Способ контроля процесса контактной точечной сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K11/10 

1

(21)4892336/08 (22)20.12.90 (46)30.09.92. Бюл. №36

(71)Красноярский институт космической техники - завод-ВТУЗ

(72)С.Н. Козловский и А.А. Чакалев

(56) Орлов Б.Д. и др Контроль точечной и роликовой электросварки. М.: Машиностроение, 1973, с. 204-225.

Авторское свидетельство СССР Ms 74264, кл. В 23 К 11/24, 1S47.

Авторское свидетельство СССР № 724293,

кл В 23 К 11/24, 1975. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

(57) Использование: для неразрушающего контроля точечных сварных соединений Сущность изобретения: во время действия импульса сварочного тока измеряют ускорение перемещения подвижного электрода. Текущее значение ускорения последовательно трижды интегрируют по времени Полученный контролируемый параметр сравнивают с заданным значением. По величине отклонения контролируемого параметра от заданного значения судят о качестве сварки. При активном контроле выключают сварочный ток при достижении контролируемым параметром заданного значения. 2 з п ф-лы, 1 ил

сл С

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля точечных сварных соединений и может быть использовано в устройствах контроля процесса контактной точечной сварки.

Известны способы контроля процесса контактной точечной сварки, при которых измеряют один из параметров перемещения подвижного электрода во время действия импульса сварочного тока, например, амплитудную его величину, и сравнивают его с заданным значением.

Однако точность данного метода контроля уменьшается с уменьшением толщины свариваемых деталей вследствие уменьшения абсолютной величины перемещения подвижного электрода. Кроме того, точность контроля уменьшается и в том случае, если перемещение подвижного электрода достигает своего максимального значения раньше окончания импульса тока, что, например, имеет место при сварке легких сплавов. В этом случае связь между ростом ядра и контролируемым параметром нарушается В этом случае активный контроль при достижении контролируемым параметром заданного значения становится вообще невозможным

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ контроля процесса контактной точечной сварки, при котором во время действия импульса сварочногб тока измеряют ускорение перемещения подвижного электрода и по его величине определяют размеры сварного соединения.

Однако максимальная величина ускорения перемещения электрода наблюдается до начала плавления металла, и потому она характеризует в основном начальную стаVJ

О

Ј

со

Ю 4

дню процесса. Поэтому достоверный результат будет получен только в том случае, если после достижения ускорением максимальной величины будут отсутствовать новые возмущающие факторы процесса. Например, уменьшение длительности импульса тока на конечной стадии процесса, приводящее к уменьшению размеров ядра, никоим образом не скажется на амплитудной величине ускорения. Это же делает невозможным использование ускорения перемещения подвижного электрода в качестве контролируемого параметра при активном контроле в данных условиях сварки.

Целью изобретения является повышение точности контроля точечных соединений в процессе сварки.

Это достигается тем, что во время действия импульса сварочного тока измеряют ускорение перемещения подвижного электрода и текущее его значение последовательно трижды интегрируют по времени

S(ant) о. tcB dt 0StcB dt Г о itcBan(t) d t),

где an(t) - текущее значение скорости перемещения подвижного электрода;

tcB -длительность цикла сварки;

S(ant) - полученный контролируемый параметр,

а полученный параметр во время окончания импульса тока сравнивают с заданным значением. При активном контроле в момент достижения контролируемым параметром заданного значения отключают сварочный ток.

На чертеже показано изменение измеряемых и контролируемого параметров в процессе формирования соединения.

Способ реализуют в следующей последовательности операций.

Свариваемые детали зажимают между электродами машины и пропускают импульс сварочного тока. С момента начала импульса тока измеряют ускорение перемещения подвижного электрода относительно неподвижной консоли машины. Измеренное ускорение ant последовательно трижды интегрируют по времени и контролируют при этом изменение полученного параметра контроля S(an, t). Во время окончания импульса тока величину полученного параметра контроля S(an, t) сравнивают с его оптимальным значением S0(an, t) и по их соотношению судят о качестве соединения. При активном контроле в момент достижения контролируемым параметром S(an, t) заданного значения S0(an, t) отключают сварочный ток.

