Способ контроля качества соединений в процессе контактной стыковой сварки

 

Использование: для неразрушающего контроля соединения, выполненного контактной стыковой сваркой. Сущность изобретения: в процессе осадки измеряют текущие значения перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания деталей в зажимах, Измеряют также текущее значение сварочного усилия до остановки колонны. В качестве контролируемого параметра принимают интеграл функции величины усиления от переменной - разности перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей, 3 ил. 1 табл,

(!9) (ll) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s(js Б 23 К 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф Изобретение относится к контактйой . подвижной колойны сварочной машины и стйковой сварке и может быть,использова-: проска»льзыбйния деталей, измеряют текунд.для неразрушающего контроля сварного ". :-: " щее значенйе усилейия сварного сое»динесоединения при работе на различном Сть|-.:,:. : ния до фактической остановки колонны, а в косварочном оборудовании. -- - :-".:, качестве контролйруемдго йарамет»ра приЦель изобретения — повышение досто-,: . нимают вычисленный по результатам измеверности контроля, . .... рейий усиления и разности перемещения

Поставленная цель достигается тем, что подвижной колонны и проскальзывания деталей определенный интеграл функции величины усиления от переменнои — разности согласно способу контроля качества соединений в процессе контактной стйковой перемещения подвижной колонны. сварочной машины и проскальзывания деталей на сварки контролируемые значения параметров сравнивают с результатами, предварительно полученными опытным путем, отрезке интегрирования от величины перемещения подвижной колонны в момент наизмеряют величину перемещения подвижной колонны сварочной машины, величину проскальзывания деталей в зажимах машины, определяют разность измеренных величин, причем в процессе осадки измеряет текущее значение перемещения подвижной чала осадка до величины, определяемой разностью значений перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей в зажимах машины при осадке.

Определенный интеграл функции усиколонны сварочной машины, текущее значение проскальзывания деталей, определяют разность текущих значений перемещения ления сварного соединения от переменной перемещения подвижной колонны машины на отрезке интегрирования от значения пе(21) 4840738/08 (22) 18,06.90 . (46) 15.08.92, Бюл. ¹ 30 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона и Криворожский металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) С.И.Кучук-Яценко, M.B.Áoãîðñêèé;

А.В,Бондарук, Д,И.Беляев, А.В.Дидковский, В.Т.чередничок, Е,А.Думчев, И,T.Ðîòàðó и

В.А,Шеремет (56) Авторское свидетельство СССР

¹465292,,кл,,В 23 K 11/04, 1972. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КА4ЕСТВА СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ КОНТАКТНОЙ

СТЫКОВОЙ СВАРКИ (57) Использование для неразрушающего контроля соединения; выполненного контактной стыковой сваркой, Сущность изобретения: в процессе осадки измеряют текущие значения перемещения подвижной коло»ййй сварочйой машины и проскальзывания деталей в зажимах, Измеряют также текущее эначенйе сварочного усилия до остановки колонны, В качестве контролируемого параметра принимают интеграл функции величины усиления от переменной — разности перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей, 3 ил, 1 табл.

1754367 ремещения в момент начала осадки до значения перемещения в момент окончания осадки при записи с использованием математических символов имеет вид где $„— значение перемещения подвижной колонны сварочной машины.в момент начала осадки;

$к= $к $пр значение перемещения подвижной колонны машины в момент окончания .осадки с учетом проскальзывания сварных деталей в зажимных губках сварочной машины;

$ʄ— значение перемещения подвижной колонйы сварочной машины;

$нр — значение проскальзывания сварных деталей в зажимных губках сварочной машины;

$ — перемещение подвижной колонны сварочной машины;

Hy — значение величины усиления сварного соединения. .

Вычисление такого интеграла сводится к определению площади, ограниченной сверху линией, описываемой уравнением

Н = Н($), снизу осью абсцисс (осью S), а по краям линиями S = $н и $ = $к.

На фиг.1 и 2 показана зависимость усиления сварного шва от перемещения подвижной колонны сварочной машины при осадке; на фиг.3 — блок-схема устройства.

При контактной стыковой сварке оплавлением в начальный момент осадки S = $н усиление равно нулю и зависимость Н = H(S) имеет вид, показанный на фиг.1, а величина

S интеграла J Ну($) dS определяется плоЗн щадью, ограниченной кривой аб и отрезками ав и бв.

Рассмотрим случаи различного разогрева после оплавления;

Некачественное соединение может быть йолучено вследствие черезмерйого увеличения или уменьшения градиента темпе ратурного поля в зоне термического влияния в результате причин, носящих случайный характер, например повышение напряжения питающей сети, короткого замыкания и др. На фиг.2 линиями аб. аг, ад покаэанй зависимости Н = H(S) соответственно в трех случаях: идеальная сварка, увеличенный градиент температурного поля, умейьшенный градиент температурного поля. Площадь ограниченная линией аб и отрезками ав, бв соответствует величине

5 l0

30 зк интеграла / H(S)dS при идеальной сварке.

