Способ контроля качества контактной сварки

 

.О П И С А Н И Е

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нщ986678

Союз Советскик

Соцналистическик республик . (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 09.07.81 (21) 3320185/25-27 с присоединением заявки М (23)ПриоритетОпубликовано 07 01 83. бюллетень М 1 (5l )NL. Кл.

В 23 К 11/10

Гевударстееккык кеиктет

СССР вв лалаи кзебретеки» к еткрытий (53) УДК 621 791 °

-763(088.8) Дата опубликования описания 07. 01. 83

, Н. В. Подола, П. И. Руденко, В. С. Гавриш

С. П. Никитин и Т. Д. Сорокина (72) Авторы изобретения

Ф

1 Ы - Ф:

Ордена Ленина и ордена Трудового Красног ЗнаМйи;. институт электросварки им. E. О. Патона (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области сварки материалов и может быть использовано для контроля качества контактной сварки.

Известен способ управления процессом контактной сварки, при котором в процессе сварки контролируют скорость изменения сопротивления между электродами и сварочный ток поддерживают постоянным некоторое допол- о нительное время после достижения заданного значения сопротивления 1 1 ).

Сопротивление между электродами вычисляют по величине напряжения между электродами и сварочному току. Так как на измерительную цепь напряже. ния действует помеха, пропорциональ" ная производной от тока сварки по времени,точность измерения соп

° 34 -го ротивления, а следовательно и управления в известном способе низкая.

Известен способ контроля процесса контактной сварки, при котором ол2 ределяют качество сварки по величине градиента сопротивления на возрастающей части кривой сопротивления P2 $ Для устранения наводки на измерительную цепь величину напряжения между электродами для расчета сопротивления измеряют в момент максимума сварочного тока. Однако данный способ неприемлем для конденсаторных машин, когда импульс тока имеет только один максимум.

Известен способ контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления электрод-электрод за время сварки определяют качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между электродами за все время сварки $3).

Однако известный способ содер" жит недостатки, связанные с низкой точностью измерения наибольшего мгновенного значения сопротивления

1 Д

iutat

3 986678 электрод-электрод R> и значения

Ээ в ко це процесса, по разности ко. торых оценивают качество сварки.

Среднее значение R определяетаэ ся на интервалах времени от t до

Ф по выражению

Z о 2

02 Udt

1 Э т (/сИ 1 = )Ch о

1

"Э о

11

"ээ

Ij Id%

t1

Если при этом интегрирование начинать и оканчивать в момент времени Т1 и .t>, когда. сварочный ток равен нулю, то действие помехи на измерительную цепь напряжения между электродами.будет устранено. Этот способ применим только при сварке на переменном токе, когда сварочный ток в течение одного периода 0,02 с на трех интервалах принимает нулевое значение. При сварке на конденсаторных машинах и машинах с выпрямлением во вторичном контуре этот способ применим только для оценки среднего ! сопротивления за все время сварки и не может быть использован для изменения сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля качества контактной сварки преимущественно легких сплавов на конденсаторных машинах и машинах постоянного тока.

Цель достигается за счет того, что в способе контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления электрод-электрод за время сварки определяют качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между электродами за все время сварки, дополнительно интегрируют ток за время от начала сварки до момента ti стабилизации контактных сопротивлений и ток и напряжение между электродами за время от момента

t1 до момента t, когда сварочный ток станет равным величине тока в момент времени t1, а относительное изменение сопротивления оценивают по формуле:

2э

i не - сварочный ток;

1О О -. напряжение между электродами, ®- длительность сварочного импульса.

На фиг. 1 представлен график изменения сопротивления в процессе сварки; на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего изобретение; на . фиг. 3 - схема способа.

Сопротивление между электродами

20 сварочной машины складывается из контактных сопротивлений деталь-аеталь и электрод-деталь К и собственного сопротивления деталей R Ч"

Первыи период сварки характерен быстрым спадом контактных сопротивлений .до нуля и нарастанием В за счет увеличения удельного сопротивления свариваемого металла из-за его нагрева.

8 течение второго периода наблюдается монотонное снижение Rg а следовательно К, за счет расширения площади контактов. Экспериментальные исследования показывают, что при сварке многих металлов, в первчю очередь легких сплавов после стабилизации контактного сопротивления при отсутствии выплеска R изменя,ээ ется не более, чем на 103, т.е. можно считать его величину приблизительно постоянной.