Например, производили сварку деталей из стали 12Х18Н10Т, толщиной 0,3 + 0,3 мм, на машине МТПУ-300 при следующих параметрах режима: Св 5,2 кА, т,Св 0,06 с, FCB

1,8 кН. При этом диаметр ядра равнялся 3,2 мм. Его изменение в процессе сварки, определяемое прерыванием процесса в дискретные моменты времени, показано кривой dat (чертеж). При сварке подвижный

0 электрод перемещается к концу процесса примерно на 0,035 мм по траектории, показанной кривой nt. Очевидно, что в условиях сварки деталей малых толщин, возможности контроля способов-аналогов по величи5 не этого перемещения весьма ограничены, если учесть разрешающую способность ( 0,01 мм) существующих датчиков измерения перемещений. В то же время амплитудное значение измеряемого пара0 метра в предлагаемом способе -ускорения перемещения подвижного электрода, измерение которого в процессе формирования соединения показано кривой ant, достигает 15 мм/с . При этом экспериментально уста5 новлено, что значения контролируемого параметра S(an, t) при максимальном диаметре ядра 3,5 мм соответствуют линии SM(an, t), a при минимальном диаметре ядра 2,5 мм соответствуют линии Sm(an, t). Заданное знэ0 чение диаметра ядра 3,0 мм соответствует линии S0(an, t). При пассивном контроле размеры ядра находятся в заданных пределах, если величина контролируемого параметра S(an, t) в момент окончания тока находится

5 в пределах между линиями Sm(an. t) и Sm(an, t). При активном контроле величина контролируемого параметра S(an, t) сравнивается с заданным S0(an, t) значением, и в момент их равенства подается команда на отключение

0 тока. В приведенном примере эта команда подается при fs 0,058 с. Следовательно, цикл сварки заканчивается после окончания этого периода тока, т. е. при t 0,06 с.

Очевидно, что при контроле по способу5 прототипу путем измерения амплитудной величины an, связь между контролируемым параметром и размерами ядра будет существовать только в том случае, если возмущающий фактор действует с самого начала

0 процесса, например, изменения чистоты поверхности деталей. Если же возмущающий фактор действует после максимума am, то он не будет влиять на величину амплитудного значения ускорения an перемещения по5 движного электрода, хотя параметры ядра могут изменяться. Например, в приведенном выше примере сварки изменили длительность тока до tCB1 0,04 с при неизменных остальных параметрах режима. В этом случае диаметр ядра равнялся

2,5 мм. При этом изменение ant до 0,04 с было идентичным тому, как и длительности импульса 0,06, После 0,04 с траектория перемещения подвижного электрода изменялась (кривая Int1) и соответственно изменялось и ускорение ant его перемещения (отрицательный минимум, равный - 95 мм/с2, и положительный максимум, равный 63 мм/с, на чертеже не показаны). Таким образом, контролируемое в способе прототипа значение an не изменилось. В то же время контролируемый параметр S(an, t) предлагаемого способа изменялся по кривой S1(an, t) и отреагировал на изменение условий сварки. Из приведенного примера видно, что изменение контролируемого параметра S(an,-t) в процессе сварки более точно отражает изменение диаметра ядра dat. Это позволяет использовать параметр S(an, t) не только для пассивного контроля диаметра ядра, но и для регулирования процесса при активном контроле, а также повысить точность контроля. Величина So(an, t), а также SM(an,t) и Sm(an,t), обобщающего параметра S(an, t) для конкретных условий сварки определяется экспериментально.

По сравнению с существующими предлагаемое техническое решение имеет следующее преимущество:

позволяет повысить точность пассивного и активного контроля процесса при сварке деталей малых толщин (меньшее 0,5-0,8 мм) за счет использования обобщающего параметра, изменение которого в процессе сварки более тесно связано с изменением размеров ядра.

Формула изобретения

действия импульса сварочного тока измеряют ускорение перемещения подвижного электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеренное текущее значение ускорения перемещения подвижного электрода последовательно трижды интегрируют по времени и полученный контролируемый параметр сравнивают с его заданным значением.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что при достижении контролируемым параметром заданного значения выключают сварочный ток.