Устройство для сварки трением Советский патент 1989 года по МПК B23K20/12 

Изобретение относится к сварочному производству, а именно к машинам для сварки трением,и может быть использовано в инструментальной, станкостроительной и автомобилестроительной про- мьшшенностях при изготовлении деталей и узлов сваркой трением.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет оптимального определения момента установившейся фазы тепловыделения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы процесса сварки трением; на фиг.З - временные диаграммы основных параметров сварки трением; на фиг.4 - структурная схема узла фиксации; на фиг.5 - временные, диаграммы работы узла фиксации..

Устройство для сварки трением содержит генератор 1, датчик 2 перемещения, инвертор 3, узел 4 вычитания, первый коммутатор 5, второй коммутатор 6, третий коммутатор 7, четверть й коммутатор 8, компаратор 9, узлы 10- 15 запоминания, кoм yтaтopы 14-17 и узел 18 фиксации.

Сд

о о

4

(

31500449

Генератор 1 вьщ ает последовательность прямоугольных импульсов, которые управляют работой коммутаторов 5-8, 14-17, причем на коммутаторы 6, с 7,8,14,16,17 выход генератора подключен непосредственно, на коммутаторы 5,7,8,15,16,17 через инвертор. Выходы коммутаторов 5, 6 через узлы Ю, 11 запоминания подключена на входы |0 коммутаторов 7,8 соответственно. Выходы коммутаторов 7, 8 объединены попарно и соединены с узлом вычитания, выход которого, в свою очередь, подключен параллельно на входы коммута- 15 торов 14 и 15. Выход коммутатора 54 через узел 12 запоминания подключен к входу коммутатора 16, а выход ком- мутатора 15 через узел 13 запомина- ; ния - к входу коммутатора 17. Выходы 20 последних объединены попарно и заведены на входы компаратора 9, выход последнего при этом соединен с первым входом узла 18 фиксации, на второй вход которого подключен генератор 1, 25

Узел фиксации (фиг;4) включает триггер 19, элемент И 20, одновибра-- тор 21 и счетчик 22

Устройство работает следующим образом.-30

Генератор (фиг.1) вьщает последовательность импульсов частотой 10. Гц, поступающих на коммутаторы непосредственно и через инвертор 3, чем обеспечивается поочередное управ- 35 ление групп коммутаторов. Уровень 1 включает коммутаторы 6, 7, 14 и 16. Уровень О - коммутаторы 5, 8 15 и 17. Узлом 4 вычитания обеспечивается получение разности значений 40 величины осадки L, например, в момент времени tg - La - L, а в момент spg- мени t - L - Lg, и т.д. При этом

ta - tl -Ч - Ч 1/ff.eH 0,1 с const, т.е. полученная разность ве-45 личин осадки в какие-то моменты времени tp и t., характеризует скорость осадки V и . Для фиксирования момента установившегося тепловыделения достаточно разности Q L, ti - L,-.,- L;.2 const. Ha фиг.Э представлены временные диаграммы изменения давления и осадки в течение сварки. Допустим, в момент t в узле 10 запоминания запом- 5 нилась величина осадки L, тогда в момент времени tg на выходе узла 4 вычитания будет получено напряжение, пропорциональное разности Ъ L.

В момейт времени tj отключаются коммутаторы 6, 7, 15 и 16 и опять включаются коммутаторы 5, 8, 15 и 17. При этом на выходе узла 4 вычитания будет получено напряжение, пропорциональное разности Lg - которое с помощью компаратора 9 будет сравниваться с напряжением, пропорциональным разности L - L запомненным узлом 12 запоминания.