Таким образом, Ilo значениям интеграла тока и напряжения между электргдами за время от момента стабилизации контактных сопротивлений t до

1 момента и согда сварочный ток станет равным величине тока в момент времени t„, можно определить сопротивление между электродами в конце сварки:

Я»» 1 е

1 i/2

2 2

in u = 0 с 2 1

t1

1 1и

: р1и этом значение наводки на измерительную цепь напряжения не сказывает

86678 6

1Е

lS иК Кu1j -0 1 дй- —.

2 Э

t1 где i = ddt

49

KR

213

Полученная величина определяет изменение сопротивления электрод-элек, трод в процессе сварки и далее может быть использована для контроля качества сварки. Как показывают. экспериментальные исследования, например для легких сплавов момент стабилизации контактных сопротивлений составляет не более 0,02 с от начала сварки.

Устройство, реализующее изобретение, содержит датчик 1 напряжения между электродами, датчик 2 свароч- ного тока, интеграторы 3 и 4, счет-чик 5 времени, запоминающий элемент

6, схему 7 сравнения, блок 8 контро5 9 ся на точности величины 02,так как в.момент начала и окончания интегри рования мгновенные значения токов

1(и i(tz) равны. Далее величину интеграла йадения напряжения между электродами, обусловленного контактными сопротивлениями, можно вычис" лить из значений интегралов тока и напряжения между электродами за всв время сварочного импульса t „ учиты.вая рассчитанную величину R

0112 0

0„= 0„- j„R„а, з где Ur ЦД ;1 = 1dC

1 0 о

При этом величина наводки на изме рительную цепь не сказывается на точности величины О, так как мгновенное значение тока в начале и конце импульса i(О) и i(t ) равны нулю.

Среднее значение контактных сопротивлений можно определить, учитывая величину 01, и величину интеграла тока сварки от начала сварки до момента стабилизации контактных сопротивлений:

Относительное изменение сопротив- . ления между электродами будет:

2S

36

3$ ля параметров и вычислительное устройство 9, а также, сварочную машину

10, на которой установлены датчики

1и2.

Элементы схемы соединены следующим образом. Выход датчика 1 подключен ко входу интегратора 3, а выход дат" чика 2 - ко входу интегратора 4 и к первым входам запоминающего элемента 6 и схемы 7 сравнения. Вход счет чика времени 5 подключен к устрой ству управления сварочной машины 10, а его первый выход - к первому входу блока 8 контроля, второй выход счетчика 5 соединен со вторым входом запоминающего элемента 6, выход которого подключен ко второму. входу схемы 7 сравнения, а выход последней - ко второму входу блока

8 контроля. Третий и четвертый входы блока 8 контроля соединены соответственно с выходами интеграторов

3 и 4, а выход блока 8 контроля " со входом вычислительного устройства 9..

Работает устройство следующим образом.

При включении сварочного тока сигнал, пропорциональный напряжению между электродами, с выхода датчика интегрируется интегратором 3, а сигнал, пропорциональный сварочному току, с выхода датчика 2 - интегра тором 4.Таким образом,в момент времени

Ф+ от начала сварки на выходе интегратора 3 имеется величина ц а, 0 на выходе интегратора 4 - величина

i3C. Счетчик 5 времени по сиrналу

;Р о начале сварки с устройства управления сварочной машины 10 отсчитывает время й„=0,02 с и выдает в запоминающий элемент 6 команду запо- . минания текущего значения тока i(t ), :а в блок 8 контроля - команду изме рения ца выходе интегратора 3 вели.Ф1 чины " Qgf, а на выходе интегратора

3. о

4 - величийы 1 =113 которые даЗ 1

О яее передаются и запоминаются в вычислительном устройстве 9. Далее

1 Ж=2,994 к4 с

02= 04 03 43 2 и>0

01 12 0211

О,89

2" 3

О 0 с1

7 9866 в схеме 7 сравнения значение сварочного тока с выхода датчика 2 сравнивается с величиной, хранящейся в запоминающем элементе б, и при их совпадении в момент времени t схема 5

7 сравнения выдает в блок 8 контроля вторую команду измерения на вы2 ходе интегратора 3 величины ОЖ, а

10 ,о на выходе интегратора 4 - величйны

С2

;дС, которые также запоминаются в о

15 вычислительном устройстве 9. По окон» чанию сварки счетчик 5 времени выдает в блок 8 контроля третью команду измерения на выходе интеграсЗ

10 тора 3 величины 11 = Odt а на вы1 . о с

3 ходе интегратора 4 величины 1 = 1М, 1 о.

