PL170398B1

PL170398B1 - Sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej laczacej arkusze blachy PL

Info

Publication number: PL170398B1
Application number: PL93297663A
Authority: PL
Inventors: Ninfa Tuzzolino
Original assignee: Fiat Auto Spa
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1996-12-31
Also published as: DE69314674D1; IT1256855B; EP0554888A1; EP0554888B1; PL297663A1; ITTO920097A0; ITTO920097A1; BR9300334A; DE69314674T2

Abstract

1 . Sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej la czacej arkusze blachy, w którym dla kontroli pojedyn czej zgrzeiny punktowej grzeje sie arkusze do uprzednio wyznaczonej temperatury i wykrywa sie promieniowa nie podczerwone emitowane przez obszar arkuszy w poblizu kontrolowanej zgrzeiny punktowej, znamienny tym, ze wykrywa sie promieniowanie podczerwone wyemitowane przez kontrolowana zgrzeine punktowa (2), przeksztalca sie promieniowanie podczerwone wy emitowane przez kontrolowana zgrzeine punktowa (2) na pierwszy sygnal elektryczny reprezentujacy tem perature (t) zgrzeiny punktowej (2), przeksztalca sie promieniowanie podczerwone wyemitowane przez obszar (6) arkuszy (1) w poblizu kontrolowanej zgrzeiny punk towej (2) na drugi sygnal elektryczny reprezentujacy tem perature (T0) tego obszaru arkuszy (1), uzywajac drugiego sygnalu elektrycznego okresla sie graniczne wartosci, górna i dolna, pierwszego sygnalu elektrycznego, przy czym górna wartosc okresla sie jako graniczna wartosc dopuszczalna reprezentujaca graniczna dopuszczalna wartosc temperatury (Ts) zgrzeiny (2) przegrzanej, a dolna wartosc okresla sie jako graniczna wartosc dopuszczalna reprezentujaca graniczna wartosc temperatury (T,) zgrzei ny (2) niedogrzanej i porównuje sie wartosc pierwszego sygnalu elektrycznego reprezentujacego temperature (T) zgrzeiny punktowej (2) z jego wartosciami granicznymi, górna i dolna Fig 6 ( 5 4 ) Sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej laczacej arkusze blachy PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej łączącej arkusze blachy.

Zgrzeiny tego typu mogą być wadliwe, jeżeli do jednej zgrzeiny punktowej lub większej ich ilości doprowadzonajest nadmierna ilość energii cieplnej tak, ze następuje zmiana w strukturze metalu osłabiająca jego pierwotne właściwości mechaniczne, lub w przypadku doprowadzenia niedostatecznej ilości energii cieplnej tak, ze następuje niepełne stopienie materiału. W obydwu przypadkach wytrzymałość mechaniczna zgrzeiny punktowej może okazać się niezadawalająca i dlatego tez cała zgrzeina może być nie do przyjęcia. Z tego tez powodu zgrzeiny tego typu powinny być kontrolowane, zwłaszcza jeżeli zgrzeina jest wykonana między elementami konstrukcyjnymi, które podlegają szczególnym naprężeniom, tak jak to ma miejsce w elementach przewidzianych do konstrukcji ram lub nadwozi pojazdów mechanicznych.

Znany jest ręczny sposób kontroli zgrzein punktowych przy pomocy bardzo prostych narzędzi Gdy dochodzi do kontroli wytrzymałości zgrzeiny, w przestrzeń pomiędzy dwoma arkuszami blachy w pobliżu wspomnianej zgrzeiny punktowej wsuwa się dłuto, w którego główkę uderza się młotkiem Próby tego typu są próbami częściowo niszczącymi, ponieważ arkusze blachy w sąsiedztwie zgrzeiny punktowej ulegają odkształceniu, lub osłabieniu ulega wytrzymałość zgrzeiny punktowej, która początkowo charakteryzowała się zadawalającymi parametrami Ocena wyników prób, które pochłaniają duzo czasu i wymagają wyspecjalizowanego personelu, jest również bardzo subiektywna. Na koniec, czynności sprawdzające tego rodzaju mogą być wykonywane tylko w oparciu o kryteria statystyczne i są nieprzydatne w

170 398 przypadku operacji kontrolnych dokonywanych w sposób ciągły i automatyczny na liniach produkcyjnych

Z opisu patentowego USA nr 4 083 223 znany jest sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej polegający na tym, ze podgrzewa się jeden ze zgrzanych arkuszy, a następnie dokonuje się pomiaru rozkładu temperatur na drugim arkuszu. Rozkład temperatur na drugim arkuszu wskazuje miejsca, w których znajdą się zgrzeiny punktowe, przy czym szerokość wartości szczytowych temperatury jest zalezna od wymiaru liniowego zgrzeiny punktowej Następnie dokonuje się pomiaru rozkładu temperatur, przekształca się otrzymany wynik na wartość wymiaru liniowego zgrzeiny i porównuje się ją z dopuszczalnymi zadanymi wartościami granicznymi

Z opisu patentowego FR nr 2 331 789 jest znany sposób kontroli zgrzeiny liniowej, ciągłej Sposób ten polega na podgrzewaniu spoiny i detekcji intensywności promieniowania podczerwonego emitowanego przez tę zgrzeinę i na tej podstawie, wykrywaniu wad spoiny

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu kontroli zgrzeiny punktowej łączącej arkusze blachy nieniszczącego i zapewniającego dokonywanie kontroli jakości zgrzein punktowych w sposób ciągły.

Sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej łączącej arkusze blachy według wynalazku, w którym dla kontroli pojedynczej zgrzeiny punktowej grzeje się arkusze do uprzednio wyznaczonej temperatury i wykrywa się promieniowanie podczerwone emitowane przez obszar arkuszy w pobliżu kontrolowanej zgrzeiny punktowej charakteryzuje się tym, ze wykrywa się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez kontrolowaną zgrzeinę punktową, przekształca się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez kontrolowaną zgrzeinę punktową na pierwszy sygnał elektryczny reprezentujący temperaturę zgrzeiny punktowej, przekształca się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez obszar arkuszy w pobliżu kontrolowanej zgrzeiny punktowej na drugi sygnał elektryczny reprezentujący temperaturę tego obszaru arkuszy, używając drugiego sygnału elektrycznego określa się graniczne wartości, górną i dolną, pierwszego sygnału elektrycznego, przy czym górną wartość określa się jako graniczną wartość dopuszczalną reprezentującą graniczną dopuszczalną wartość temperatury zgrzeiny przegrzanej, a dolną wartość określa się jako graniczną wartość dopuszczalną graniczną wartość temperatury zgrzeiny niedogrzanej i porównuje się wartość pierwszego sygnału elektrycznego reprezentującego temperaturę zgrzeiny punktowej z jego wartościami granicznymi, wysoką i niską.

Korzystnie do wykrywania promieniowania w oddaleniu od arkuszy i do przekształcania tego promieniowania na sygnały elektryczne stosuje się termograf.

Korzystnie do porównywania wartości pierwszego sygnału elektrycznego z wartościami ustalonych sygnałów granicznych stosuje się mikroprocesor.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest przedstawiony w połączeniu z rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny połączenia zgrzewnego przy użyciu zgrzein punktowych, w którym arkusze blachy zachodzą na siebie, fig 2 - przedstawia rozkład temperatur w obrębie blach i wokół zgrzein punktowych, fig. 3 - pokazuje dwie krzywe ilustrujące zmianę temperatury w funkcji czasu w jednej ze zgrzein punktowych i arkusza przy zgrzeinie, fig 4 - przedstawia dwie krzywe określające temperaturę zgrzein punktowych przy granicznych warunkach dla dopuszczalności tych zgrzein, względem temperatury arkuszy blachy, na których te zgrzeiny punktowe zostały wykonane, fig. 5 pokazuje zmianę temperatury w połączeniu zgrzewanym, które zostało wykonane w postaci trzech zgrzein punktowych, fig. 6 pizedstawia układ do kontroli zgrzeiny punktowej.

Sposób kontroli zgrzein według wynalazku wykorzystuje się przy kontrolowaniu połączenia przedstawionego na fig 1, które otrzymuje się przez załozenie na siebie dwóch arkuszy 1 blachy i wykonaniu szeregu punktowych zgrzein 2 łączących oba arkusze 1 blachy, przy czym punktową zgrzeinę 2 uzyskuje się przez stopienie obszaru materiału obydwu arkuszy 1 blachy

Jak wiadomo, aby parametry każdej punktowej zgrzeiny 2 mogły być uznane za zadawalające musi nastąpić całkowite stopienie się materiału w obydwu arkuszach blachy, lecz temperatura do jakiej materiał jest doprowadzany podczas procesu topienia się nie powinna być zbyt

170 398 wysoka, tak aby nie uległy zmianie własności struktury metalu w samym materiale, czyli punktowa zgrzeina 2 nie powinna być przegrzana. Ilość ciepła doprowadzonego do każdej punktowej zgrzeiny 2 nie powinna być tez zbyt mała, jeżeli połączeniu ma być nadana duża wytrzymałość mechaniczna, aby zapobiec oddzieleniu się arkuszy w tym punkcie, czyli punktowa zgrzeina 2 me powinna być niedogrzana.

