входом 20. Выход триггерной схемы

14 присоединен ко входу 23 генератора 15 пилообразного протекания, который подключен через схему 16 элект4> ронного управления параметрами сварочного процесса с входом 25 настройки к сварочному контуру 17. Выход

26 схемы 16 подключен к входу 24 запуска генератора 15, ко входу 22 сброса триггерной схемы 14 и к входу

27 цепи задержки 18, выход которой подключен к другому входу 21 триггерной схемы 14. следующим об11 измерения шва подводитустройству 12„ (кривая 5) при постепенно нарастающем сварочном токе (кривая 3); на фиг.3 — поясняющие, как от изменения сопротивления сварного шва (кривая 7) или его производной (кривая 8) осуществляется управление сварочным током путем прекращения его нарастания (прямые 6 и 9); на фиг.4 — функцио— нальная схема устройства, реализующего способ. 10

При постоянной настройке сварочного тока типовое изменение сварного шва К изображено кривой 1 (фиг.1).

Кривая 2 (фиг.2) показывает как одновременно при этом растет диаметр сварной точки..Из приведенного графика видно, что приблизительно в момент когда сопротивление сварного шва R достигло своего локального мак- 20 симума R „, начинает образовываться сварная точка и растет ее диаметр D.

Когда сварочный ток I в процессе сварки прекратит постепенное нарастание (кривая 3), сопротивление (кривая 4) опять достигнет со временем своего максимума R „ . Этому максимуму приблизительно соответствует начало образования сварной точки, но ее диаметр D (фиг.2, кривая 5) быст- 30 ро растет с увеличением сварочного тока I. Крутизна роста диаметра сварной точки при этом (кривая 5) значительно выше, чем в случае постоянной настройки сварочного тока I (фиг.1, кривая 1), так что.со временем произойдет энергетическое насыщение сварного шва и выплеск наплавленного материала из сварного шва.

Экспериментально определено, что чем быстрее растет сварочный ток I тем скорее достигает максимума R изменение сопротивления сварного шва

R и тем скорее появляется начало нарастания сварной точки.

При изменении внешних условий, таких как увеличение толщины или количества свариваемых листов, изменение диаметра электродов, за счет их5О изнашивания, максимум К„ „ достигается позже, значит при более высоких величинах сварочного тока I. Время при котором достигается максимум сопротивления сварнОго шва К является инвариантом сварочного процесса, который определяет, что была достигнута такая величина сварочного тока (кривая 1), которая соответстУстройство работает разом.

Сигнал от источника сопротивления сварного ся к дифференцирующему

1316769 фий/

1 вход которого присоединен к компаратору 13. Компаратор 13 срабатывает при достижении максимума сопротивле- ния R и формирует сигнал на триггерную схему 14, которая изменяет свое состояние и," воздействуя на генератор .15, прекращает формирование пилообразного напряжения. При этом прекращается также рост сварочного тока, который обусловлен присоединением вы- 10 хода генератора 15 пилообразного напряжения посредством схемы 16 электронного управления параметрами сварочного процесса. Соединение схемы

16 с входом генератора 15 и с входом 15 сброса триггерной схемы 14 в исходное положение позволяет изменить состояние триггерной схемы и исключить нарастание сварочного тока в экстремальной точке изменения сопро- 20 тивления R. Одновременно выход схемы

16 присоединен через дель задержки 18 к входу цепи задержки 18, выход которой блокирует триггерную схему 14 в течение первых двух-пяти периодов.

Изобретение можно использовать для автоматического управления про-. цессом точечной контактной сварки.

Формула изобретения 30

1. Способ управления сварочным током при контактной сварке, преимущественно точечной, с плавным нарастанием тока, при котором измеряют 35 сопротивление сварного шва и по величине измеренного сопротивления управляют сварочным током, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, определяют в процессе нарастания сварочного тока экстремальную точку максимальной величины сопротивления сварного шва, фиксируют ее, после чего продолжают сварку без изменения величины сварочного тока, 2. ° Устройство для управления сварочным током при контактной сварке, содержащее узел измерения сопротивления сварного шва, связанный со сварочным контуром, компаратор, генератор и схему управления параметрами сварочного процесса, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что оно снабжено дифференцирующим узлом триггерной схемой с тремя входами и цепью задержки, при этом узел измерения сопротивления сварного шва, дифференцирующий узел, компаратор, триггерная схема, генератор, схема управления параметрами сварочного процесса и сварочный контур образуют последовательно соединенную цепь, причем вход цепи задержки подключен к второму входу триггерной схемы, к одному из входов генератора и к одному из выходов схемы управления параметрами сварочного процесса, а выход цепи задержки подключен к третьему входу триггерной схемы.

1316769

1316769

Составитель Л.Назарова

Техред Л. Олийнык

Корректор А.Ильин

Редактор N.Toâòèí

Заказ 2383/10 Тираж 975 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

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