Способ контроля качества контактной сварки Советский патент 1983 года по МПК B23K11/10 

(З) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области сварки материалов и Может быть использовано для контроля качества кон тактной сварки. Известен способ управления процессом контактной сварки, при котором в процессе сварки контролируют скорость изменения сопротивления меж ду электродами и сварочный ток поддерживают постоянным некоторое-допол нительное время после достижения заданного значения сопротивления СО. Сопротивление между электродами вычисляют по величине напряжения между электродами и сварочному току. Так как на измерительную цепь напряжения действует помеха, пропорциональная производнойот тока сварки по времени ..,точность измерения com dt ротивления, а следовательно и управления в известном способе низкая. Известен способ контроля процесса контактной сварки, при котором ол ределяют. качество сварки по величине градиента сопротивления на возрастающей части кривой сопротивления Г 2 J. Для устранения наводки на измерительную цепь величину напряжения между электродами для расчета сопротивления измеряют в.момент максимума сварочного тока. Однако данный способ неприемлем для конденсаторных машин, когда импульс тока имеет только один максимум. Известен способ контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления электрод-электрод за время сварки определяют качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между электродами за все время сварки ТЗ.. Однако известный способ содержит недостатки, связанные с низкой точностью измерения наибольшего мгновенного значения сопротивления

3986678

электрод-электрод значения Rja в конце прбцесса, по разности которых оценивают качество сварки.

Среднее значение Кд определяется на интервалах времени от t до 5

tn по выражению i

j (UMl

Кээ

lildt

Если при этом интегрирование начинать и оканчивать в момент времени t и itrt, когда.сварочный ток равен нулю, то действие помехи на измерительную цепь напряжения между электродами -будет устранено. Этот способ применим только при сварке на переменном токе, когда сварочный течение одного периода 0,02 с на трех интервалах принимает нулевое значение. При сварке на конденсаторных машинах и машинах с выпрямлением во вторичном контуре этот способ Применим только для оценки среднего сопротивления за все время сварки и не может быть использован для изменения сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля качества контактной сварки преимущественно легких сплавов на конденсаторных машинах и машинах постоянного тока.

Цель достигается за счет того, что в способе контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления электрод-электрод за время сварки определяют качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между электродами за все время сварки, дополнительно интегрируют ток за время от начала сварки до момента стабилизации контактных сопротивлений и ток и напряжение между электродами за время от момента t до момента 12, когда сварочный ток станет равным величине тока в момент времени t, а относительное изменение сопротивления оценивают по формуле:

,-и.

Vi

и

2b

vj -. ,--

, Udt

Оо

2t,

rjUdi; i,j,-c|i,

I«e i - сварочный ток; У -.-напряжение между электродами,

с - длительность сварочного импульса.

На фиг, 1 представлен график изменения сопротивления в процессе сварки; на фиг,, 2 - блок-схема устройства, реализующего изобретение; на фиг. 3 схема способа.

Сопротивление между электродами сварочной машины складывается из контактных сопротивлений деталь-деталь и электрод-деталь К,и собственного сопротивления деталей R«y. Первый период сварки характерен быстрым спадом контактных сопротивлений .до нуля и нарастанием счет увеличения удельного сопротивления свариваемого металла из-за его нагрева, В течение второго периода наблюдается монотонное снижение R , а следовательно Rgj, за счет расширения площади контактов. Экспериментальные исследования показывают, что при сварке многих металлов, в первуЮ очередь легких сплавов, после стабилизации контактного сопротивления при отсутствии выплеска RgJИЗмeняется не более, чем на 10, т,е, можно считать его величину приблизительно постоянной.

Таким образом, по значениям интеграла тока и напряжения между электрс дами за время от момента стабилизации контактных сопротивлений Цдо момента сварочный ток станет равным величине тока в момент

времени t, можно определить сопротивление между электродами в конце сварки:

