Способ регулирования сварочного процесса

 

(72) Авгеры изобретения

Ю. Н. Корнеев, В. А. Букаров и М. В.

1 (7 l ) Зйя мятель (54)СПОСОБ РЕГУЛИРОВАЙИЯ СВАРОЧНОГО

ПРОЦЕССА

Изобретение относится к способам регулирования параметров режима сварочного процесса, преимущественно при дуговой сварке, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства.

В химическом, энергетическом машиностроении, в судостроении и других отраслях народного хозяйства при изготовлении ответственных конструкций предьявляются повышенные требования к качеству сварных соединений. Одними иэ основных контролируемых параметров сварного шва являются его геомет рические размеры, которые, в свою очередь, определяются размерами сварочной ванны. Поэтому очень важно в процессе сварки поддерживать размеры сварочной ванны постоянными в заданных пределах. Гарантированное и стабильное качественное проплавление можно получить при использовании систем автоматического регулирования проплавления, при которых параметры режима сварки регулируют по сигналу о реальных значениях размеров проплавления.

Известен ультразвуковый способ измерения толщины, при котором в качестВе ультразвуковых колебаний используют поверхностные волны и на их пути устанавливают акустическое препятствие (1 1

Недостатком этого способа является то, что отсутствует операция регулирования в процессе сварки, а также необходимость установки дополнительного акустического препятствия усложняет измерения.

Известен способ автоматического регулирования процесса точечной сварки при котором сварочный ток изменяют в прямопропорциональной зависимости от величины акустической проводимости зоны сварки (2 1.

Недостатком данного способа является также невысокая точность регулирования формы сварочной ванны, так

87209 как способ позволяет измерять только глубину проплава.

Цель изобретения — повышение точности регулирования формы проплава, преимущественно при дуговой сварке.

Для достижения цели в предлагаемом способе регулирования сварочного процесса, при котором в изделие вводят ультразвуковые колебания и параметрь режима регулируют и зависимости от 1о изменения акустической проводимости сварочной ванны, дополнительно определяют размер сваррчной ванны по времени задержки ультразвукового сигнала в сечении,.проходящем через акустическую ось ультразвукового пучка и ось источника тепла, и параметры режи-ма регулируют с учетом размера сварочной ванны, при этом ультразвуковые колебания вводят периодически с частотой не менее 2 1/С 1,, где V<>— скорость сварки; 1„ — максимально возможный при данных режимах сварки. размер сварочной ванны.

Ча фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — график зависимости амплитуды сигнала акустической проводимости от глубины проплава свариваемого изделия; на фиг. 3 — график зависимости времени задержки ультразвукового сигнала и размеров ширины сварочной ванны.

Блок-схема состоит из сварочной горелки 1, соединенной через блок 2 регулирования параметров с минусовым полюсом источника питания 3, плюсовой полюс которого подключен к свариваемому изделию 4. Сварочная ванна 5, образованная сварочной дугой 6, озвучивается объемными ультразвуковыми

40 колебаниями, возбуждаемыми датчиком 7, которые принимаются датчиком 8. Дат чик 9 излучает поверхностные ультразвуковые волны и принимает их после отражения от краев сварочной ванны 5. 45

Датчики 7-9 соединены с дефектоскопом

10. Дефектоскоп 10 соединен с дешифратором 11, который, связан с блоком

12 памяти и пороговым устройством 13.

Пороговое устройство 13 подключено к блоку 2 регулирования параметров.

На фиг. 2 обозначено: А - амплитупа сигнала акустической проводимости эоны сварки; Ь -измеряема@ глубина проплава сварочной ванны 5; 1„Q< ф1 и А, s

А А®-произвольные велйчины глубины проплавления и соответствукщие им амп литуды сигнала акустической проводи5

4 мости зоны сварки; 0 — толцина свариваемого изделия;

На .фиг. 3 обозначено: ф,3 1Д- время задержки ульразвукового сигнала; измеряемый размер (ширина) сварочной ванны 5; (,,1, L,2, 1. > и ф, + д, Э— произвольные величины размеров(ширины ) сварочной ванны 5 и соответствующее им время задержки ультразвукового сигнала.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Между сварочной горелкой I и свариваемым металлом 4 возбуждают дугу 6, Тепловая энергия, выделяемая при горении дуги 6, расплавляет металл 4,образуя сварочную ванну 5, От дефектоскопа IO через ультразвчковой датчик

7 в свариваемое изделие 4 вводят объемные ультразвуковые колебания, направленные в зону сварочной ванны

5, которые принимает ультразвуковой датчик 8, получая сигнал об акустической проводимости зоны сварки.

