CZ363792A3

CZ363792A3 - Method of monitoring weld quality parameters during fusion seam welding

Info

Publication number: CZ363792A3
Application number: CS923637A
Authority: CZ
Inventors: Jurg Ing Schreiner; Peter Weibel
Original assignee: Elpatronic Ag
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1993-09-15
Also published as: CA2081514A1; SK363792A3; JPH05245652A; MX9207121A; CH684467A5; EP0547322A1; KR930012176A; BR9205017A; CN1074158A; AU2705992A

Description

Způsob _sledování

Oblast techniky o

COx o<

CO co kvality svaru při tavném- švovém svařováirS

Při tavném švovém svařování tabulí plechu mezi válcovými elektrodami, je pro řízení procesu a pro sledování kvality nutné a obvyklé, plynule měřit a/nebo řídit následující pracovní proměnné:

- tlačnou sílu (F) válcových elektrod,

- rychlost posuvu (v) a

- intenzitu proudu (I) v průběhu svařování.

Dané hodnoty těchto proměnných jsou - pro určitý pracovní kus - založeny na určené šířce přesazení (b) okrajů svařovaných tabulí a jsou stanoveny před svařováním zatímco jsou tabule plechu vyrovnány a upnuty na místě. Aby se dosáhl svár požadované kvality, musí všechny uvedené nezávislé pracovní proměnné ležet v určitých mezích.

Dosavadní stav techniky

Avšak, plynulé'* měření nebo řízení různých pracovních proměnných v průběhu svařování není jednoduché a může - v závislosti na druhu proměnné - představovat různé stupně obtížnosti. Proto, aby se tato nevýhoda odstranila, u jednoho z používaných způsobů se měří jako nadbytečná proměnná, teplota svarového švu procházejícího obrobku ihned jakmile opustí válcové elektrody. Ve spojení s ostatními údaji, tento je určen ke zvýšení spolehlivosti kvality funkce sledování. Avšak, aby bylo opravdu spolehlivé, toto měření teploty musí být řízeno určitými předem danými podmínkami, nebot může být, vzhledem k omezenému prostoru, obtížné instalovat měřící zařízení, např. infračervené čidlo.

Aby se dosáhl kvalitní svar nebo vytvoření dostatečné svářecí taveniny v oblasti švu, je také zvláště důležité, aby určená Šířka přesazení byla skutečně ustavena ve svářovací stanici. Avšak nesprávné ustavení může již nastat při vyrovnávání tabulí plechu a vystavení zatížení, nebo odchylky mohou nastat při přivádění obrobku mezi válcové elektrody. Je proto velmi obtížné a jeví se sotva možné, měřit skutečnou hodnotu přesazení během průchodu nebo ihned za válcovými elektrodami.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je, ve spojení se shora uvedeným způsobem tavného švového svařování, navrhnout způsob vhodný k průmyslovému použití, který dovoluje dosažitelným způsobem významně rozšířit provozní řízení kvality. Podle vynálezu je tento úkol dosažen tak, že se zaznamenává tlouštka švového svaru během svářecí operace a odvozuje se kriterium pro kvalitu svaru z předem stanoveného vztahu mezi hodnotami tlouštky svaru a jednou z - nezávislých - na začátku zmíněných provozních proměnných.

Je mnoho vyzkoušených a testovaných způsobů zaznamenávání tlouštky švového svaru a kalibrace nepředstavuje žádné podstatné obtíže. Tlouštku švu lze měřit přímo nebo nepřímo podle pracovní potřeby, nebo alternativně v místě vzniku měřením vzdálenosti nebo posunutí válcových elektrod.

V druhém případě by se mohly vyžadovat korekce pro změny v tlouštce, které nastávají při chladnutí a tuhnutí švové oblasti, ale toto se obvykle bere v úvahu již při stanovení určitého použitého funkčního vztahu.

Při provádění způsobu podle vynálezu je možné začít odvozením kriteria porovnáním hodnot tlouštky svaru s hodnotami ostatních provozních proměnných, které se stanoví ze (specificky použitých) předem stanovených vzájemných vztahů. Avšak je možné také vzít přímá porovnání stanovených hodnot a skutečnou hodnotu tlouštky švového svaru jako takovou, přičemž stanovené hodnoty se určí těmito vzájemnými vztahy.

