Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки Советский патент 1977 года по МПК B23K13/00 

мереиия фотодатчик визируют за точкой схождения кромок, осуществляют поперечное сканировапие сигнала, а выходной сигнал в виде последовательности импульсов сравнивают по длительности с эталонным и результат сравнения используют в качестве регулирующего сигнала.

Наибольщая плотность тока и наиболее интенсивный нагрев кромок имеют место в точке схождения кромок и в непосредственной близости к ней. В более дальних, зонах за точкой схождения происходит остывание шва и утрачивается связь с тепловыми процессами, происходящими в зоне сварки. Поэтому зону визирования необходимо выбирать непосредственно за точкой схождения кромок.. Размер зоны визирования выбирается не более ширины разогретой зоны кромок. Это необходимо для повыщения крутизны фронтов импульсов и для того, чтобы длительность выходных имнульсов однозначно определялась щириной разогретой зоны, а не шириной приемной диаграммы. Чем меньще зона визирования, т. е. чем уже диаграмма приемника, тем выше крутизна фронтов и тем выше точность способа. В пределе крутизна фронтов импульсов определяется полем распределения температуры поперек шва. Приемная диаграмма датчика сканирует в плоскости, перпендикулярной оси трубы, для того, чтобы получить информацию о ширине разогретой зоны. Частота сканирования зависит от того, как часто необходимо получать эту информацию, т. е. от скорости сварки, характера возмушений (помех), воздействующих на процесс сварки, и связана с техническими параметрами других элементов датчика и, в частности, запоминающего устройства. В результате сканирования приемной диаграммы выходной сигнал приемника представляет собой последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна ширине разогретой зоны кромок, и мало зависит от присутствующих в зоне сварки паров, дыма, воды. Эти импульсы сравниваются по длительности с эталонными импульсами и результат сравнения используется для управления мощностью источника нагрева. Так как заусенцы при сварке вытесняются в грат, лежащий внутри разогретой зоны, то влияние заусениц на процесс регулирования резко снижается. С целью усиление эффекта подавления влияния искр выходные импульсы приемника селектируются по амплитуде, в результате чего сигналы от искр, имеющие значительно большую амплитуду, чем импульсы, создаваемые разогретыми кромками, исключаются из процесса управления мощностью источника нагрева.

Пример. Проводилась сварка труб D 89 мм, толщиной стенки 4 мм на стане 20-114 при скорости сварки У 30 м/мин. При сварке применялось регулирование процесса по предлагаемому способу без очистки зоны визирования.

Выбиралась зона визирования D 0,5 мм за

точкой схождения кроток на расстоянии 5- 15 мм от нее. Сварка производилась в трех режимах, которые отличались степенью разогрева кромок. Поток излучения из зоны визирования принимался датчиком со сканирующей в плоскости, перпендикулярной оси трубы, приемной диаграммой. Частота сканирования выбиралась равной 50 Гц и поддерживалась постоянной. При этом информация

о режиме нагрева кромок поступала в схему управления мощностью источника нагрева через каждые 10 мм длины трубы. В результате сканирования получались импульсы с длительностью, пропорциональной ширине разогретой зоны и приблизительно равной 1 мсек в режиме с наибольщей степенью разогрева кромок. Эталонный импульс был выбран с длительностью, равной 1 мсек. Длительность эталонного импульса изменялась при изменеНИИ режима сварки. Полученные при сканировании импульсы и эталонные импульсы сравнивались по длительности и результат сравнения в виде напряжения того и иного знака использовался для управления мощностью

лампового генератора.

Сварка труб производилась в трех , которые отличались один от другого по максимальной температуре в зоне сварки на . При изменении максимальной температуры на 200°С длительность импульсов на выходе приемника изменялась примерно в два раза. Оценка стабильности процесса сварки производилась по характеру внутреннего грата и по отнощению величин сигнала ошибки

в разомкнутой и замкнутой системе автоматического регулирования. Получены следующие результаты. Внутренний грат был стабилен но длине шва при сварке труб в каждом заданном режиме. В то же время имело место

четкое изменение величины грата при изменении режима сварки. Отношение величин сигнала ошибки при разомкнутой и замкнутой системе регулирования равнялось примерно трем. Процесс сварки был устойчив как при

большом, так и малом уровнях грата.

Пспользование предлагаемого способа регулирования обеспечивает повышение качества стабилизации процесса высокочастотной сварки труб без очистки зоны визирования, что

особенно важно, так как известные способы регулирования в большинстве случаев либо без очистки зоны визирования не нрименимы, либо имеют ограниченное применение из-за того, что не отрабатывают основные дестабилизирующне факторы, влияющие на процесс сварки; устойчивую сварку труб с малым внутренним гратом, благодаря чему расщиряется область применения электросварных труб.

.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором действительную величину параметра, характеризующего нагрев кромок, замеряемого с

помощью фотодаичика, сравнивают с эталонной его величиной и в зависимости от их разности воздействуют на мощность источника питания нагревательного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации процесса сварки путем иовышени т помехоустойчивости системы регулирования, за параметр, характеризующий нагрев кромок, принимают щирину очага сварки и для ее измерения фотодатчик визируют за точкой схождения кромок, осуществляют поперечное сканирование сигнала, а выходной спгнал в виде последовательности импульсов сравнивают по длительности с эталонным и результат сравнения используют в качестве регулирующего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1044306, кл. 49L 31/09, 1959.

2.Авторское свидетельство № 200060, кл. В 23К 13/02, 1966.