Устройство контроля процесса плавления дугой ленточного электрода Советский патент 1988 года по МПК B23K9/04 B23K9/10 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано для процес- cia исследования или управления харак- TiepoM перемещения дуги по торцу лен- Т очного электрода и изучения процесса его плавления в области горения дуги.

Цель изобретения - повышение точности контроля положения дуги на торце ленточного электрода и обеспечение регистрации закономерности плавления его торца в области горения л|уги.

I На,фиг.1 приведена структурная с|хема устройства; на фиг.2 и 3 - к|онструкция блока датчиков и зона их р|асположения на выпете ленточного электрода; на фиг.4 - кривые распре- eлeния электрического потенциала в вьшете ленточного электрода при пере- Цещении дуги по его торцу.

I Устройство содержит (фиг.1) блок 1| датчиков, блок 2 усилителей, блок 3 вьщеления максимального сигнала, Нормирующий преобразователь 4, приоритетный шифратор 5, блок 6 памяти, 1:|ифроаналоговый преобразователь 7, с|лок 8 синхронизации, генератор 9 л|инейно уменьшающегося напряжения, Йодулятор 10, генератор.11 прямоуголь Иьк импульсов,и регистрирующий при- dop 12.

; Блок 1 датчиков,, блок 2 усилителей блок 3 выделения максимального сигна4а, нормирующий преобразователь 4, Приоритетный шифратор 5, блок 6 памяти и блок цифроаналогового преобразо- аателя 7 последовательно соединены feждy собой, причем первый выход блоЦа. 8 синхронизации соединен со вторым

(синхронизируюпщм) входом блока 6 11амяти, а второй - через генератор 9 линейно уменьшающегося напряжения подключен ко второму входу блока 3 Иьщеления максимального сигнала, при этом вход блока 8 синхронизации подключен к второму выходу приоритетног шифратора 5, а вькод у;ифроаналоговог

преобразователя 7 подключен к входу

X регистрирующего прибора 12 (осциллоскопу), вход У которого соединен с выходом модулятора 10, первьш вход которого подключен к генератору 11 прямоугольных импульсов, а на второй зход подано напряжение со сварочной дуги.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Q

5 0

5 0

з о

0

с

При горении дуги с торца ленточного электрода плотность тока по ширине его выпета распределяется неравномерно. Максимальная плотность тока наблюдается над активньм пятном дуги. Зная характер распределения тока по ширине выпета, можно определить место положения дуги, которая будет располагаться над щупом датчика, потенциал на котором имеет максимальное значение. На фиг.4 приведены кривые распределения электрического потенциала при горении дуги у левого края торца электрода (кривая а), на расстоянии 0,25В от левого края электрода (кривая в), где В - ширина ленты, и в центре торца электрода (кривая с).

Выделив сигнал с максимальной .. амплитудой в каждый момент времени и определив номер пары контактных щупов, можно выявить местоположение дуги относительно торца в данньй момент времени.

Сигналы с блока 1 датчиков усиливаются блоком 2 усилителей и поступают на блок 3 вьщеления максимального сигнала, представляющего собой многоканальный аналоговьй компаратор с числом каналов, равным числу пар контактных щупов.

На вторые входы этих же компараторов поступает линейно уменьшающееся пилообразное напряжение с генератора 9. При равенстве напряжений на входе одного компаратора на выходе его скачкообразно изменяется уровень напряжения, которое по цепи канала нормирующего преобразователя 4 трансформируется в уровень, необходимый для работы приоритетного шифратора 5.

Если напряжения с выхода блока 2 усилителей, поступающие на входы всех каналов блока 3 вьщеления максимального сигнгша, различны (поскольку кривая распределения потенциала по ширине выпета всегда имеет максимум над точкой горения дуги), а , на одном из входов это напряжение имеет максимальное значение по отношению к другим, то первым сработает компаратор в том канале, на вход которого поступает наибольшее напряжение, так как момент наступления равенства линейно уменьшающегося пилообразного напряжения и входного напряжения с датчика первым произой

дет в канале, входной сигнал которого максимален.

Выходы всех каналов блока 3 вьще- ления максимального сигнала через нормирующий преобразователь 4 подключены к соответствующему входу приоритетного шифратора 5, который вьг являет момент прихода первого входного сигнала, определяет при этом номер входа, на которьй сигнал поступил первым, преобразуя номер этого входа в двоичный код по первому выходу, и формирует управляющий импульсный сигнал по второму выходу, который после обработки в блоке 8 синхронизации поступает на второй (синхронизирующий) вход блока 6 памяти.

При этом происходит запись в блок 6 памяти сигналов, сформированных приоритетным щифратором 5.

На выходе блока 6 памяти формируется сигнал в. двоичном коде, которьй запоминается до прихода очередного синхроимпульса и преобразуется в ана логовый сигнал с помощью цифроанало гового преобразователя 7. Синхронизирующий импульс с второго выхода блок 8 синхронизации запускает новый цикл работы генератора линейно уменьшающегося напряжения, а соответственно, и новый цикл сравнения этого напряжения с сигналами от блока 1 датчиков .

Таким образом, сравнение выходных напряжений с блока 1 датчиков с линейно уменьшающимся происходит периодически до момента наступления равенства их в одном из каналов блока 3 вьщеления максимального сигнала, после чего наступает очередной процесс сравнения. Частота опроса датчи ков выбирается значительно большей частоты перемещения дуги по торцу ленточного электрода.

