CS205286B1 - Method of resistance welding and metallplated,especially zinc plated sheets and connexion for execution of the said method - Google Patents

Description

Vynález sa týká ^sposobu bodového odporového zvárania pokovených, najmá pozinkovaných plechov a zapojenia na vykonávanie tohoto sposobu.

V praxi je Často potřebné pri priemyselnom využití bodového odporového zvárania pokove-. ných, najmá pozinkovaných plechov zaručit rovnomernú a vysókú kvalitu zvarových spojov v pod- . mienkach meniacich sa vstupných faktorov, ktoré ovplyvňujú výsledok procesu. Okrem veličin, ktoré sú známe ako možný zdroj rušivých vplyvov pri bodovom zvárani čistých plechov, pri zvárani pokovených, menovite pozinkovaných plechov, je typickým zdrojom zhoršovania kvality opotrebovanie sa zváracich elektrod^{* 1 * * * V}. Najmá pri zvárani plechov so zinkovou ochrannou vrstvou sa elektrody opotrebúvajú velmi rýchlo a kvalita zvarov sa rapidně zhoršuje.

Súcasná prax sa v prevážnej váčšine spokojuje s tým, že sa snaží udržat konštantné na*** stavenie hlavných zváracich parametrov. Pri poměrně rýchlej zmene tvaru elektrod třeba ale zváracie parametre často dostavovat, alebo elektrody vyměnit, ^lebo ich často opracovávat. To je z ekonomického i prevádzkového hladíska nevýhodné.

Sú známe systémy, ktoré na základe meniacich sa elektrických parametrov sústavy zváracie elektrody - zváracie plechy, ako například úbytok napátia, alebo odpor medzi elektrodami, korigujú zváracie parametre.

V praxi to znamená, že sa stupňovité alebo plynule zvyšuje zvárací prúd, alebo zvárací Čas. Nevýhodou týchto sposobov je značná náročnost pri nastavovaní, ktoré sa musí robit metodou pokus-omyl zvlášt pre každý technologický případ. To znamená, že obecne iné budú nastavenia pre rožne hrůbky, typy základného materiálu, materiál pokovenie, geometrické tvary a rozměry zvaraných dielcov. Navýše počet nastavovaných parametrov je vyšší ako pri konvenčnom spósobe ríadenia. ĎalŠia nevýhoda je, že takéto systémy zvyčajne nedokážu dostdobre korigovat časové alebo miestne obmedzené typy porúch, ako je například kolísanie energetických sietí, lokálně z®.eny kvality povrchu, zváranie v' blízkosti okraja plechu, zlé dosadnutie výliskov a podobné.

Sú ďalej známe spósoby ríadenia, například podlá tepelnej expanzie zvaru,’ ktoré značné zjednodušujú nastavovanie zváracíeho zariadenia a sú schopné usporiadat aj s časové alebo miestne obmedzenými poruchami citovanými vyššie. Pre riadenie zváracíeho procesu sa v tomto případe využívá hodnota časoVej derivácie priebehu tepelnej expanzie dTE/dt. Velkost zváracieho prúdu sa riadi podlá hodnoty derivácie dTE/dt v počiatočných fázach zváracíeho procesu a zvárací prúd sa vypíná, keď hodnota uvedenej derivácie klesne na nulu, alebo sa k nule přiblíží. Tieto spósoby nie sú vhodné bez změny pre riadenie bodového zvárania pozinkovaných plechov, pretože časový priebeh tepelnej expanzie v tomto případe má nevhodný tvar β dvomi maximami. V tomto případe nastanie alebo blízkost prvého maxima, ktoré nastáva v dósledku natavenia a vytlačenia vrstvy ochranného kovu, je riadiacim systémom považovaná za povel na prerušenie zváracíeho prúdu. Vypnutie prúdu je v tomto okamihu ovšem předčasné, pretože ešte nedošlo k vytvoreniu tavnej šošovky spájajúcej zvárané plechy.

Uvedené nevýhody sa vynálezom do značnej miery odstránia. Podstata sposobu bodového odporového zvárania pokovených, najma pozinkovaných plechov, podía vynálezu epočiva v tom, že zvárací prúd sa do zvaru dodává v dvoch -pulzoch. Přitom prvý pulz so samostatné ovládanými hodnotami zváracíeho prúdu a času jeho pretekania spósobí nastavenie a vytlačenie vrstvy ochranného kovu a tým vznik prvého lokálneho maxima na časovom priebehu tepelnej expanzie. Po prvom pulze následuje přestávka na vyrovnanie teplót a ustálenie priebehu tepelnej expanzie a po nej druhý, vlastný zvárací pulz, ktorým sa plechy zvaria ako nepokovené. Přitom parametre, to je zvárací prúd a čas jeho pretekania, takto druhého pulzu sa riadia na základe tepelnej expanzie zvaru. . .