Бн

Площадь, ограниченная линией аг и отрезками ав, вг соответствует величине интеграла, вычисляемого при увеличенном градиенте температурного поля, Площадь, ограниченная линией ад и отрезками ав, вд соответствует величине интеграла, вычисляемого при уменьшенном градиенте температурного поля.

Из фиг.2 видно, что отклонение про-. цесса сварки от идеального случая ведет к завышению или занижению величины ин$к теграла. Если величина интеграла f H(S)dS эн не укладывается между крайними значениями заданного интервала сварка считается некачественной, На фиг.3 представлена блок-схема устройства, позволяющего реализовать предложенный способ контроля качества сварных соединений.

Схема состоит из датчиков 1 и 2 перемещения, блока 3 сравнения, датчика 4 перемещения, блока 5 эталонных значений, цифрового компаратора 6, аналого-цифрового преобразователя 7, персональной

3ВМ 8 и блока 9 индикации.

Датчик перемещения предназначен для измерения текущих значений подвижной колонны сварочной машины и своим выходом связан со входом блока 3 сравнения, Датчик 2 перемещения предназначен для измерения проскальзывания деталей в зажимных губках сварочной машины и своим выходом связан со входом блока 3 сравнения.

40 Блок 3 сравнения предназначен для алгебраического сложения сигналов и своим выходом связан со входом цифрового компаратора 6.

Датчик 4 перемещения предназначен для измерения текущих значений усиления сварного соединения и своим выходом связан с входом цйфрового компаратора 6.

Блок 5 эталонных значений предназначен для формировайия сигнала, пропорционального величине оптимального значения, и своим вйходом связан со входом цифрового компаратора 6. Цифровой компаратор

6 предназначен для передачи в аналогоцифровой преобразователь 7 поступающих

55 сигналов поочередно с задержкой не более

250 нс по команде с ЭВМ и своим выходом связан со входом аналого-цифрового преобразователя 7 (АЦП), а своими входами связан с ЭВМ 8, 1754367

АЦП 7 предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой и своими выходами связан со входами ЭВМ 8, а своими входами с выходом ЭВМ 8, ЭВМ 8 предназначена для вычисления определенного интеграла, сравнение результатов с эталонным значением и выдачи сигнала о результате контроля качества.

ЭВМ 8 связана своим выходом с блоком 9 и ндикации.

Блок 9 индикации предназначен для сигнализации о качестве сварного соединения, Устройство работает следующим образом, С началом осадки с датчиков 1 и 2 перемещения поступают текущие значения величины перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания в блок 3 сравнения, где выполняется их алгебрайческое сложение, Полученный сигнал поступает в цифровой компаратор 6. Одновременно с началом осадки на сварной стык опускается Т-образная корундовая консоль, при помощи которой выполняется измерение текущих значений усиления датчиком 4 перемещения, которые поступают в ЦК 6.

Также в ЦК 6 поступают сигналы с блока 5 эталонных значений. По команде,.поданной из ЭВМ 5 дискретно через заданные промежутки времени или пути прохождения подвижной колонны сигналы из ЦК 6 в установленном порядке поступают в АЦП 7.

По команде, поданной из ЭВМ 8, преобразованные аналоговые сигналы в цифровые поступают в ЭВМ 8. В ЭВМ 8 с начала осадки определяется площадь элементарных прямоугольников (со сторонами: измеренное усиление и величина перемещения).

Площадь элементарных прямоугольников суммируется. После окончания осадки просуммированная площадь сравнивается с эталонным значением, Если она входит в установленные пределы, то выдается сигнал на блок 9 индикации о качественном сварном соединении, если не входит; то выдается сигнал о некачественном соеДинении.

Для измерения текущих значений подвижной колонны сварочной машины S (блок 1) величины текущих значений проскальзывания сварных деталей Snp (блок 2) и текущих значений усиления сварного соединения Ну (блок 4) использовались системы измерительные электронные, модель

217 (217.0.00.0.00П С), В качестве блока сравнения использовался дифференциальный усилитель

К140УД7. В качестве блока 5 эталонных значений использовался потенциометр.

55 колонны. Дискретно через заданные промежутки времени или пути прохождения подвижной колонны определяют площадь элементарных прямоугольников (со сторонами; измеренное усиление и величина перемещения), В нашем конкретном случае через каждых 0,2 мм с начала осадки определялась площадь элементарных прямоугольников. Площадь элементарных прямоугольников суммируется. После окончания осадки просуммированная площадь

В качестве цифрового компаратора 6 использовался компаратор типа К561ИП2, В качестве АЦП 7 использовался преобразователь типа К1113ПВ1.

5 В качестве ЭВМ использовалось ЭВМ типа 1816В Е48.

В качестве блока 9 индикации использовался индикатор АЛС324А.

