Способ регулирования контактной точечной сварки Советский патент 1979 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к обработке и сварке материалов и может быть использовано; для автоматического регулирования процесса контактной точечной сварки. Известен способ управления и кон троля качества контактной сварки, при котором измеряют текущие значения одного или нескольких парамет ров процесса, сопоставляют их с эталонными значениями, полученными при сварке качественных соединений, а разностный сигнал используют для оценки качества контролируемого сва ного соединения и регулирования параметров режима сварки l . Однако этот способ управления и контроля не является высокоэффектив ным при одновременном изменении нес кольких параметров процесса сварки, поскольку не учитывается, чтопри отклонении одних параметров режима качественное сварное соединение может быть получено лиШь при соответствукйцем изменении других параметро режима. Известен способ регулирования коитактцой точечной сварки, при котором измеряют эиергию, выделяемую в процессе сварки, срайнивают ее с эталонной величиной и по рассогла сованию этих величин управляют режимом сварки 2j . Однако известный способ автоматического регулирования контактной сварки не обеспечивает высокого качества сварного ...соединения вследствие того, что не учитывается эффект взаимодействия параметров режима контактной сварки, хотя известно, что количество энергии,необходимое для качественного сварного соединения, зависит от величины отклонения других параметров режима, например усилия сжатия электродов; не учитывается тот факт, что при увеличении времени сварки возрастакзт потери энергии, отводимой в электроды и околошовную зону свариваемых детгшей, а также изменяется степень жесткости режима, что в ряде случаев может привести к ухудшению качества сварки вследствие увеличения зоны термического влияния и повышенного износа электродов. Цель изобретения - повышение точности регулирования и качества сварных соединений. Поставленная цель достигается тем, что для вычисления эталонной величины энергии измеряют усилие сжатия электродов в момент включения сварного тока и задают диаметр литого ядра сварной точки и время сварки, а энергию, выделенную между электродами сварочной машины, изменяют в течение первого и второго периодов сварочного тока. На чертеже представлен блок-схе ма рагипиэации способа. Качество сварного соединения опр деляется совокупностью параметров процессов сварки, и при изменении одного параметра процесса качествен ное сварное соединение может быть получено при определенных для данного отклонения этого параметра зна чениях других параметров. Вследстви этого высокое качество сварки согласно изобретению достигают формированием эталона для управляемого п раметра - энергии, затрачиваемой на образование сварного соединения, в зависимости от отклонения контролируемого - величины усилия сжатия электродов. На основе экспериментальных данных, обработанных методами математической статистики, получена зависимость требуемой энергии для заданного диаметра литого ядра сварной точки и времени сварки от величины сварочного усилия сжатия, которая имеет-следующий вид гдеQtea требуемая энергия при времени сварки, равном tea г Для по лучения заданного размера ядра dдо РЗ - сварочное усилие сжатия электродов J Oij.aj- .постоянные коэффициенты Поэтой зависимости определяют эталон (требуемую энергию), измеря в момент включения сварочного тока величину установившегося усилия сж тия электродов. С другой стороны, вследствие изменения параметров электрической цепи сварочной машины, а также нес табильности сопротивления сваривае мых деталей количество энергии, вы деляемой между электродами при одном и том же режиме, может быть пе ременное. На основе экспериментальных дан при сварке легких сплавов на низко частотных машинах было Установлено . количество энергии, которое вы делится между электродами йварочно мацшны за время сварки, может выть определено по величине энергии, вы деленной между электродами .сварочной машины за первый и второй периодаа сварочного тока, по зависимости : а- Qi-tK -Qg, (2) где Q - энергия, выделенная за все время сварки; QI - энергия, выделенная за первый период тока сварки; Qg- энергия, выделенная за второй период тока; К - коэффициент, зависящий от времени сварки. При этом ошибка определения энергии, выделенной в сварном соединении за время сварки, не вьапе 1%. , Таким образом, по зависимости (1) определяют эталон-требуемую энергию 1.