Spósob podlá vynálezu umožňuje vykonávat zapojenie podía vynálezu, kde pomocný posuvný register so vstupom pre spúštanie prúdového programu a vstupom pre nastavenie času vytlačenia. ochrannej vrstvy, má výstup připojený súčasne na blok riadiaci zváracie parametre na základe tepelnej expanzie a na ovládací vstup elektronického prepínača. Přitom na prvý vstup elektronického prepínača je připojený výstup bloku pre nastavenie velkosti prúdu vytlačenia ochranr nej vrstvy a na druhý je připojený výstup bloku riadiaceho zváracie parametre na základe tepel nej expanzie. Výstup elektronického prepínača je připojený na výkonový stupeň zváracíeho stroja so vstupom pre spúštanie.

Zapojenie podlá vynálezu, kde blok riadiaci zváracie parametre na základe tepelnej expanzie je realizovaný tak, že derivátor je připojený na neinvertujúci vstup diferenciálneho zosilňovača a na vstup hradla s ovládacím vstupom a súčasne na druhý vstup pre riadenie zváracie ho času vyhodnocovacieho obvodu. Přitom výstup hradla je připojený na památ, ktorej výstup je připojený na invertujúci vstup diferenciálneho zosilňovača a jeho výstup je připojený na prvý vstup vyhodnocovacieho obvodu pre riadenie zváracíeho prúdu.

Výhodou sposobu podía vynálezu je, že sa eliminuje vplyv hrůbky pokovenej, najmá pozinkovanej vrstvy, ktorá v praxi aj na jednej tabuli plechu móže silné kolísat. Sálej aa umožní využit riadenie zváracíeho procesu na základe tepelnej expanzie ako u nepokovených plechov a týmto spósobom dosiahnut kompenzáciu opotrebenia zváracích elektrod, ktorá je pri zvárani po kovených, najma pozinkovaných plechov velmi potřebná.

Příklad prevedenia vynálezu je znázorněný na připojených výkresoch, kde obr. 1 představuje typické časové priebehy tepelnej expanzie u čistého a pozinkovaného plechu, obr. 2 představuje vznik prvého maxima ako superpozície expanzie pri ohřeve, vytlačenia natavenej zinkovej vrstvy a expanzie základného materiálu plechu, obr. 3 představuje možnost odčlenenia prvého impulzu na nastavenie a vytlačenie ochranného kovu, obr. 4 ukazuje ako počas přestávky medzi prúdovými pulzami v dósledku vytlačenia vrstvy ochranného kovu priebeh tepelnej expanzie nadobúda aj záporné hodnoty, obr. 5 představuje nastavenie úrovni pre riadenie zváracíeho procesu pocas druhého zváracieho impulzu, obr. 6 představuje blokové zapojenie zariadenia pracujúceho s dvomi impulzami - vytláčaním ochrannej vrstvy a riadenýra zváraním, obr. 7 představuje blokové zapojenie zariadenia berúceho za nulová úroveň derivácie tú hodnotu, ktorá nastala v okamihu zapojenia prádu vl.astnej fázy zvárania, obr. 8 představuje posuv derivácie do nulovej hodnoty v čase spustenia riadeného prádu.

Pri odporovom bodovorn zváraní čistého plechu, například z mákkej n í z kou h 1 í ka t é j ocele, priebeh tepelnej expanzie TE v čase t má tvar křivky £ s maximom 1 a v mieste blízkosti konca zváracieho procesu. Ten istý priebeh pri zváraní pokovených, například pozinkovaných plec hov, nadobúda tvar křivky 2 s prvým maximom 2a na začiatku, vyznačujúcim vytlaéenie natavenej vrstvy ochranného kovu a s druhým maximom 2b na konci zváracieho procesu, pri neprerušenom přechode zváracieho prádu zhruba konštantnej eřektívnej hodnoty lef tvaru £.

Tvar křivky tepelnej expanzie 2 v okolí prvého maxima 2a je superpo zícíou tepelnej expanzie vrstvy ochranného kovu £, vytlačenie natavenej vrstvy ochranného kovu 5_ a expanzia základného materiálu plechu £.

Na obr. 3 je rozčlenenie zváracieho prádu na dva impulzy. Zvárací prúd sa privádza najprv ako prvý impulz £0, s nasledujúcou přestávkou 11, po ktorej následuje druhý vlastný zvárací impulz 1 2 . časový priebeh tepelnej expanzie £ v takomto případe má minimum I 3 , ktoré podía zistenia leží časové až za začiatkom £4 vlastného zváracieho impulzu 1 2 .

