Электромагнитный силовой привод машины для сварки трением Советский патент 1988 года по МПК B23K20/12 

Ucpi Ufpz иф

1

Г

СА:)

ч

ел

4

Ю

to

Фи.1

Изобретение относится к сварке, а именно к сварке трением на машинах с силовым электромагнитным приводом для создания осевого усилия.

Применение стабильного по величине осевого усилия при сварке трением разнородных материалов, особенно с резко отличающимися теплофизическими свойствами, не обеспечивает получение качественных сварных соединений.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения разнородных металлов путем приложения к свариваемым деталям пульсируюшего осевого усилия с воз- .можностью регулирования его параметров.

На фиг: 1 показана блок-схема привода машины для создания пульсирующего осевого усилия; на фиг. 2 - график напряжений в устройстве сравнения; на фиг 3 - диаграмма магнитного потока.

Электросиловой привод содержит электромагнит 1 с силовой и измерительными катушками, регулятор 2 напряжения, выполненный в виде тиристорного ключа, интегрирующий усилитель 3 в цепи определения действительного значения магнитного потока по сигналам измерительных катушек электромагнита и устройство 4 сравнения заданных величин магнитного потока с его действительным значением в процессе сварки.

Устройство 4 сравнения выполнено в виде двух компараторов с суммирующим триггером Шмитта и имеет петлю гистерезиса (фиг. 2).

На фиг. 3 представлена диаграмма магнитного потока Ф в сердечнике электромагнита, соответствующая характеру изменения осевого усилия F в процессе сварки, связанного с ним зависимостью

F

Ф- 2цо5

где Ф - магнитный поток;

|Ло - магнитная проницаемость; S - поверхность полюса электромагнита. При включении электромагнитного силового привода единичный выходной сигнал устройства сравнения (фиг. 2) отпирает ти- ристорный ключ (фиг. 1) и напряжение питания Uc поступает на силовую катушку электромагнита 1, в которой происходит переходный процесс нарастания тока и, следовательно, потока, соответствующего участку АВ, (фиг. 3). В процессе нарастания магнитного потока в измерительных катушках электромагнита 1 наводится ЭДС, пропорциональная изменению магнитного потока

е W

М) dt

(2)

где W - число витков измерительных катушек.

ЭДС поступает на вход интегрирующего усилителя, вь1ходной сигнал которого Ыф пропорционален действительному значению магнитного потока Ф в процессе сварки.

Сигнал Ua подают .на устройство сравнения, сравнивающее действительную величину магнитного потока Ф с заданными величинами УФ 1 и иФ2, определяющими максимальное и минимальное значения пульсируюQ щего магнитного потока. При равенстве иФ и ифь устройство сравнения переключается, его выходной сигнал принимает нулевое значение и запирает тиристорный ключ. Протекает переходный процесс умень- щения магнитного потока (участок ВС,

5 фиг. 3). При уменьшении магнитного потока до величины Ф2, определяемой задающим напряжением УФ 2, устройство сравнения переключается и вновь переходит в единичное состояние, включается тиристорный ключ и происходит нарастание магнитного

потока до величины, определяе.мой УФ i. Далее процесс повторяется.

Изменяя значения задающих напряжений УФ 1 и иФ2, можно в широких пределах 5 регулировать как среднюю величину осевого усилия, определяемого потоком Фср., так и амплитуду пульсаций осевого усилия, определяемого согласно (1) значениями потоков Ф I и Ф 2.

Период пульсаций можно оценить, рещив 0 дифференциальное уравнение переходного проце-сса нарастания (участок A|B, фиг. 3) и спадания (ВС) магнитного потока в сердечнике электромагнита. Для участка AiB

- 1- Ь,- ,

(3)

0

5

где L

индуктивность силовой катушки электромагнита; г - активное сопротивление; Uc - напряжение, подаваемое на катушку;

i - текущее значение тока силовой катушки, соответствующее магнитному потоку.

Рещая уравнение (3) по времени изменения тока от i2 к ii (соответствующего изменению потока от Ф2 к Ф i), получают

I

50

Кф - К.1 + 1

bl Tln-5 ;; | ,

(4)

постоянная времени силовой катушки электро.магнита;

коэффициент форсирования питающего напряжения;

коэффициент пульсаций.

Для участка ВС спадания магнитного потока уравнение переходного процесса

Lf+ri 0.

Решение уравнения (5) по времени изменения тока дает значение

ti2 т1п(1 + Кп). Общий период пульсаций Тп равен

Т.. t2l + t|2 Tin (

К..

к -1

,+ 1). (7)

ивы

1 О

и.д}1 Фи5.2

Из формулы (7) Следует, что для получения требуемого периода пульсаций необходимо на стадии проектирования силового электромагнита задать постоянную време- ни т силовой катушки и степень форсирования К питающего напряжения.

Применение мащины для сварки трением позволяет повысить ка-чество сварных соединений за счет интенсификации тепло- выделения при сварке с пульсирующим осевым усилием и обеспечить сварку разнородных материалов с резко отличающимися теплофизическими свойствами.

Ф Ф,

Фср

2

i

х

ФигЪ