для получения заданного размера диаметра ядра сварной точки при заданном времени сварки и устдновившемся усилии сжатия электродов, которое измеряют в включения сварочного тока. По зависимости (2), измеряя энергию, выделенную в течение первого и второго периодов сварочного тока, определяют энергию, которая вьаделится между электродами при установившихся значениях параметров электрической цепи без коррекции режима сварки; по величине рассогласования эталона - требуемой энергии - и энергии, которая вьвделится за заданное время сварки без коррекции режима, управляют режимом сварки. Устройство содержит блок 1 измерег НИН параметров режима, который включает в себя датчик 2 сварочного тока, датчик 3 падения напряжения между электродами и датчик 4 усилия сжатия электродов.Устройство содержит также блок 5 определения энергии, которая выделится за заданное времясварки без коррекции режима, блок б определения эталона,схему сравнения 7,блок 8 преобразования сигнала рассогласования в напряжение коррекции сварочного тока. На контактной точечной машине 9 установлены датчики 2, 3и 4. В качестве блоков 5 и б могут быть использован: либо спё циализированное вычислительное устройство, либо любой стандартный вычислитель, реализующие функциональную зависимость определения энергии за заданное время сварки без коррекции, режима и определение переменного эталона по зад&иной программе. Элементы схе№1 соединены таким образом, что датчики 2 и 3 блока 1 подключен ко входам блока 5, а датчик ко входу блока 6; выходы блоков 5 и б подключены ко входам схемы сра;внения. 7, выход которой соединен со вхсщом блока 8, а его выход со шкафом управления контактной сварочной машиной.. Способ регулирования контактной точечной сварки заключается в следующем. Блоком 5 по текущим параметрам, измеряемым датчикам 2 и 3 в течение первого и второго периодов сварочного тока, определяют энергию, кото рая выделитсй в свариваемом соединении за заданное время сварки без коррекции режима,а блоком б по текущему параметру,измеряемому датчике в момент включения сварочного токй, определяют эталон (энергию). Сигнал с выхода блока 5 йропорциональ ный величине энергии, которая йы- деляется за время сварки, сравнивают схемой сравнения 7 и с сигналом, пропорциональным величине полученного эталона, а сигнал рассогласования со схемы сравнения выделяют в блоке 8, где напряжение рассогласования преобразуют в напряжение коррекции, выдаваемой в схёму управления, сварочным током, Способ реализован при сварке лёгких сплавов на низкочастотной машине К-242 с помощью вычислительного комплекса М-бООО. При реализации способа была проведена сварка сплава АМГ-б толщиной пакета 1-fl мм при следующем режиме: время сварки 0,08 сек, сварочное усилие сжатия 450 кГс, сварочный ток 24 кА, ковочное усилие сжатия 900 кГ время включения ковочного усилия сжа тия 0,08 сек. Во время включения сварочного тЬк на электродах сварочной машины установилось усилие сжатия 480 кГс. При значений усилия сжатия эталон для получения диаметра ядра, равного 5 мм, составил 530 дж. Значение энер гии за первый период сварочного тока равнялось 62 дж, а за второй период ,5 дж. Прогнозируемое значение энергии составило 503 дж. Отклонение эталона от прогнозируемой энергии, таким образом, оказалось +27 дж что соответствует повышению отрицательного напряжения смещения на схеме управления сварочным током на 9,5 в - абсолютное значение напряжения уменьшилось на 9,5 в.

-teH Был получен диаметр ядра сваренной точки 4,9 мм, в то время как по пр огнозируемому значению энергии он составил бы без коррекции режима 4,0 мм. Внедрение предлагаемого способа регулирования позволит повысить качество контактной точечной сварки По сравнёнйй) с существующими способами при одновременном отклонении многих параметров процесса сварки, реально существующих в производственных условиях. Его применение особенно целесообразно при изготовлении ответственных сварных конструкций в самолето-, ракето- и судостроении. Формула изобретения Способ регулирования контактной точечной сварки, при котором измеряют энергию, выделяемую в процессе сварки, сравнивают ее с эталонной величиной и по рассогласованию этих величин управляют режимом сварки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования и качества сварных соединений, для вычисления эталонной величины энергии измеряют усилие сжатия электродов в момент включения сварочного тока и задают диаметр литого ядра сварной точки и время сварки, а энергию, выделенную между электродами сварочной машины, измеряют в течение первого и второго периодов сварочного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент Франции 1569022, кл. В 23 К 11/00, 1969. 2.Авторскор свидетельство 285737, кл. В 23 К 11/24, 1974.