Na obr. 4 je vidieť, že priebeh tepelnej expanzie £ je superpo zíciou tepelnej expanzie vrstvy ochranného kovu 4, vytlačenie natavenej vrstvy ochranného kovu £ a expanzia základného materiálu plechu £, ktorá je časové oneskorená o dobu Atp, trvania přestávky 1 1 . Tak sa priebeh £ po přerušení prádu a po uplynutí přestávky ££ dostává do minima £3 tepelnej expanzie TE, ktorého absolutna hodnota je záporná, pretože v dosledku vytlacenia zinkovej vrstvy celková hrubka plechu v tomto okamihu je raenšia ako na začiatku zváracieho procesu. Zistilo sa, že pri hrábke plechu 1 mm, hrúbke ochrannej vrstvy zinku ná každej straně plechu 20 až 4 0 a priemerných parametroch prvého impulzu je hrúbka zinkového povlaku v tn i e s t e . s t y ku plechov pod elektrodami iba l až 2 <am. Orientačně parametre prvého impulzu pre priemer elektrod 5,5 mm sú :

zvárac i prúd 12 kA ef .

doba přechodu zváracieho prádu 4 periody přestávka 4 periody

Ďalej sa zistilo, že dobrý efekt v odstranění zinku vo zvarovom spoji sa dosiahne v dostatočne širokom rozmedzí parametrov.

Na obr. 5 sa ukazuje, ako prebieha vlastné riadenie bodového zvárania. Preto okrem priebehu tepelnej expanzie 2 je vynesený aj priebeh 15 derivácie tepelnej expanzie podía času dTE/dt. Po odznení prvého impulzu 10 zváracieho prádu a po prestávke ££ v čase začiatku t 4 vlastného zváracieho impulzu £2 dosiahol priebeh £5 derivácie tepelnej expanzie podía času svoje minimum 2 1 ♦ Efektívna hodnota zváracieho prádu narastá z počiatočnej hodnoty 16 svahovite po Čiare 1 7 . Kecf hodnota 1 5 dosiahne vopred nastavená medzu 18, svahový priebeh sa vypíná a zvára sa pri konštantnej hodnotě 1 7a zváracieho prádu. Kecf priebeh 1 5 přejde svojim maximom a poklesne na hodnotu vopred nastavenej zadnej medze 20 derivácie tepelnej expanzie podía času dTE/dt, zvárací prúd sa přeruší.

V dosledku kolísania hrábky vrstiev ochranného kovu sa mění od zvaru k zvaru hodnota minima 13 priebehu TE aj poměry v jeho okolí. Tým sa mění aj dynamika zváracieho procesu a absolutna hodnota derivácie dTE/dt v mieste jej minima 2 1 . Vopred nastavená hodnotu medze £8 a vopred nastavená medzu 20 derivácie dTE/dt preto třeba vztahovat na minimum 2 1 ako na východziu a nie na nulová hodnotu 19 priebehu derivácie dTE/dt.

Na obr. 6 je přiklad usporiadania zariadenia podlá vynálezu pracujúceho a dvomi impulzamí prýdu, kde pomocný posuvný register 36 so vstupom 35 pre spúSčanie prúdového programu a vstupom 37 pre nastavenie času vytlačenia ochrannej vrstvy má výstup připojený súčasne na blok 29 riadiaci zváracie parametre na základe tepelnej expanzie a na ovládací vstup 40 elektronického prepínača 39 s prvým vstupom 391 a druhým vstupom 392. Elektronický přepínač 39 přepíná výstup bloku 38 pre nastavenie velkosti prúdu vytlačenia ochrannej vrstvy a bloku 29 riadiaceho zváracie parametre na základe tepelnej expanzie tak, že po přivedeni spúSČacieho impulzu ea vstup 35 pre spúštanie pomocného posuvného registra 36 a vstup 31 pre spúSčanie výkonového stupňa zváracieho stroja 30, výstup bloku 38 pre nastavenie velkosti prúdu vytlačenia ochrannej vrstvy, ktorým je prúd, dodávaný výkonovým stupňom zváracieho stroja 30 ,ovládaný a po uplynutí času přestávky At sa na výstupe pomocného posuvného registra 36 objavi impulz, ktorý přivedením na blok 29 riadiaci zváracie parametre na základe tepelnej expanzie, spustí riadenie a súčasne přepne elektronický přepínač 39, čím sa výstup bloku 29 riadiaceho zváracie parametre na základe tepelnej expanzie dostane na vstup výkonového Stupňa zváracieho stroja 30 a teda prúd je riadený.