Určitý použitý vzájemný vztah může být - pro daný •obrobek a pracovní parametry - stanoven předem empiricky. Způsob podle vynálezu je zvláště vhodný pro provozní výpočet hodnoty šířky přesazení okrajů tabulí, kterou jak bylo shora vysvětleno, není možno měřit přímo.

Závislé nároky vyznačují různá provedení podle nároku 1.

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení způsobu podle vynálezu je znázorněno na připojeném výkresu, hlavní aspekt je vztah mezi tlouštkou švového svaru a šířkou přesazení, obr.l znázorňuje schéma zařízení pro tavné švové svařování s válcovými elektrodami a svařovaným obrobkem; obr.2 je čelní pohled na dvě přesazené tabule plechu před svařením; obr.3 je^- podobný pohled na tabule spojené svarem; a obr.4 znázorňuje typický, empiricky stanovený funkční vztah mezi šířkou b přesazení a tlouštkou ts švového svaru.

Příklad provedení vynálezu

Vysoce zjednodušené a schematicky znázorněné svařovací zařízení z obr.l s válcovými elektrodami 13.,14. se používá pro tavné švové svařování (typu elektrického odporového svařování) tabulí 1.1,.12 plechu. Tabule 11,12 plechu určené ke svaření se ustaví a upnou s přesazenými konci jak je znázorněno na obr.2 a potom se vedou rychlostí v mezi válcovými elektrodami .13.,14. Jak je znázorněno na obr.l, spodní válcová elektroda 14 je uložena pevně, zatímco horní válcová elektroda 13 se může posouvat na obrobek a působit na něj tlačnou silou F, např. pomocí systému hydraulického válce 15. Během svařovacího procesu se pracovní proměnné - tlačná síla (F) válcových elektrod 13.,14, rychlost posuvu (v) obrobku a intenzitu proudu (I) svarového spoje - plynule měří a řídí jako u normálního známého způsobu, tyto proměnné jsou založeny na předem stanoveném řízení nastavení šířky b přesazení okrajů tabulí 11.,12 plechu. Při svařování okrajů tabulí 11,12 , průchod proudu mezi válcovými elektrodami 13,14 a odpovídající ohřívání plechového materiálu, který leží mezi nimi v tzv. svařovacím jádru způsobuje,že je materiál současně deformován tlačnou silou F a vytváří se tavný šev 10 (obr.3), jehož tlouštka ts je podstatně menší než součet tlouštek tl a t2 tabulí 11.,12. (tyto tlouštky tabulí mohou být různé). Rozsah, v jakém je materiál deformován závisí na třech dříve uvedených proměnných a skutečné šířce b přesazení (skutečná hodnota)' ve svaru.

K těmto' třem pracovním proměnným, mohou být měřeny další proměnné při svařování jako např. teplota svaru 10 při výstupu z válcových elektrod 13 , 14 a řízeny podle potřeby.

Plynulé zaznamenávání skutečných hodnot pracovních poměnných tvoří důležité kriterium v řízení kvality, t.j. kdyby se tyto skutečné hodnoty nepřípustně odchýlily, je nutno z toho vyvodit, že kvalita svaru je nedostatečná a obrobek musí být vyřazen. Avšak jak již bylo dříve řečeno, není praktické měřit skutečnou šířku b přesazení okrajů tabulí během provozu. Aby bylo možno učinit definitivní závěr o skutečné hodnotě šířky přesazení a tudíž o kvalitě práce, u řešení podle vynálezu se používá určitý vztah mezi šířkou b přesazení a tlouštkou ts švového svaru 10 , jak je zobrazeno v obr.4 pro jeden konkrétní příklad. Použitý vztah mezi šířkou b přesazení a výslednou tlouštkou ts svaru lze stanovit empiricky předem pro různé obrobky a pracovní parametry. Bylo zjištěno, že tento vztah - alespoň v oblastech týkajících se výroby - je vždy jednoznačný a tvoří tlouštku svaru výbornou náhradní proměnnou za šířku přesazení. Jinými slovy, na obrobku se měří tlouštka ts švového svaru a tento vztah se použije ke stanovení skutečné hodnoty šířky b přesazení. Aby se dosáhlo jednoznačného kriteria dobrý/vadný pro kvalitu sledování funkce, lze určit toleranční rozsah T tlouštky svaru, kterému odpovídá toleranční rozsah B přesazení. Předchozí kriterium může být odvozeno buď stanovením, zda hodnoty zjištěné pro b leží nebo neleží v tolerančním rozsahu B nebo přímým stanovením zda hodnota ts leží nebo neleží v tolerančním rozsahu T (daný rozsah bodů).

