Устройство контроля и управления процессом контактной стыковой сварки Советский патент 1987 года по МПК B23K11/04 B23K11/24 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при контактной стыковой сварке оплавлением преимущественно деталей развитого сечения.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет точного контроля моментов коротких замыканий и разрывов сварочной цепи.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 - диаг- ра.ммы электрических сигналов, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство контроля и управления про- jeccoM контактной стыковой сварки (фиг. 1) содержит сварочный трансформатор 1, в первичную цепь которого включен трансформатор 2 тока. Выход трансформатора 2 тока соединен с входом полосового фильтра 3, выход которого связан через юследователь- но включенные выпрямитель 4, фильтр 5 и ()р-диск)иминатор 6 с входом С1 счетчика 7 ИМПУЛЬСОВ. Выход выпрямителя 4 соединен гакже с входом формирователя 8, выход которого подключен к счетно.му входу С2 счетчика 7 импульсов. Выход счетчика 7 и.мпульсов соединен с входом S RS-триггера 9, выход которого связан с входом коммутатора 10. Коммутатор 10 нисредство.м выхода I 1 связан с приводо.м 12 оплав.чения. посредствен выхода 13 - с приводом 14 осадки, посредством выхода 15 - С входом управления программируюшего блока 16. Г1рограммируюший блок 16 связан выходом 17 с входами R счетчика 7 и триггера 9, выходом 18 с входом привода 12 оплавления а выходом 19 - с входом привода 14 оса.т.ки. Привод 12 оплавления и привод 14 осадки связар|ы выходами через силовой гидропривод 20 с зажатыми в губках 21 и 22 свариваемыми деталями 23 и 24.

Полосовой фильтр 3 состоит И) резисторов 25-27, конденсаторов 28 и 29 и опера- ционно1 () усилителя 30 (фиг. 2). Выпрямитель 4 выполнен по схеме, состояшей из резисторов 31-33, операционных усилителей 34 и 35 и диода 36. Фильтр 5 сос- тоиг из конденсатора 37 и резистора 38. Компаратор-дискриминатор 6 выполнен на операционных усилителях 39 и 40, резисторах 41 -44, диодах 45 и 46. Счетчик 7 импульсов состоит из последовательно соединенных элемента 47 счета и элемента 48 совпадения. Путем переключения входов 49 и 50 схемы 48 совпадения устанавливают допус1имос количество по;1упериодов сварочного тока при коротком замыкании сварочной цепи или пропусков тока. Формирователь 8 импульсов собран по схеме триггера }{ резисторе 51, диодах 52 и 53, эле- мнтах 54 и 55 совпадения. Коммутатор 10 ccjCTonT из .логического элемента И 56. реле 57 и диода 58. Прог- раммируюпип блок 16 может быгь выпол

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нен на электронных реле времени типа ВЛ, которые с помошью выходных контактов коммутируют соответствуюшие исполнительные устройства и элементы.

Устройство работает следуюшим образом.

Процесс сварки начинается с подачи на сварочный трансформатор 1 питаю цего напряжения и включения программируюш.его блока 16, которое, замыкая контакты 59, подает питание на привод 12 оплавления. В результате свариваемые детали 23 и 24 начинают сближаться и их торцы оплавляются. В .момент начала сплавления с выхода 17 программируюшего блока 16 на входы R счегчика 7 импульсов и триггера 9 поступает сигнал логического О (за.мыкает- ся контакт 60 реле программируюшего блока). При этом на выходах счетчика 7 импульсов появляются сигналы логического