При перемещении дуги по торцу электрода меняется сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 7, амплитуда которого пропорциональна номеру пары контактных щупов датчика считая от одного из краев электрода, под которым в данный момент времени горит дуга.

Если выход цифроанало1 ового преобразователя 7 соединить с входом Х электронно-лучевого осциллоскопа, то на экране его электронньй луч (светящаяся точка) будет смещаться

5

0

5

Q

Q

5

0

5

0

по горизонтальной прямой в соответствии с перемещением дуги по торцу электрода. При подаче на вход У этого осциллоскопа сигнала переменного тока по экрану в горизонтальной плоскости двигается синхронно с перемещениями дуги вертикальная прямая, длина которой пропорциональна амплитуде переменного тока.

Известно, что длина дуги пропорциональна напряжению, падающему на ней. Таким образом, напряжение на дуге однозначно характеризует ее длину (для данной атмосферы дуги и условий ее существования). При оплавлении торца ленточного электрода длина дуги увеличивается. Некоторая компенсация увеличения длины дуги поступательным перемещением электрода со скоростью его подачи в сварочную ванну не вносит заметных искажений в изменение длины дуги, так как эти изменения весьма быстротечны во времени. Это связано с тем, что скорость перемещения дуги по торцу электрода на один - два порядка вьш1е скорости его подачи в сварочную ванну.

Поэтому, фиксируя напряжение на дуге, можно постоянно судить о ее длине.

Промодулировав по амплитуде сигнал с генератора прямоугольных импульсов 11, подаваемьш наЕ вход У осциллоскопа, напряжением на дуге, получим на экране осциллоскопа условное изображение дуги и изменение во времени ее длины. Но поскольку при широкослойной на-, плавке ленточным электродом глубина проплавления основного металла незначительна, изменение длины дуги во времени будет характеризовать процесс оплавления электрода. Поэтому, выполнив указанные выше операции, получим на экране осциллоскопа изменяющуюся во времени форму торца электрода при его оплавлении и изображение дуги, оплавляющей его.

Использование устройства позволит изучить влияние различных внешних факторов (марки флюса, электрода, параметров режима наплавки, характеристик источника питания, магнитных полей и др.) на закономерность перемещения дуги по торцу ленточного электрода и характер его плавления, так как эти параметры в существенной мере влияют на условия формирования сварного соединения при широкослоймой дуговой наплавке ленточным электродом. Изучение этих процессов дает Возможность выбирать оптимальные параметры режимов наплавки, оборудование, материалы и технологические приемы, позволяющие обеспечить высокие Качественные характеристики наплавленного слоя.

Формула изобретения

Устройство контроля процесса плав- дения дугой ленточного электрода, включающее последовательно соединен™ |ные блок датчиков в виде двух параллельных рядов контактных щупов, рас- |положенный на вылете электрод, блок усилителей, блок выделения максималь- |ного сигнала и нормирующий преобра- зователь с числом каналов, равным числу пар контактных щупов в блоке датчиков, а также цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с регистрирующим входом регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повьше

с 0 5

ния точности контроля положения дуги на торце электрода и обеспечения регистрации закономерности плавления его торца в области горения дуги, в него введены приоритетный шифратор, блок памяти, блок синхронизации, генератор линейно уменьшающегося напряжения, модулятор и генератор прямоугольных импульсов, при этом выход нормирующего преобразователя соединен с входом приоритетного шифратора, первьй выход которого соединен с первым входом блока памяти, а второй выход - с входом блока синхронизации, выход блока памяти соединен с входом дафроаналогового преобразователя, а второй вход - с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого через генератор линейно изменяющегося напряжения соединен с вторым входом блока вьщеления максимального сигнала, выход модулятора соединен с сигнальным входом регистрирующего прибора, первый вход - с выходом генератора прямоугольных импульсов, а второй вход - с датчиком напряжения дуги.

ТокоподВод

Электрод3AsxmpoS

эл Иглы

нонблок

нонтсгнтные тактные дотчико8

ToKoni Sod

нонблок

тактные дотчи

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для исследования или управления характером перемещения дуги по торцу ленточного электрода и изучения закономерности процесса его плавления в области горения дуги. Цель - повьппение точ- точности контроля положения дуги на торце ленточного электрода и обеспечение регистрации оплавления его торца. Отображение информации о форме междугового промежутка, соответствую- щего изменению формы торца электрода за счет оплавления его дугой, производится подачей на развертьшающий вход осциллоскопа переменного прямоугольного напряжения, промодулиро- ванного сигналом напряжения на дуге. На сигнальный вход подают сигнал, соответствующий паре контактных щупов датчика, под которыми в данньй момент времени горит дуга. Для повышения точности работы в устройство введены генератор линейно изменяющегося напряжения и приоритетный шифратор, выделяющие сигнал от датчика с максимальным уровнем, и блок синхронизации, обеспечивающий повышение устойчивости работы. 4 ил. сл оо со сл 4ib ОО

Фиг. 2

блок датчиков

Фиг.З

и,нВ

Q,f5О.В0.7S10

Omffowm /ffyHojf л нт/га а