Použitý vztah ts - f(b) je stanoven v každém případě předem za použití řady zkoušek v odpovídajících rozsazích a s použitím daných údajů o obrobku (tlouštky tabulí, materiál, atd.) a příslušných pracovnívh parametrů. Pro měření tlouštky ts během svařovacího procesu jsou různé možnosti. Jak je znázorněno na obr.l, vzdálenost mezi válcovými elktrodami .13,.14 nebo jinak polohy pohyblivé válcové elektrody 13 lze měřit automaticky použitím kodovače polohy (snímač posuvu). Avšak jakmile obrobek opustí válcové elektrody 13.,14 lze také měřit tlouštku svaru v tuhnoucím svarovém švu 10 v místě 17 použitím o sobě známé metody,t.j. pomocí kontaktních válců nebo bezkontaktně použitím ultrazvukového nebo radiačně absorpčního měření.

V obou případech elektrický měřící signál vysílaný odpovídajícími čidly bude procházet do vyhodnocovacího obvodu (neznázorněn), kde se bude měřená hodnota automaticky registrovat, zobrazovat a vyhodnocovat pro kvalitní sledování. Při provádění tohoto vyhodnocení je obvykle užitečné udělat průměr z okamžitých hodnot přes celou délku svaru (délku obrobku) nebo přes jeho část (např.stlačených částí na začátku a na konci), nebo je vyhodnotit statisticky pro kvalitní řízení. Pro řadu obrobků a/nebo pracovních parametrů je možno příslušné funkční korelace stanovené předem uložit ve formě údajových tabulek, což umožní si je vyvolat kdykoliv jak je požadováno pro počítačové zpracování.

Ačkoliv shora uvedená provedení způsobu se týkají vztahu mezi tlouštkou švového svaru a šířkou přesazení, je dobře možné použít předem stanovené vztahy mezi ts a ostatními pracovními proměnnými (např. F,v,I) podobným způsobem.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob sledování kvality svaru při tavném švovém svařování tabulí plechu mezi válcovými elektrodami (13,14), kdy nastavené hodnoty jsou předem určeny alespoň pro následující pracovní proměnné: tlačnou sílu (F) válcových elektrod (13,14), rychlost posuvu (v), intenzitu proudu (I) během svařování, šířku (b) přesazení okrajů tabulí plechu, vyznačující se tím, že se stanoví tlouštka (ts) švového svaru během svařovácí operace a kriterium pro kvalitu svaru se odvodí na základě předem stanoveného vztahu mezi hodnotou tlouštky (ts) švu a jednou se shora uvedených pracovních proměnných.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že kriterium je odvozeno porovnáním hodnoty tlouštky (ts) švu s druhou pracovní proměnnou stanovenou z tohoto vztahu.

3. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že kriterium je odvozeno porovnáním skutečných a nastavených hodnot měřené tlouštky (ts) švového svaru jako takové.

4. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že se stanoví toleranční rozsah (T) pro hodnotu tlouštky (ts) švového svaru.

5,. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se měří vzdálenost válcových elektrod (13,14), která udává tlouštku (ts) švového svaru.

^:6. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že se měří tlouštka (ts) švového svaru na svařovaném obrobku jako takovém.

7. Způsob podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že se hodnoty tlouštky (ts) švového svaru zprůměrují a/nebo statisticky vyhodnotí po alespoň části délky švu.

- Ί

8. Způsob podle nároku 1 až 7, vyznačuj ící se t í m , že předem stanovený vztah mezi hodnotou tlouštky (ts) švového svaru a šířkou (b) přesazení se. použije k odvození kriteria pro kvalitu svaru.

9. Způsob podle nároku 8,vyznačuj ící se tím, že skutečná hodnota šířky (b) přesazení se stanoví na základě vztahu určeného předem.