«О, а на выходе триггера 9 -- сигнал логической «I, при котором )e,;ie 57 коммутатора 10 находится в выключенном состоянии. При этом контакт 61 реле 57 замкнут, а перекидные контакты 62 находятся в таком положении, при котором свариваемые детали 23 и 24 сближаются. При оплавлении свариваемых деталей 23 и 24 сигнал, пропорциональный току сварки (фиг. 3, а), снимается с трансформатора 2 тока и подается на полосовой фильтр 3, центральная частота которого равна частоте гштаю- шей сети (50 Гц). Полосовой фильтр 3 предназначен для фильтрации частоты пульсаций сварочного тока, г:ревы ь аю1цей в 4-- 10 раз частоту питающей сети. Амплитуда этих пульсаций тока в момент взрыва контактов, образующихся на торцах оплавляемых деталей, .может ;j ni-сколько раз превышать амплитуду тока основной частоты. Отфильтрованный сигнал поступает на вход выпрямителя 4. с выхода которого выпрямленный сигнал переменной амплитуды частотой 100 Гц подается на входы фильтра 5 и формирователя 8 импульсов. На выходе фильтра 5 формируется сигнал (фиг. 3, б), пропорциональный среднему значению сварочного тока за полпериода. Этот сигнал затем поступает на вход компаратора-дискриминатора 6. При нормальном протекании процесса оплавления, когда сварочный ток Ь« больше значения тока холостого хода Ьх и меньше тока короткого замыкания Ь, на выходе компаратора-дискриминатора 6 будет сигнал логического «О (фиг. 3, в.). Если же Ьв снизится до значения меньше Ьх или подымется до значения больп1е 1кз, на выходе компаратора-дискриминатора 6 появится сигнал логической «1 (фиг. 3,в).

Формирователь 8 импульсов формирует

импульсы счета, нормированные по амплитуде и следуюшие с частотой 100 Гц.

На этапе оплавления до начала повышения скорости перед осадкой на входах R счетчика 7 импульсов и триггера 9 сигналы равны логическому «О и. счетчик 7 импульсов не вьнколняет функцию счета. Если на этом этапе огкчавления имеет место короткое замыкание или перерыв в протекании тока, то они допустимы, и оплавление может стабилизироваться за счет саморегулирования, что не сказывается па качестве сварных соединений. С момента па- чала повып1ения скорости сближения свари- вае.мых деталей перед осадкой такие нарушения уже недопустимы. В этот момент с программирующего блока 16 на входы К счет- чика 7 импульсов и триггера 9 подается сигнал логической «1 (размыкается контакт 60).

Если с этого момента будет иметь место прерывание процесса оплавления или короткое замыкание сварочной цепи, на выходе компаратора-дискриминатора 6 ноявляег- ся сигна,1 логичес1;ой «1. В резу.льтате на входах R и С1 С етчика 7 импульсов появляются сигналы „логической «1, и импульсы счета, поступающие с выхода формирователя 8 на вход С2 счетчика 7 импульсов, будут проходить на ei o ыходы. Если длительность наруп1е11ия процесса оплавления превысит заданный интервал времен (нанример, 3 по,|упериода питающей сети), на соответствующих выходах счетчика 7 импульсов (1 2) появляются сигналы логической «1. На выходе элемента 48 совпадения счетчика 7 им11ульсг)в также появится «I. Этот сигна.ч неребрас1)1иает триггер 9, в результате чего срабатывает ком.мутатор 10, включается реле 57, которое отключает программирующий блок 16, переключает контактами 62 на реверс н)и- вод 12 оплавления и разрьп ает контактом 61 пень питания привода 14 осадки. В резу,ч|,- тате свариваемые дета,пи 23 и 24 разводятся и оплавление их торцов прекращается. Для повторного оплавления этих деталей необходимо линП) обработать их торцы под сварку без трудоемкой вырезки некачественного стыка.