Предложенный способ контроля качест10 ва соединений применялся при контактной стыковой сварке оплавлением квадратных заготовок 60 х 60 мм на экспериментальной установке на базе машины для контактной стыковой сварки оплавлением типа К-190П, 15 При сварке с целью сравнения достоверности оценки качества сварного соеди. нения параллельно проводился контроль качества соединений посредством прототипа и при помощи предложенного способа.

20 Затем из всех сварных соединений изготавливались образцы и подвергались разрушающему контролю с целью определения механических свойств при ударе, Изготавливались шлифы для определения характе25 ра прохождения волокон;

Режим для сварки был выбран следую, щим;

Напряжение холостого хода сварочных трансформаторов, В 6,8

Припуск на оплавление, мм 20

Припуск на осадку, мм 12

Граничные значения в предлагаемом способе контроля заданного интервала ус35 танавливались 207ь от значения интеграла, определенного для варианта сварки, принятого за эталон, При контактной стыковой сварке пульсирующим оплавлением квадратных загото40 вок 60 х 60 мм за эталонное принято значение интеграла 45 мм .

С началом осадки на сварной стык oriyскается Т-образная корундовая консоль, при помощи которой выполняется измере45 ние текущих значекий усиления. Одновременно измеряют текущее значение перемещения подвижной колокны сварочной машины, текущее значение проскальзывания деталей до фактической остановки

1754367

Сваривавмыв материалы и номер партии

Величина первмещеНИЯ ПОДВИЖ ной КОЛОНны. мм

Величина усиления сварного соединения, мм

Ин ика ия яяеканические свойства

Примечание

Прототип

По предлагаемому контолю качества

Ударная вяэкость

Удое.

Неудов, Удов.

Нвудов, Сварное соединение. ж/см

Основной металл ж см

1-я партия

60x60 м м

С.Э

2-я партия

60х60 мм

Ст3

Э-я партия

60x60 мм

Ст3

6-9

7.5

52-120

90

ГОСТ

380-71

ГОСТ

380-71

ГОСТ

Э60-71

10-12

30-56

Повышенный р&ЭВО рот волокон

Линэообраэныв с остатками литого ме галла, матовые пятне

2 "4

3,5

19-63

35 сравнивается с эталонным значением. Если оно входит в установленные пределы, то выдается сигнал о качественной сварке.

На данном режиме было сварено три партии, В первой партии процесс сварки прошел нормально на установленном режиме.

Разогрев в процессе сварки зоны термического влияния оптимальный. Осадка проходила полностью до установлейной величины без проскальзывания; Оба способа контроля сигнализировали о качественной сварке. Исследованные образцы дали удовлетворительные результаты.

Во второй партии был смоделирован процесс. с повышенным напряжением питающей сети на том же режиме, В результате произошло нарушение процесса нагрева.

На свариваемых деталях возрос градиент температурного поля„Осадка проходила полность1о до установленной величины без проскальзывания, Способ контроля качества сигнализировал о качественной сварке.

Предлагаемый способ контроля качества соединений сигнализировал о некачественной сварке. Образцы, исследуемые после сварки, показали на неудовлетворительные результаты.

В третьей партии был смоделирован процесс с короткими замыканиями на том же режиме. В результате градиент температурного поля уменьшился по сравнению с . оптимальным. Способ контроля качества . сигнализировал o íåêà÷åñòâåííîì соединении, Образцы показали на неудовлетворительные результаты.

Получейные результаты сведены в таблицу. Как видно из таблицы, среднее значение ударной вязкости при применении предлагаемого способа контро)тя повышается на ан2 ан1 100 . 69 — 35 аи1 35 х 100;1 -97 %.

Формула изобретения

5 Способ контроля качества соединений в процессе контактной стыковой сварки, при котором контролируемые значения параметров сравнйвают с результатами, предварительно полученными опытным путем, при

10 этом в качестве контролируемого параметра используют параметр, который характеризуется величиной перемещения подвижной колонны сварочной машины и величиной проскальзывания деталей в за15 жимах машины, о т st и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в процессе осадки измеряют текущее значение перемещения подвижной колонны сварочной машины и текущее значение

20 проскальзывания деталей, определяют разность текущих значений перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания деталей, измеряют текущее значение усиления сварного соедине25 ния до фактической остановки колонны, вычисляют по результатам измерения усиления и разности перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей определенный интеграл функции величины

30 усиления от переменной — разности перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания деталей на отрезке интегрирования от величины перемещения подвижной колонны в момент начала

35 осадки до величины, соответствующей разности значений перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей в зажимах машины при осадке, и в качестве параметра, характеризуемого величиной

40 перемещения подвижной колонны сварочной машины и величиной проскальзывания деталей в зажимах машины, принимают этот интеграл.

1754367

8„8!

Составитель А.Дидковский

Техред M,Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор А,Долинич

:Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2849 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5