Сигнал акустической проводимости, амплитчда А которого несет информацию о глубине проплавления ln (фиг. 2), поступает в дефектоскоп 10 и фиксируется на экране электроннолучевой трубки, Ультразвуковой датчик 9 возбуждает на изделии 4 поверхностные ультразвуковые колебания, акустическая ось которых проходит через ось источника тепла, и принимает отраженные от кра\ ев сварочной ванны 5 ультразвуковые колебания. Время задержки 13дД поверхностных ультразвуковых колебаний несет информацию о размере Ь сварочной ванны 5 в измеряемом сечении (фиг.3). Сигналы поступают также в дефектоскоп 10 и фиксируются на экране. С дефектоскопа 10 оба сигнала поступают в дешифратор 11, в котором сигнал о времени задержки преобразуется в амплитудный сигнал. В блоке

12 памяти задается закон изменения сигналов, соответствующий определеныам значениям размеров сварочной ванны 5. При отклонении измеренных размеров от заданных пороговое устройство 13 вырабатывает сигнал на изменение параметров режима, который поступает в блок 2 регулирования параметров режима. Блок 2 регулирования параметров режима изменяет параметры режима сварки до исчезновения сигнала рассогласования. Таким образом, располагая акустическую ось датчиков

7-9, проходящую через ось дуги в се872095

Формула изобретения чении, перпендикулярном направлению сварки, получаем информацию о двух параметрах сварочной ванны 5, а именно о глубине проплава и ширине. А так как ширина и глубина сварочной ванны 5 в данном сечении максимальны и, в свою очередь, определяют ширину и глубину сварного шва, то одновременное измерение и регулирование указанных параметров сварочной ванны 5 10 позволяет получать шов постоянных размеров в запанных,препелах,Рас- положение акустической оси датчиков в указанном сечении позволяет получать сигналы с максимальной чувствительностью, точностью, и с высокой достоверностью.

Периодичность контроля укаэанных геометрических параметров сварочной ванны 5 с частотой 2Чс 1, обусловле- щ но временем существования сварочной ванны I VCS за которое сварочная ванна переместится в новое положение.

При меньшей частоте измерения размеров сварочной ванны возможно резкое д5 снижение качества сварного шва при наличии различных возмущений в процессе сварки.

Помимо регулирования формы свароч ной ванны системой автоматического регулирования (САР), предлагаемый

30 способ можно осуществить при управлении процессом сварки вручную. Это можно сделать следукнцим образом. При сварке на экране дефектоскопа визуально наблюдают эа амплитудой сигнала поверхностных ультразвуковых колебаний и за временем задержки поверхностных ультразвуковых колебаний и изменяют параметры режима таким образом, чтобы выдержать.эти сигналы в установленных пределах, соответствующих заданным размерам сварочной ванны °

Длительность паузы 2,5 с

Длина дуги 3,0 ьм

Диаметр вольфрамового электрода 3,0 мм

Угол заточки электрода 30

Диаметр притупления 0 5-0,6мм

Расход аргона 5 л/мин

Предварительно осуществляют импульсную сварку, добиваясь зеданных

pasMepoa формы шва, и фиксирукИ амплитуду сигнала объемных ультраз®у совых колебаний и время задержки поверхностных ультразвуковых колебаний, Выход дефектоскопа соединяют с пороговым устройством (триггером) значение порога срабатывания которого устанавливают равным фиксированной предварительно амплитуде и времени задержки ультразвуковых датчиков.При совпадении сигналов триггер срабатывает подавая команду на отключение сварочного тока.

Таким образом поддерживают постоянными размеры сварочной ванны, и, соответственно, размеры сварного шва в процессе сварки.

Предлагаемый способ регулирования сварочного процесса позволяет регулировать размеры шва в процессе сварки и поддерживать их в строго заданных пределах.

Способ позволяет также разработать системы автоматического регулироваг ния размеров сварочной ванны при других способах сварки, дает воэможность получать размеры сварных швов в заданньм пределах, что исключает ряд операций по контролю сварных швов и исправлении брака, а это, в свою очередь, значительно снижает затраты, Пример, Способ осуществляют при импульсной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом стыковых соединений пластин размером 300 х100х

4 мм из стали 12Х18Н10Т, Сварку осуществляют на макете устройства, представляющего привод перемещения горелки относительно изделия. На макете неподвижно относительно горелки крепятся ультразвуковые датчики, которые контактируют со свариваемым ме55 таллом.

Режим сварки следующий:

Сварочный ток в импульсе 450 А

Ток в паузе 30 А

Способ регулирования сварочного процесса, преимущественно при дуговой сварке, при котором в иэделие вводят ультразвуковые колебания и параметры режима регулируют в зависимости от изменения акустической проводимости сварочной ванны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно определяют размер сварочной ванны по времени задержки ультразвукового сигнала в сечении, проходящем через акустическую ось ультразвукового пучка и ось источника тепла, и параMLòры режима регулируют с учетом размера сварочной ванны, при этом ультразвуковые колебания вводят периодически с частотой не менее 2 9@gJI где 9 li1 — скорость сварки; Ь -максимально возможный при данных режимах сварки размер сварочной ванны, 872095 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 567951, кл. G 01 В 17/02, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР

У 2(i5320, кл. В 23 К 29/ll, 1968 (прототип).

87%69 5

Составитель Г. Тютченкова

Редактор Л, Плисак Техре М. Рейвес Кощ ектор Л. Бокаан

Заказ 8890/18 Тираа 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент"; г. Уигород,ул.Проектная,4