Устройство испытывалось при сварке труб диаметром 1420 мм на Maniniie коптактной сварки К 700 - 1. Первоначально сваривались трубы без нарун ения устойчивости онлавлепия перед осадкой. Затем за счет выбора режимов сварки и настройки машины (умепьн1ение BpeMefui оплавления, изменения времени ускоренного оплавления перед осадкой, изменение ко}1ечной скорости оплавления перед осадкой, неудовлетворительная зачистка труб и контактных башмаков) сварка проводилась с нару1пени- ем устойчивости оплавления перед осадкой имели место локальные короткие зам1 1капия сварочной цепи и перерывы в протекании тока. Блок контроля устойчивости оплавления был настроен таким образом, что, если короткое замыка11ие сварочной цепи

или перерывы в протекании тока превы- 1пали по длительности 4 полунериода питающей сети, устройство обесиечивало прекращение процесса сварки, разводило свариваемые трубы и блокировало включение осадки. Повт орная сварка проводилась через 5 - 6 мин после остывапия стыка.

Устройство обеспечивает по сравнению с прототипом следуюп1ие преимущества. При сварке труб большого диаметра (например

0 1420 мм) в трассовых условиях комплексом «Север 1 имеют место короткие замыкания сварочной цепи в конечной стадии оп,1авления пепосредственпо перед осадкой или разрывы сварочной цепи. Первое явле- ппе случается наиболее часто и вызвано тем, что в производственных условиях контактная поверхность токоведущих башмаков заг рязияется, места контактирования башмаков с поверхностью трубы не всегда соответствуют по качеству зачистки предъявQ ляемым требованиям. Имеет место также снижение питающего напряжения.

При нарушении устойчивости он.чавления vcTpoik TBO обеспечивает прекращение подачи спариваемых труб, подает команду на их разведение и б.юкируег подачу команды на

5 осадку, за счет чего удается избежать трудоемкой операции вырезки бракованных стыков.

Форм If,1(1 и:()( регения

Усг)ойство контроля и управления процессом контактной стыковой сварки, содержащее сварочпый трансформатор, в пер- нимпую цепь которого вк.чючен трансформатор тока, подк, 1К)ченный к входу блока | опгро,пя устойчивости оплавления, выход ко5 торого с(А Динен с 1рограммирующим блоком, выходы которого соединены соответственно с приводами осадки и оплавления, плишающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет точд ного контро.1я Mf)MOHi OB коротких замыканий и p, i3pi5iBOB сварочной цепи, блок конт- ро.:|я устойчивости оп. 1авления выполнен на последовательно соединенных полосовом фи,;1ьт)е, выпря.мнте.ле, фильтре, компараторе-дискриминаторе, счетчике импульсов, триг5 гере н коммутаторе, а также фор.мирова- теле импульсов, при этом вход послед- негч) соединен с вычо.юм выпрямителя, а выходс BiopiiiM )ходом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с вторым входом триггера и третьим выхо0 дом нрограммируюшегс) б. юка, вход полосового фи. 1ьтра соединен с входом блока контроля устойчивости ()п, 1авлепия, выход которого соединен с перв1 1м выходом ко.мму- татора, второй и трет1 й выходы которого

е соедииены соответственно с вторыми входами приводов оплаг.тенпя и осадки.

блок контро/ig

г

22Z1

кА ti tmX

о/ 1/77Л

nrvA

/7

/J

15

1

t

Фиг.1

Изобретение относится к сварочно.му производству и может быть использовано при контактной сварке оплавлением преимущественно детали развитого сечения. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения за счет точного контроля моментов коротких замыканий и разрывов сварочной цепи. Это достигается тем, что блок контроля устойчивости оплавления выполнен на последовательно соединенны.х полосовом фильтре, выпрямителе, фильтре, компараторе-дискриминаторе, счетчике импульсов, триггере, коммутаторе. В состав б.юка контроля в.ходит формирователь им- чу.чьсор. вход которого соединен с вы.хо- выпрямителя, а выход формировате- .1Я импу.1ьсов соединен со счетным входом счетчика импульсов. Такая схе.ма обеспечивает прекрап1ение подачи свариваемых деталей и блокирует подачу команды на осадку. Благодаря этому удается избежать трудоемкость операции вырезки бракованных стыков. 3 ил. S сл со 4 СЛ 4 О1

а

5

Фиг.З

ti.c.