Na obr. 7 je příklad blokového zapojenia podlá vynálezu berúceho za nulovú úroveň derívá· cie tú hodnotu, ktorá nastala v okamihu zapojenia prúdu vlastnej fázy zvárania. Derivátor 22 je připojený súčasne na neinvertujúci vstup 441 diferenciálneho zosilňovača 44 a na vstup 411 hradla 41 s ovládacím vstupom 42 a súčasne na vstup 462 pre riadenie zváracieho času a vyhodnocovacieho obvodu 46. Přitom výstup hradla 41 je připojený na pamáf 43, ktorá má podržet hodnotu derivácie,aká bola v čase spustenia riadeného prúdu, teda v čase tesne před uzavretim hradla 4 1 . Výstup památe 43 je připojený na invertujúci vstup 442 diferenciálneho zosilňovača 44, ktorý odčítá zapamátanú hodnotu minimálnej derivácie od skutočného priebehu derivácie a na výstupe diťerenciálneho zosilňovača 44 bude priebeh derivácie posunutý a teda bude vychádzaf z nulovej hodnoty. Výstup diferenciálneho zosilňovača 44 j e připojený na vstup 461 pre riadenie zváracieho prúdu vyhodnocovacieho obvodu 46. Tým može byt porovnávacia úroveň pre riadenie prúdu rovnaká a nezávisí od hodnoty derivácie v čase spustenia riadeného prúdu.

Na obr. 8 je znázorněný princip posuvu derivácie do nulovej hodnoty v čase spustenia ria děného prúdu. Priebeh 15 časovej derivácie tepelnej expanzie za derivátorom 22 je privádzaný na oba vstupy diferenciálneho zosilňovača 44 až do příchodu spúŠtacieho impulzu 49, preto priebeh na výstupe diferenciálneho zosilňovača 44 je nula. Po příchode spúfitacieho impulzu 49 sa hradlo 41 uzavrie a parnát 43 si uchová hodnotu minimálnej derivácie 21 . Priebeh na výstupe diferenciálneho zosilňovača 44 sa teda počas trvania spúátacieho impulzu JÍM^ posuva o hodnotu minimálnej derivácie 21 a bude tvořit křivku £5, ktorá sa po dosiahnutí medzi 18 a 20 využívá na riadenie zváracieho prúdu. Po ukončení spústacieho impulzu 49 bude na výstupe diTferenciálneho zosilňovača 44 nula.

Vynález je vhodný pre využitíe hlavně v strojárenskom a spotrebnom priemysle.

Claims (4)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Spdsob bodového odporového zvárania pokovených, najmá pozinkovaných plechov* vyznačuj ci sa tým, že zvárací prúd sa do zvaru dodává v dvoch pulzoch, pričom prvý pulz so samostatné ovládanými hodnotami zváracieho prúdu a času ieho pretekania spóaobí nastavenie a vytlačenie vrstvy ochranného kovu a tým vznik prvého lokálneho maxima na časovom priebehu tepelnej expan zie a po prvom pulze následuje přestávka na vyrovnanie teplot a ustálenie priebehu tepelnej expanzie a po nej druhý, vlastný zvárací pulz, ktorým sa plechy zvaria ako nepokovené, pričom parametre, to je zvárací prúd a čas jeho pretekania, takto druhého pulzu sa riadia na základe tepelnej expanzie zvaru.
2. 2, Zapojenie na vykonávanie spósobu podlá bodu 1, vyznaČujúce sa tým, že pomocný posuvný register /36/ so vstupom /35/ pre spúštanie prúdového programu a vstupom /37/ pre nastavenie času vytlačenia ochrannej vrstvy má výstup připojený súčasne na blok /29/ riadiaci zváracie parametre na základe tepelnej expanzie a na ovládací vstup /40/ elektronického prepínača /39/, pričom prvý vstup /391/ elektronického prepínača /39/ je připojený výstup bloku /38/ pre nastavenie veFkosti prúdu vytlačenia ochranné] vrstvy a na druhý vstup /392/ je připojený výstup bloku /29/ riadiaceho zváracie parametre na základe tepelnej expanzie a výstup elektronického prepínača /39/ je připojený na výkonový stupeň /30/ zváracieho stroja so vstupom /31/ pre s p ií š ť a n i e .
3. 3. Xapojenie podía bodu 2, vyznačujúce sa tým, že blok /29/ riadiací zváracie parametre na základe tepelnej expanzie je realizovaný tak, že der ivátor /22/ je připojený na neinvertuj úc i vstup /441/ d i 1' e r e ne i á 1 ne ho z o s i l Γιον a č a i 44 / a ha vstup /411/ hradla /41/ s ovládacím vstupom /42/ a súčasne na druhý vstup /462 / pre riadenie zváracieho času vyhod noc ovacieho obvodu /46/, pričom výstup hradla /41/ je připojený na pamád /43/, ktorej výstup je připojený na invertujúci vstup /442/ d i f e r enc i á l n e ho zosilňovača /44/ a jeho výstup je připojený na prvý vstup /461/ vyhodnocovacích» obvodu /46/ pre riadenie zváracieho prúdu.