Результат сравнения оценивается узлом фиксации, работа которого заключается в следующем. На триггер 19 (фиг.4) вход С поступают импульсы с выхода генератора (фиг.1), частота следования импульсов 10 Гц. На вход D триггера поступает потенциал с выхода компаратора 9 (фиг,5 а и б). Как только на вход компаратора фиксируется L - - L L,-. - L,. const, на выходе компаратора 9 (фиг.1) и, следовательно, на входе D триггера 19 очередной импульс генератора (фиг.5 а) устанавливает триггер в 1 (фиг.5 в). Для того, чтобы избежать ложного определения момента достижения фазы установившегося теп- ловьщеления, что возможно, например, при сварке косых торцов, когда ускорение осадки нулевого значения (t фиг.2) означает лишь выработку косых торцов узлом фиксации, фиксируется время, в тече1ши которого подтверждается достижение ускорением осадки нулевого значения (время ut на фиг.2). Сигнал на продолжение или окончание сварки формируется следующим образом. При выполнении равенства L, - L const.на входе триггера будет уровень 1. На выходе элемента И 20 (фиг.4) будут импульсы частотой 10 Гц с генератора 1 (фиг.1). На выходе од- новибратора 21 будет при этом О, т.е. импульс одновибратора формируется отрицательным перепадом импульса с выхода триггера 19. Потенциал О является разрешающим для работы счетчика 22. Как только поступит, например, восьмой импульс с выхода элемента И 20 на счетный вход двоично-девя- тичного счетчика 22, на втором выходе будет сформирован потенциал I, являющийся управляющим для схемы управления машины сварки трением (фиг.5д).

Восемь импульсов частотой ...„ 10 Гц

ген

определяют 0,8 с. Коммутацией выходов ,счетчика можно получить управляющий сигнал через 0,4 ч, 0,5 с и т.д.

Устройство позволяет регламентировать процесс.варки по определению момента достижения установившегося тепловьщеления, что ведет к повьппе- нию качества сварных соединений за счет проведения сварки при оптимальных параметрах, и упростить систему контроля процесса за счет сокращения числа контролируемых параметров.

Устройство может быть использовано в автоматизированных системах управления и контроля процессом сварки трением и других системах, реализующих различные алгоритмы управления. Благодаря наличию узла фиксации обеспечивается оптимальная регламентация процесса сварки при любых торцах свариваемых образцов.

Формула изобретения

1. Устройство для сварки трением, содержащее последовательно соединенные датчик перемещения, первый комму- татор, первый узел запоминания, а также узел вьмитания, отличающееся тем, что, с целью повьппения качества сварного соединения за счет оптимального определения момента установившейся фазы тепловыделения, в него дополнительно введены семь коммутаторов, три узла запоминания, генератор, инвертор и последовательно соединенные компаратор и узел фиксации, выход генератора соединен с входом инвертора, с управляющим входом узла фиксации, с управляющими входами второго и пятого коммутаторов

0

5

0

5 0

5

с первым управляющим входом третьего, четвертого, седьмого и восьмого коммутаторов, второй управляющий вход которых соединен с выходом инвертора, который также соединен с управляющим входом первого и шестого коммутаторов, выход последнего через четвертый узел запоминания соединен с входом восьмого коммутатора, выходы которого соответственно соединены с выходами седьмого коммутатора и подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, выход узла вычитания соединен с входом шестого и пятого коммутаторов, выход пятого коммутатора через третий узел запоминания соединен с входом седьмого коммутатора, выход датчика перемещения соединен через второй коммутатор и второй узел запоминания с входом четвертого коммутатора, выходы которого соответственно соединены с выходами третьего коммутатора и подключены соответственно к первому и второму входам узла вычитания, выход первого узла запоминания соединен с входом третьего коммутатора.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что узел фиксации выполнен на триггере, D-вход которого соединен с входом узла, а С-вход три1 гера - с управляющим вхо- . дом узла фиксации и первым входом элемента И, другой вход которого соединен с выходом триггера и входом од- новибратора, выход .которого соединен с входом счетчика, другой вход которого соединен с выходом элемента И.

. О ос

зад

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в инструментальной, станкостроительной и автомобилестроительной промышленности при изготовлении деталей и узлов сваркой трением. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет оптимального определения момента установившейся фазы тепловыделения. Устройство для сварки трением содержит датчик перемещения, коммутатор, узел запоминания, узел вычитания. В устройство введены семь коммутаторов, три узла запоминания, генератор, инвертор, компаратор и узел фиксации. Устройство фиксирует момент достижения установившейся фазы тепловыделения процесса сварки трением и за счет оптимальной регламентации этапа нагрева повышает стабильность и качества сварных соединений. При этом не предъявляются повышенные требования к состоянию торцов и не требуется их дополнительная обработка, что приводит к упрощению подготовительных операций и снижению стоимости деталей, изготовленных сваркой трением. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг. 2

ii iz ti i фиг,3

P i

(ригЛ

а J-LTUTJTJTJTJTJTJTJ-LTLTL-J

г

.-

ff

tpus.S