Способ контроля глубины проплавления в процессе

 

(ii) 542602

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ к Авторскому свидетельству

Сове Советски

Социалистическр)г

Республик..(.а (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.74 (21) 2085337/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 23.02.77 (51) M. Кл. В 23К 9/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений

1с открытий (53) УДК 621.791.7(5-5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. E. Патон, В. К. Лебедев, Ю. А. Паченцев, Е. С. Драгомирецкий, И. Д. Липавский и Ю. В. Усков

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. E. О. Патона (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ

ГЛУБИНЫ ПРОПЛАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области дуговой сварки и может быть использовано для контроля глубины проплавления в системах комплексной автоматизации дуговой сварки, Известен способ контроля глубины проплавления в процессе дуговой сварки по тепловому излучению из зоны проплавления с обратной стороны шва, при котором величину теплового потока контролируют на участке с размерами, превышающими размеры свароч- 1О ной ванны, и полученный сигнал сравнивают с опорным.

Недостатком известного способа является то, что глубину проплавления контролируют по суммарному потоку теплового излучения из 15 зоны проплавления с обратной стороны шва.

Запаздывание изменений температуры периферийных участков той зоны при изменении

Тпу т(х,у,z, = о)„=

V ехр — 1 (Ь вЂ” 2nc) )

2а

)/ (й — 2no)à

7„ (— температура плавления свариваемого металла в С, v — скорость сварки в см/сек, а — коэффициент температуропровод30 ности в см /сек. где и и i — целые числа.

xiyizi — координаты точки, температура которой определяется в системе координат, начало которой совмещено с источником; глубины проплавления обуславливает низкое быстродействие устройство плп систем управления, регулирующих глубину проплавления по известному способу, а это ведет к снижению качества выполняемых швов.

Целью изобретения является увеличение быстродействия систем управления.

Для этого по предлагаемому способу на исследуемом участке определяют наиболее нагретую точку и глубину проплавления контролируют по изменению теплового излучения этой точки.

Температура точек очага проплавления с обратной стороны шва (плоскость Z=a) при заданной глубине проплавления h может быть представлена согласно схеме точечного источника, движущегося по поверхности плоского слоя толщиной о, уравнением

542602

Сапунова, 2

Типография, пр.

Из уравнения следует, что максимально нагретая.точка очага проплавления шва при за; данной глубине проплавления находится на минимальном расстоянии R = y х + у + У от источника нагрева и ее температура определяется глубиной проплавления h.

Время запаздывания выравнивания температуры точки определяется расстоянием исследуемой точки от источника нагрева R u скоростью сварки и тем меньше, чем меньше расстояние R. Следовательно, время запаздывания выравнивания температуры для максимально нагретой точки зоны проплавления с обратной стороны шва меньше, чем время запаздывания для любой другой точки очага проплавления.

Излучаемость нагретой точки В связана с ее температурой Т законом Стефана-Больцмана В=аТ, где о=5,678 10 — вт.см — .град — 4.

Таким образом, излучение максимально нагретой точки равно оТ S (Т вЂ” температура этой точки, S — ее поверхность в см ) и пропорционально температуре точки, а значит и глубине проплавления шва.

Способ контроля глубин проплавления состоит в том, что измеряют и сравнивают между собой значения величин излучения любых двух точек очага проплавления шва. Большее значение излучения вводят в запоминающее устройство и затем сравнивают с излучением новой точки зоны проплавления. Если величина излучения новой точки меньше, то в памяти запоминающего устройства остается прежнее значение величины излучения, если больше, то в память запоминающего устройства вводится большее значение, которое сравнивается с излучением следующей новой точки.

Таким образом, в памяти запоминающего устройства всегда находится значение наибольшей величины излучения из всех точек зоны проплавления, которые сравнивались.

Цикл сравнения заканчивается после сравнения излучения всех точек зоны проплавления. После окончания цикла сравнения в памяти запоминающего устройства остается максимальное значение величины излучения из точки зоны проплавления, которое соответствует точке, имеющей максимальную температуру. Описанный цикл сравнения периодически повторяется в процессе выполнения шва. После окончания каждого цикла в памяти запоминающего устройства находится значение величины излучения, которое имела максимально нагретая точка во время этого цикла.

Независимость выделенного значения излучения максимально нагретой точки от пространственного положения пятна излучения и положения точки в самом пятне излучения обеспечивается необходимым условием нахождсния и выделения излучения максимальЦНИИПИ Заказ 119/2 1 1зд. но нагретой точки очага проплавления, а именно, чтобы эта точка всегда находилась среди точек, излучение которых сравнивается, что выполняется всегда для поля этих точек, превышающего по размерам пятно излучения зоны проплавления шва.

Выделенное значение величины излучения максимально нагретой точки очага проплавления сравнивается с заданной величиной излучения, которое устанавливается соответственно необходимой глубине проплавления шва.

При глубине проплавления шва меньше заданной, значение заданного излучения больше излучения максимально нагретой точки, и. их положительную разность используют в качечестве обратной связи, увеличивая мощность дуги. При глубине проплавления шва больше заданной, отрицательная разность излучения воздействия на дугу уменьшает ее мощность.

Для упрощения технической реализации предлагаемого способа упорядочивает выбор точек, излучение которых сравнивается. Такое упорядочение осуществляют, например, путем применения развертки изображения пятна излучения очага проплавления шва многострочным сканирующим фотоэлектрическим устройством, позволяющим получить распределение излучения пятна вдоль строк сканирования в виде последовательности импульсов напряжения. Амплитуда этих импульсов определяется максимальным значением излучения вдоль строки сканирования. Значение наибольшей их амплитуд импульсов, характеризующее излучение максимально нагретой точки очага проплавления шва, выделяют в виде постоянного напряжения, пропорционального максимальному значению напряжения огибающей амплитуд импульсов. Это постоянное напряжение сравнивают с заданным напряжением, определяемым заданной глубиной проплавления, а разбаланс используют в качестве обратной связи для регулирования режима сварки.

Использование способа позволяет повысить качество сварных швов при автоматической сварке.

Зо

Формула изобретения

Способ контроля глубины проплавления в процессе дуговой сварки по тепловому излучению из зоны проплавления с обратной стороны шва, при котором величину теплового потока,контролируют на участке с размерами, превышающими размеры сварочной ванны, и полученный сигнал сравнивают с опорным, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия систем управления, на исследуемом участке определяют наиболее нагретую точку и глубину проплавлепия контролируют по изменению теплового излучения этой точки.

161 Тираж 1229 Подписное