Датчик для контроля глубины проплавления при сварке стыков труб Советский патент 1982 года по МПК B23K9/10 B23K31/06 

1 Изобретение относится к сварке труби

в частности к датчикам для контроля глубины проплавления при сварке, и может быть использовано в системах ав- томатического регулирования сварочньгх процессов. ,

Известны датчики для контроля глубины проплавленвя, содержапше фотоэлемент, занимающий строго ориентированное положение относительно сварочной горелки С1 3

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик для контроля глубины проплавления стыков труб, содержащий корпус, внутри которохч) установлен фотоэлемент.

Датчик помещен в следящей головке. Следящая головка помещена внутри трубы н ориентируется на щов t 1

Недостатком известного датчика является необходимость точной ориентации фотоэлемента относительно сварочной гог релки и расположение датчика или следящей головки трубы внутри трубы во время ее сварки.

При нарушении ориентации датчика часть излучения не попадает на фотоэлемент н вырабатьтаемый им электрический сигнал не соответствует величине проплавления. По этой причине системы управленцая процессом сварки не могут поддерживать величину.проплавления на необходимом уровне, отвечающем требо10ваниям качества, и в результате в сварочном соединении образуется чрезмерное проплавление или прожоги.

Цель изобретения - повышение качества сварных соединений труб.

15

Указанная цель достигается тем, что в датчике контроля глубины проплавления при сварке стыков труб, содержащем корпус, внутри которого установлен фотоэлемент, корпус выполнен в виде полого

20 конуса, внутренняя поверхность которого снабжена отражающим слоем, а основание выполнено непроницаемым для светового излучения и с отверстием для

свариваемой трубы, при этом фотоэлемент смонтирован в вершине конуса.

Вьшолнение датчика в ввде конуса с отражающей внутренней поверхностью позволяет концентрировать поток излучения от зоны нагретбго металла в его вершине, где расположен 4отозлемент, Основание конуса задерживает поток светового излучения сварочной дуги снаружи. При этом независимо от положения сварочной горелки датчик остается неподвижным и не требует расположения его внутри трубы. Таким образом, вырабатываемый фотоэлементом электрический сигнал дает более полную информацию о величине проплавления, что позволяет поддерживать его на уровне, обеспечивающем высокое качество сварки.

На фиг. 1 показан датчик, общий вид; на фиг, 2 - пример практического использовдаия датчика в системе автоматической регулировки проплавления (САРП)

Датчик состоит из полого конуса 1, фотоэлемента 2, расположенного в вершине конуса 1 , В основании 3 конуса 1 выполнено отверстие 4, Диаметр отверстия 4 равен наружному диаметру трубы 5, На внутреннюю поверхность конуса 1 нанесен отражающий 6. , Датчик работает следующим образом. Конус 1, установленный на щтативе, (не показан), одевается на свариваемую трубу 5, Основание 3 конуса 1 выполнено нeпpoницae Iым для светового излучения, например из свинца. Поток излучения от зоны нагретого металла 7 под сварочной горелкой 8 попадает на внутреннюю поверхность пологоконуса 1 , покрытую отражающим слоем, например серебром 6, -и, .переотражаясь, концентрируется в вершине конуса 1, где помещен фотоэлемент 2, преобразующий энергию светового излучения в электрический сигнал, которь1й преобразуется по одной из известных схем (фиг, 2) в управляющий сигнал, изменяющий сварочный ток обратно пропорционально площади .излучающего нагретого металла. Электрический сигнал от фотоэлемента 2 поступает на усилитель 9 постоянного тока, интегратор 1О, схему сравнения 11, с опорным сигналом И, где вырабатывается управляющий сигнал, воздействующий на источник 12 сварочного тока, питающего сварочную дугу, Зто происходит следующим образом. Интегральный поток электромагнитного излучения, пропорциональный площади нагретого металла, преобразуется фотоэлементом 2 в электрический сигнал, поступающий на усилитель 9, усиливается и проходит через интегратор 10, сглаживающий высокочастотные составляющие сигнала. Затем

сигнал поступает на схему 11 сравнения где происходит сравнение исходного сигнала с опорным и вырабатывается сигнал рассогласования, поступающий на управляющий источник сварочного тока,

Если сигнал, выходящий с интегратора 10, больше опорного, то сигнал рассогласования, поступающий на источник 12 сварочного тока, уменьшает сварочный ток, в сварочной цепи. Вследствие этого

5рленьщается разогрев металла и соответственно уменьшается сигнал с фотоэлемента, уменьшая в итоге сигнал рассогласования. Аналогично происходит увеличение сварочного тока в том случае,

0 когда сигнал, поступивший с интегратора 10, меньше опорного сигнала. Таким образом, с помощью предлагаемого датчика поддерживается постоянство площади наг ретого металла, что эквивалентно

5 постоянству уровня проплавления корня щва.

Использование предлагаемого датчика для контроля глубины проплавпения при сварке неповоротных стыков труб

- обеспечивает по сравнению с известным такие преимущества, как возможность применения датчика без его размещения внутри свариваемой трубы; возможность поддерживать необходимую для качественной сварки глубину проплавления без применения систем слежения за положением сварочной головки и фотоэлемента; сокращение расходов на испарение дефектов сварки. Формула изобретения

Датчик для контроля глубины проплавления при сварке стыков труб, содержащий корпус, внутри которого установлен фотоэлемент, отличающийся тем, что, с целью повьипения качества сварных соединений труб, корпус выполнен в виде полого конуса, внутренняя боковая поверхность которого снабжена отражающим слоем, а основание выполнено непроницаемым для светового излучения и с отверстием для свариваемой трубы, при этом фотоэлемент смонтирован в верщине конуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. .Авторское свидетельство СССР № 306924, кл, В 23 К 9/1О, 1969.

2. Патент США № 324О913, кл, 219-60, 1968 (прототип).