Способ контроля качества сварки

 

О П И С А Н И Е (1,)795818

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Сощиалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.11.78 (21) 2684511/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет =

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 25.01.81 (51) М. Кл.

В 23 К 11/24

1Государстееииый комитет (53) УДК 621.791. .763 (088.8) по делам иэооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Урсатьев, Н. В. Подола и Н. А. Донченко (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОНТАКТНОЙ СВАРК il

",ф,"ф :, -" "Чт,", " :-1Г ) ;. « . ю; !

Изобретение относится к обработке и сварке материалов и может быть использовано для неразрушающего контроля качества сварных соединений в процессе их выполнения точечной, шовной и рельефной сваркой.

Качество сварки — прочность соединения — однозначно определяется размерами зоны взаимного расплавления соединяемых деталей.

Известны способы контроля качества контактной сварки, при которых измеряют текущие значения одного или нескольких параметров процесса, сопоставляют их с эталонными сигналами, полученными при сварке качественных соединений, а разностный сигнал используют для оценки качества контролируемого сварного соединения (1) и (2).

Недостатком является низкая точность контроля, обусловленная неопределенностью выбора критерия качества сварки, вследствие чего о прочности соединения судят лишь косвенным образом, а также тем, что в них не учитывается эффект взаимодействия параметров режима контактной сварки и случайный характер возмущений, действующих на процесс и оказывающих существенное влияние на образование литой зоны сварного соединения.

Известен также способ контроля качества контактной сварки, при котором измеряют текущие значения параметров режима и по математической модели процесса вычисляют геометрические размеры литого ядра — основного критерия качества сварного соединения (3).

Однако известный способ имеет низкую

to точность контроля. Увеличение погрешности и определения размеров ядра по модели происходит вследствие нарушения соответствия между областью значений контролируемых параметров процесса и областью определения модели при изменении условий сварки. В свою очередь необходимость получать математическую модель процесса применительно к новым условиям сварки, как-то при изменении толщины соединяемых деталей и их конструкции, типа контактной машины и др., ограничивает область применения известного способа контроля качества контактной сварки, так как построение модели представляет достаточно трудоемкий и длительный процесс. Получение универ795818 о

20

3 сальной модели, учитывающей всю совокупность электрических и технологических параметров процесса контактной сварки, и ее использование для контроля качества соединения крайне сложно, и, главное, приведет к существенным ошибкам в вычислениях.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения способа контроля качества контактной сварки.

Поставленная цель достигается тем, что для конкретных условий сварки и применяемого оборудования определяют оптимальные параметры режима и сравнивают их и известными, в области которых определена математическая модель процесса, по результатам сравнения строят функции масштабного преобразования параметров режима и критериев качества сварки и в соответствии с ними корректируют коэффициенты модели.

В качестве модели процесса контактной сварки наиболее употребима статистическая зависимость размеров литого ядра от основных параметров режима сварки, которая при своей сравнительной простоте с достаточной для практических целей точностью отражает сложное взаимодействие и случайный характер электрических, тепловых и механических явлений при контактной сварке. Построение статической модели сопряжено с проведением экспериментальных исследований на объекте, расшифровкой и обработкой собранных данных. При данном способе контроля качества сварных соединений нет необходимости применительно к каждому конкретному случаю сварки и используемому оборудованию выполнять эти работы и строить модель процесса, так как ее коэффициенты определяются по параметрам оптимальных режимов, измерение которых несложно. В результате этого измен;ение типа контактной машины или ее электрических характеристик, например, вследствие увеличения размеров контура машины, производственной технологии сварки, толщины соединяемых деталей; электродов и других технологических факторов не препятствует широкому применению способа контроля качества контактной сварки по математической модели процесса.