Ч

о i/2

22

Udi; ijvj idt

где

npVi этом значение наводки на измерительную цепь напряжения не сказывает ся на точности ве{1ичины как в.момент начала и окончания интегри рования мгновенные значения токов i( и (t) равны. Далее величину интеграла падения напряжения между электродами, обусловленного контакт ными сопротивления, можно вычислить из значений интегралов тока и напряжения между электродами за все время сварочного импульса t,, вая рассчитанную величину К. u,j odt; При этом величина наводки на изм рительную цепь не сказывается на то ности величины U,,, так как мгновенное значение тока в начале и конце импульса i(o) и I(t) равны нулю. Среднее значение контактных сопротивлений можно определить, учитывая величину U|( и величину интеграла тока сварки от начала сварки до момента стабилизации контактных сопротивлений: Относительное изменение сопротивления между электродами будет: 2 Полученная величина определяет изменение сопротивления электрод-эле трод в процессе сварки и далее может быть использована для контроля качества сварки. Как показывают, эксг ериментальные исследования, напри1 4ер для легких сплавов момент стабилизации контактных сопротивлений составляет не более 0,02 с от начала сварки. Устройство, реализующее изобретение, содержит датчик 1 напряжения между электродами, датчик 2 сварочного тока, интеграторы 3 и , счетчик 5 времени, запоминаю(|дий элемент 6, схему 7 сравнения, блок 8 контроучиты786 ля параметров и вычислительное устройство 9, а также сварочную машину 10, на которой установлены датчики 1 и 2. Элементы схемы соединены следующим образом. Выход 1 подключен ко входу интегратора 3, а выход датчика 2 - ко входу интегратора i и к первым входам запоминающего элемента 6 и схемы 7 сравнения. Вход счет чика времени 5 подключен к устройЪтву управления сварочной машины 10, а его первый выход - к первому входу блока 8 контроля, второй выход Ьчетчика 5 соединен со вторым входом запоминающего элемента 6, выход которого подключен ко второму. рходу схемы 7 сравнения, а выход Последней - ко второму входу блока 8 контроля. Третий и четвертый входы блока 8 контроля соединены соответственно с выходами интеграторов 3 и i, а выход блока 8 контроля - со входом вычислительного устройства 9. Работает устройство следующим образом. При включении сварочного тока сигнал, пропорциональный напряжению между электродами, с выхода датчика 1 интегрируется интегратором 3, а сигнал, пропорциональный сварочному току, с выхода датчика 2 - интегра торомi.Таким образом,в момент времени ц от начала сварки на выходе интегратора 3 имеется величина , на выходе интегратора - величина Ч lioH. Счетчик 5 времени по сигналу 6 начале сварки с устройства управления сварочной машины 10 отсчитывает время ,02 с и выдает в запоминающий элемент 6 команду запоминания текущего значения тока l{t4|), :а в блок 8 контроля - команду измерения на интегратора 3 велииГ1 Udij а на вуходе интегратора t. vV А - величины L i3.i которые даЛее передаются и запоминаются в вычислительном устройстве 9- Далее в схеме 7 сравнения значение свароч ного тока с выхода датчика 2 сравни вается с величиной, хранящейся в запоминающем элементе 6, и при их совпадении в момент времени tncxeMa 7 сравнения выдает в блок 8 контроля вторую команду измерения на выходе интегратора 3 величины 1 Udt, а на выходе величины интегратора , которые также запоминаются в вычислительном устройстве 9- По око чанию сварки счетчик 5 времени выдает в блок 8 контроля третью команду измерения на выходе интегра 4 тора 3 величины п Uol-t i а на выVI

di

ходе интегратора k величины 1.I --°.Эти величины передаются в вычислительное устройство 9 которое рассчитывает значения интегралов напряжения между электродами и тока определяется относительное изменени сопротивления между электродами за, время сварки €R.Полученное значение сопоставляется с допустимыми отклонениями ERj), полученными при сварке качественных сварных точек, и в зависимости от результатов сравнения дается информация о--качестве соединения. Согласно изобретению осуществлялась сварка деталей из легких сплав на низкочастотной сварочной машине с помощью управляющего вычислительного комплекса М-бООО. При сварке сплава ЛМгб толщиной пакета 1,5-1,5 ммбыл задан режим: время сварки 0,1 с, сварочный ток

ti

Uj j Udt + M3Ct)-8,246 wB-c

о

k U4 J Mj(t2)5-f,446MB-c

2 43,2 MB-с

U-ij-Uji

ER ,, . 0,89 Uj30 кА, сварочное усилие сжатия 5500 н, радиус заточки электродов 100 мм. В момент времени t ьО,02 с сварочный ток составлял 18,8 кА, время t.0,109 с, длительность импульса тока 13-0,193 с. Значения интегралов были: i«3i 2,994 кЛ-С -vl-oJir 0,219 кА-С 2,bl9K/.c ,4Kfl-c I Udlt 57, 39bMB-c Сравнение с уставкой 0,6 говорит о качественной сварке, что подтвердипось результатами металлографичес,ого анализа. Диаметр ядра сварочной ТОМКИ составлял 6,3 мм. При сварке криволинейных поверхностей, в частности обечаек, из-за неплотного прилегания деталей друг к другу образуетсй зазор. В некоторых случаях этот зазор не устраняется при приложении сварочного усилия сжатия. Тогда сварочный ток проходит через точки контакта деталей по всей конструкции и сварное соединение не образуется. Сварку при возмущении типа невыбираемый зазор рассматривали при том же заданном режиме. Однако повышения сопротивления между электродами сварочный.ток упал до 2б,8 кА. В момент времени ,02 с ток сварки составлял 16,8. Значения интегракАС; ij лов были: i. 2, кА-с; Ij « 0,916 кАС; i. Z,k кАс; U 132,12 мВ.с; U 12,832 мВ.с; U4.116, U U4- ,912 мВС eR « 0,396 Соавнение с установкой 0,6 гово рит о некачественной сварке, что подтверждается результатам металло графического анализа - непровар.

tf3d6peTeHHe позволяет измерять изменение сопротивления между электродами независимо от формы кривой сварочного тока и может быть применено при сварке легких сплавов на конденсаторных маиинах и машинах постоянного тока. Согласно изобретению не требуется измерения тока и напряжения в моменты времени локальных максимумов сварочного тока, что повышает точность и надежность контрол качества сварки.

Формула изобретения

Способ контроля качества контактной сварки, при котором по относительному изменению сопротивления эле трод-электрод за время сварки определяют качество сварки, а для оценки сопротивления измеряют и интегрируют сварочный ток и напряжение между элетродами за все время сварки, о т ли чающийся тем, что, с целью повышения точности и надеж fJ/JfAT /fffO

A/ffff

ffA2-f

aff fff a06 QOg ff.ff tee,с

где I - сварочный ток;

и - напряжениемежду электро. дами;

tj- длительность сварочного импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г-{