Способ управления процессом контактной сварки и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>965669

Ж ъ

»»»»

1»

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.02.81 (21) 8239738/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл."

В 23 К 11/24

Гесудврственнмй квмнтет

СССР

Опубликовано 15.10.82. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.ф2 (53) УДК 621.791. .763.037 (088.8) ло делан нзобретеннй н аткрмтий (72) Авторы изобретения

В. И. Строев, Н. И. Ива нов, А. Н. Кули ков и В. Н. Дюдин

Курский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ

СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретечие относится к электросварочной технике, в частности к области контактной сварки, предназначено для контроля и управления процессом контактной сварки и может быть использовано при сварке малогабаритных деталей с открытой зоной соединения в изделиях приборостроительной и электронной промышленности.

Известен способ контроля качества соединения в процессе сварки по изменению давления, при котором измеряют величину отклонения сварочного давления относительно начального значения усилия сжатия, сравнивают полученный сигнал с эталонным и по сигналу рассогласования судят о качестве .сварйого соединения.

Способ осуществляется устройством для контроля качества соединения в процессе контактной сварки, содержащим силоизмерительный датчик, измерительный усилитель с управляемым коэффициентом передачи, схему сравнения, источник опорного напряжения, электронный ключ, интегрирующий усилитель, блок управления и блок индикации (1).

Недостаток данного способа контроля по изменению давления заключается в том, что он является пассивным, так как не улучшает качество сварки, а лишь констатирует результат процесса сварки. Эффективность такого контроля низкая. Кроме того, пассивный контроль по степени снижения давления ограничивает технологические возможности способа сварки из-за повышенной вероятности выплесков и нарушений устойчивости протекания процесса при сварке с расплавлением, когда давление в контакте падает практически до нуля.

Наиболее близким к изобретению является способ управления процессом контактной сварки, при котором измеряют.один из параметров процесса сварки, сравнивают полученный сигнал с эталонным и по сигналу рассогласования регулируют режим сварки, а также устройство, содержащее датчик давления, измерительный и интегрирующий усилители, источник опорных сигналов, электронный ключ, схему сравнения, блок управления и исполнительный орган (2) .

Недостатком известного способа и устройства является низкое качество сварного соединения.

Напряжение, соответствующее величине

Рн ч с Выхода .источника опорного напряжения 6 поступает через ключ 7 на вход интегросумматора 8, который выполняет роль задатчика эталонной скорости снижения давления в контакте деталей. Это же напряжение одновременно подается на вход схемы сравнения 3, второй вход которой подключен к выходу усилителя 2. При равенстве этих сигналов срабатывает схема

3 и сигнал разбаланса с выхода схемы сравнения 3 через ключ 4 подается на вход интегратора 5, управляющего коэффициентом передачи измерительного усилителя, что обеспечивает нормированный по амплитуде выходной сигнал усилителя 2 независимо от величины начального статического давления Р„х„.

На выходе интегросумматора 8 устанавливается напряжение пропорциональное поданному на его вход опорному сигналу с источника опорного напряжения 6. Заканчивается стадия подготовки к измерению скорости снижения давления.

Одновременно с включением сварочного тока I от сварочной машины подаются импульсы синхронизациИ, закрывающие ключи 4и7.

По мере нагрева деталей под действием сварочного тока предел текучести свари- ваемого материала уменьшается и действительное давление P в контакте деталей начинает снижаться (кривая 2, фиг. 2). В соответствии с этим уменьшается напряжение Ug, с выхода усилителя 2 и при достижении величины U®>®, верхнего порога в срабатывания устройства ll, заданного как начало измерения скорости снижения давления, пороговое устройство срабатывает и открывает ключ 10. Интегратор 5 переходит в режим хранения уровня сигнала, предшествующего сварке, чем обеспечивается постоянство коэффициента передачи измерительногоо усилителя 2.

При открытом ключе 10 на вход интегросумматора 8 от источника опорного напряжения 9 подается напряжение обратной полярности относительно напряжения, подаваемого1 до сварки. Вследствие этого напряжение на выходе интегросумматора Бщ1„„ начинает снижаться со скоростью, превы- шающей скорость снижения давления и соответствующего ему напряжения на выходе усилителя Us irt . Как только напряжение

// с усилителя достигает величины U„, íèæнего порога срабатывания устройства 11, заданного как окончание измерения скорости снижения давления, ключ 10 сигналом с выхода порогового устройства 11 закрывается и на выходе интегросумматора 8 устанавливается напряжение Uqz>, пропорциональное отрезку времени М g

Так как начальное напряжение на выходе интегросумматора 8, усилителя 2 и порог срабатывания порогового устройства

11 постоянны, то установившееся напряже965669

Цель изобретения — улучшение качества сварного соединения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом контактной сварки, при котором измеряют один из параметров процесса сварки, сравнит 5 вают полученный сигнал с эталонным и по сигналу рассогласования регулируют режим сварки, в качестве измеряемого параметра процесса сварки используют изменение скорости снижения давления электрода на соединяемые детали. В устройство для управления процессом контактной сварки, содержащее датчик давления, измерительный и интегрирующий усилители, источник опорных сигналов, электронный ключ, схему сравнения, блок управления и исполнительный орган, дополнительно введены два электронных ключа, источник опорного сигнала, интегросумматор и схема сравнения, при этом вход интегросумматора через соответствующие ключи соединен с выходом источников опорного сигнала, а выход его 20 подключен к одному из входов дополнительно введенной схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом измерительного усилителя, а выход ее соединен через блок управления,с исполнительным органом.