Пример 1. Проводился контроль процесса контактной точечной сварки изделий из алюминиевого сплава Д16АТ толщиной () 1,0+1,0 мм. Сварка выполнялась на низ кочастотнои машине типа К-242 на режиме: 1csmaa =21 кА, Fc. —— 330 кгс, te. =0,06 с, @=410 Дж, что обеспечило диаметр ядра сварной точки d„=4,5 мм. Здесь 1,»вЂ” амлитуда сварочного тока F — сварочное усилие сжатия электродов. t z — время сврки и Q энергия, затраченная на формирование сварного соединения, соответственно.

Размер ядра сварных соединений рассчитывался в ходе его выполнения на основе теи за

ss

4а

so

И кущих значений параметров режима по статической модели

d — 6 87 3 98.10зГсв+4 59 10 Q — 0 372.104@ (1)

Работоспособность модели сохранялась при изменении оптимального значения 1сь на +5 и — 150/о à Fcs на 150.

Изменили толщину свариваемого материала c8 =1,0 мм над =1,5 мм. Экспериментально определили режим, обеспечивающий диаметр ядра сварного соединения заданного размера de= 6,2 мм. При этом

1ов ©„— — 25 кА, Fee, = 470 кгс, tea —— 0,12 с и @=1250 Дж.

П ере ход от модели вида у q — — f (х ь х q..., х, построенной для оптимальных режимов хо, хо,,..., хо,у к модели в области оптимальных режимов хо, х, ..., х„,, у производится с,ледующим образом:

Примейительно к приведенному случаю изменения толщины материала преобразование статистической модели (1), принятой за исходную, имеет вид:

dg= (6 2 4 5 6 87 3 98 10 (чтгГса) +

+ 4,59.10з (, о (,) ) — 0 372 104 (— а-О)

517 279.10зГ а+1 51 10зg 004

-104+ (2)

Полученная модель (2) использовалась для неразрушаюшего контроля качества сварки деталей из сплава Д16АТ толщиной 1,5+

+1,5 мм. Ошибка в определении диаметра ядра по этой модели не превышала 5 — 7о/о.

Такой же величины погрешность вносится при контроле качества сварки по модели, полученной при непосредственном экспериментально-статистическом исследовании процесса точечной сварки сплава Д16АТ толшиной 6 = 1,5 мм.

Пример 2. Модель (1) была также использована для контроля процесса и в случае, изменения типа контактной машины.

На низкочастотной машине МТПТ-400 сваривались детали из сплава Д16АТ толщиной 8 = 1 мм. Режим сварки: 1св а = 30 кА;

Fcq= 400 кгс; 1да — — 0,06 с; Q = 590 Дж; 4а ——

=4,5 мм. После образования модель (1) запишется так:

dq — 6 87 — 3 98.10з (чо -Ес1+4,59.

= — 6 87 — 3 2810зГ +3 1910аЦ вЂ” 0,18.104(,) .

Средняя относительная ошибка определения диаметра ядра по модели составила 5,8о/о.

Использование способа контроля качества контактной сварки обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: высокую точность контроля, достигаемую тем, что исключается экстраполяция результатов по модели вследствие ее корректирования в соответствии с режимом сварки; широкую область применения контроля качества сварки по

795818

Формула изобретения

Составитель В. Катин

Редактор П. Макаревич Техред А. Бойкас Корректор С. Комак

Заказ 9460/! 5 Тираж 1159 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 математической модели процесса вследствие простоты определения модели применительно к новым условиям сварки, Способ контроля качества контактной сварки, при котором измеряют текущие значения параметров режима и по математической модели процесса вычисляют геометрические размеры литого ядра, являющего- тO ся основным критерием качества сварного соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения способа, для конкретных условий сварки и применяемого оборудования определяют оптимальные параметры режима и сравнивают их с известными, в области которых определена математическая модель процесса, по результатам сравнения строят функции масштабного преобразования параметров режима и критериев качества сварки и в соответствии с ними корректируют коэффициенты модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 405679, кл. В 23 К 11/24, 05.07.71.

2. Авторское свидетельство СССР № 478701, кл. В 23 К 11/24, 22.03.74.

3. Авторское свидетельство СССР № 550253, кл. В 23 К 11/24, 18.03.76.