Эти величины передаются в вычислительное устройство 9, которое рассчитывает значения интегралов напряжения между электродами и тока сварки за время от t< до t2

2 С1 С2 Ю- 0Ю= Ddt;

0 О С1

С2 С, С, 12 1СН 1Сй 1ск () 1 40 и далее по выражению = а 5 определяется относительное изменение сопротивления между электродами за, время сварки %В.Полученное значение сопоставляется с допустимыми отклонениями E,Âð, полученными при сварке качественных сварных точек, и в зависимости от результатов сравнения выдается информация о. качестве соединения. 50

Согласно изобретению осуществлялась сварка деталей из легких сплавов на низкочастотной сварочной машине

К-242 с помощью управляющего вычислительного комплекса М-6000.

При сварке сплава АМгб толщиной пакета 1, 5- 1,5 MM был задан режим: время сварки 0,1 с, сварочный ток

78 8

30 кА, сварочное усилие сжатия

5500 н, радиус заточки электродов

100 мм. В момент времени t> 0,02 с сварочный ток составлял 18,8 кА, вре мя и =0,109 с, длительность импуль са тока t3= 0,193 с. Значения интегралов были: с

0 с1

13= 1>И= 0,219 КЛ-с

2

1Ю=2,619кЯ с

12=1, -1 = 2 4 кА-с

3 > с

0„= Udt = 5 7, 3gb иб-с

С1

U>= Ойс+ мэ(t„)=8>2+6 мь-с о

62

U4= j Ugt+ hl J(tt)= 51,44ЬМВе

Сравнение с уставкой 0,6 говорит о качественной сварке, что подтвердилось результатами металлогра>11ичес,<ого анализа. Диаметр ядра сварочной точки составлял 6,3 мм.

При сварке криволинейных поверхностей, в частности обечаек, из-за неплотного прилегания деталей друг к другу образуется зазор. В некоторых случаях этот зазор не устраняется при приложении сварочного усилия сжатия. Тогда сварочный ток проходит через точки контакта деталей по всей конструкции и сварное соединение не образуется.

Сварку при возмущении типа невыбираемый зазор рассматривали при том же заданном режиме. Однако из за повышения сопротивления между электродами сварочный.ток упал до 26,8 кА.

В момент времени й„=0,02 с ток сварки составлял 16,8. Значения интегра9. лов были: 1 = 2,675 кА с

=Ов916 кА c; i = 2,340 кА-с; и

2,144 кА с; U 132,124 мВ с; U

12,832 мВ.с; U+=116,744 мВ с; U< =

04- 03102,912 мВ-с

KR 0 396

Сравнение с установкой 0,6 говорит о некачественной сварке, что подтверждается результатам металлографического анализа - непровар.

986678 10 ности контроля, дополнительно интегрируют; ток за время от начала сварки до момента t стабилизации контактных сопротивлений и ток и напряжение меж" ду электродами за время от момента

t< до момента t2, когда сварочный ток станет равным величине тока в момент времени t<, а относительное изменение сопротивления оценивают по

10 формуле

Изобретение" позволяет измерять изменение сопротивления между электродами независимо от формы кривой сварочного тока и может быть применено при сварке легких сплавов на конденсаторных машинах и машинах постоянного тока. Согласно изобретению не требуется измерения тока и на» пряжения в моменты времени локальных максимумов сварочного тока, что повышает точность и надежность контроля качества сварки.

Формула изобретения

Способ контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления элек Зв трод-электрод за время сварки определяют:.качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между электродами за все время сварки, о т - 35 л и ч а.ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надеж2

ddt)

t1 о где i - сварочный ток; ц - напряжение между электродами;

t - длительность сварочного импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспеатизе !. Патент ФРГ ti 2035080, . кл. В 23 К 11/24, 1971.

2. Патент ФРГ le,2010878, кл. В 23 К 11/24, 1971., 3. Орлов Б. Д. и др. Контроль точечной и роликовой электросварки.

И., "Иашиностроение", 1973, с. 170172 (прототип).

986678

Составитель Е. Гузиков

Редактор Е. Хейфиц Техред Е.Харитончик Корректор Е. Рошко

Заказ 10399/19 Тираж 1104 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4