На фиг. 1 схематически изображено уст25 ройство, реализующее способ; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие сущность способа активного контроля качества сварных соединений.

Устройство состоит из последовательно соединенных силоизмерительного датчика 1, измерительного усилителя 2, схемы сравнения 3, электронного ключа 4, интегратора 5, выход которого подключен к управляющему входу усилителя. Напряжение с выхода источника опорного напряжения 6 подано íà 55 второй вход схемы сравнения 3 и на вход электронного ключа 7, выход которого соединен с соответствующим входом интегросумматора 8, а управление осуществляется от сварочной машины. Эталонное напряжение с источника опорного напряжения 9 через электронный ключ 10 подано на второй вход интегросумматора 8. Управление ключом 10 осуществляется от порогового устройства 11, вход которого соединен с одним из входов схемы сравнения 12, на 45 второй вход которой подан сигнал с выхода измерительного усилителя 2; напряжение разбаланса с выхода схемы сравнения 12 через блок управления 13 поступает-на исполнительный орган 14.

Реализация способа с помощью данного устройства осуществляется следующим образом.

В начале процесса сварки к свариваемым деталям прикладывают усилие сжатия Р„® (фиг. 2). Сигнал с датчика 1, пропорцйо- нальный этому усилию, поступает на вход измерительного усилителя 2, при этом ключи

4 и 7 находятся в открытом состоянии (фиг. 1) .

965669 формула изобретения йитнизацня uv

cþàäì av и нь

g а нОн иашни1 ние U" р на выходе интегросумматора прямопройорционально скорости снижения давления в контакте свариваемых деталей (фиг. 2).

При достижении напряжением на выходе усилителя 2 величины уровня сигнала на выходе интегросумматора 8 схема сравнения 12 срабатывает и запускает блок управления 13, который в момент времени t2 включает исполнительный орган 14.

Если воздействие возмущающих факторов на процесс сварки приводит к повышению интенсивности нагрева, и, как следствие, к увеличению скорости снижения давления в контакте свариваемых деталей (кривая 1, фиг. 2), момент включения исполнительного органа автоматически смещается влево, так как срабатывание схемы сравнения 12 происходит при большем значении порогового напряжения 1.1„ . в момент времени ti .

Время t, и t > подачи управляющего импульса в исполнительный орган выбирается в предварительных экспериментах таким, чтобы, учитывая инерционность г включения регулирующего воздействия, гарантировать повышение давления после достижения им минимально допустимой вееличины

Р,„я, соответствующей нагреву металла в зоне сварки до сварочной теемпературы.

Постоянная времени запаздывания регулирующего воздействия зависит от его формы и типа исполнительного органа, выбор которых определяется типом сварного соединения и требованиями к соединению по прочности, геометрическим размерам, внешнему виду и т. д.

Так, например, при стыковой и Т-образной сварке разнородных активных и жаропрочных материалов эффективным является приложение дополнительного усилия осадки от управляемого электросилового привода.

Это не только предотвращает выплеск, но и способствует удалению окислов из стыка, протеканию необходимых деформационных процессов в контакте деталей при формировании соединения. При сварке перекрывающихся проводников, а также проволоки с плоской деталью внахлест эффективным регулирующим воздействием является выключение сварочного тока, что предотвращает выплеск и черезмерную деформацию проволоки в месте сварки.

Таким образом, данный способ улучшает качество сварки и расширяет технологические возможности.

1. Способ управления процессом контактной сварки, при котором измеряют один из параметров процесса сварки, сравниваютполученный сигнал с эталонным и по сигна15 лу рассогласования регулируют режим сварки, отличающийся тем,что, с целью улучшения качества сварного соединения, в качестве измеряемого параметра процесса сварки используют изменение скорости снижения давления электрода на соединяемые

20 детали.

2. Устройство для управления процессом контактной сварки, содержащее датчик давления, измерительный и интегрирующий усилители, источник опорных сигналов, электронный ключ, схему сравнения, блок управления и исполнительный орган, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены два электронных ключа, источник опорного сигнала, .интегросумматор и схема сравнения, при этом вход интегросумматора

30 через соответствующие ключи соединен с выходом источников опорного сигнала, а выход его подключен к одному из входов дополнительно введенной схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом измерительного усилителя, а выход ее соеЗ5 динен через блок управления с исполнительным органом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 616088, кл. В 23 К 11/24, 11.05.76.

40 2. Авторское свидетельство СССР № 671955, кл. В 23 К 11/24, 11.02.76 (прототип).

965669

VbEN.2

Un .В

И пар.В

Vip

D ФНХ.В

Увнкм

tt_#_p.

ll a>e.

II

П3ф.

Составитель В. Катин

Редактор Г. Гербер Техред И. Верес Корректор А. Ференц

3а каз 7184/15 Тираж 153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4