Stwierdzono, ze wspomniane wyżej własności mechaniczne i strukturalne każdej punktowej zgrzeiny 2 mogą być oszacowane poprzez sprawdzenie, czy po nagrzaniu arkuszy blachy i punktowych zgrzein 2 temperatura punktowej zgrzeiny 2 leży w zakresie z góry ustalonych wartości. Istotnie stwierdzono, ze jeśli tylko dwa zgrzewne arkusze 1 zostają nagrzane do pewnej temperatury, na przykład przez umieszczenie ich w piecu w stałej temperaturze, rozkład temperatur T wzdłuż arkusza i w sąsiedztwie punktowej zgrzeiny 2 jest typu pokazanego na fig. 2 Podczas gdy temperatura arkuszy pomiędzy różnymi punktami zgrzewania jest zasadniczo stała i równa wartości oznaczonej T0, temperatura różnych punktowych zgrzein 2 zmienia się wraz z mechanicznymi i strukturalnymi własnościami samych punktowych zgrzein 2. Jeżeli parametry zgrzeiny punktowej są zadawalające, jej temperatura, oznaczona T, lezy między górną granicą oznaczoną Ts i dolną granicą oznaczoną T1, które odpowiadają dwu zgrzeinom punktowym w granicach dopuszczalności Gdy temperatura punktu jest wyższa niż Ts, mechaniczne własności zgrzeiny punktowej istotnie przestają być zadawalające, ponieważ doprowadzona została punktowo nadmierna ilość energii cieplnej, która spowodowała zmiany w strukturze metalu materiału blachy lub doprowadziła do nieregularnego topienia się materiału wytwarzając zgrzeinę punktową o niedostatecznej grubości (fig. 2) i w związku z tym o niedostatecznej wytrzymałości Gdy natomiast temperatura zgrzeiny punktowej jest poniżej wartości granicznej T1 dopływ energii cieplnej był niewystarczający dla równomiernego stopienia materiału i uzyskano tylko miejscowe stopienie materiału na połączonych powierzchni, co daje w efekcie zupełnie niedopuszczalną wytrzymałość mechaniczną zgrzeiny punktowej.

Według wynalazku temperatura każdej punktowej zgrzeiny 2 jest szacowana na obszarze, który jest położony w pewnej odległości od zgrzeiny punktowej. Stwierdzono również, jak to zostanie dokładniej wyjaśnione poniżej, że górna i dolna granica, odpowiednio Ts i T1, zakresu temperatur, w którym znajdują się temperatury odpowiadające zadawalającym zgrzeinom zależy od temperatury, do której nagrzane zostały wstępnie arkusze blachy.

Sposób kontrolowania według wynalazku wykonuje się w szeregu etapów W pierwszym etapie, po wykonaniu punktowej zgrzeiny 2, arkusze 1 blachy nagrzewa się W tym celu wystarczy nagrzać co najmniej z góry wyznaczoną część arkuszy 1 blachy to znaczy małą przestrzeń wokół zgrzeiny 2 i punktową zgrzeinę 2.

W przypadku ogrzewania miejscowego na obszary wokół różnych punktowych zgrzein 2 kieruje się strumień nagrzanego powietrza uzyskiwany z generatora gorącego powietrza.

W drugim etapie sposobu stosuje się detektor promieniowania podczerwonego służący do wykrywania temperatury T w każdej zgrzeinie punktowej i detektor ten jest w stanie wykryć zarówno promieniowanie podczerwone, które jest emitowane przez zgrzeinę punktową, jak i promieniowanie podczerwone emitowane przez obszar sąsiadujący ze zgrzeiną punktową.

W trzecim etapie sposobu promieniowanie podczerwone emitowane przez punktową zgrzeinę 2 i przez obszar wokół punktowej zgrzeiny 2 przekształca się na sygnały elektryczne pierwszy i drugi, które reprezentują temperatury punktowej zgrzeiny 2 i obszaru arkuszy 1 blachy. Wykrywanie promieniowania podczerwonego i przekształcanie tego promieniowania w sygnały elektryczne realizuje się przy pomocy termografu 3, w którym rozkład temperatur w obszarze położonym wokół punktowej zgrzeiny 2 jest przedstawiony na ekranie. Gdy obydwa sygnały elektryczne są przedstawione graficznie względem przesunięcia S termografu 3, uzyskany zostaje profil tego typu pokazanego na fig 5 i to ilustruje temperatury arkusza 2 blachy (T0) i temperatury (T1, T2, T3) trzech punktowych zgrzein 2 sprawdzonych kolejno przy pomocy termografu 3. W przykładzie przedstawionym na fig 5 temperatury T1, T2, T3 trzech punktowych zgrzein 2 są jednakowe 1 wskazują na zadawalające własności zgrzeiny punktowej.

170 398

Na figurze 3 jest przedstawiony przebieg temperatury T punktowej zgrzeiny 2, który jest uważany za zadawalający i temperatury T0 części arkuszy 1 blachy w bezpośrednim sąsiedztwie punktowej zgrzeiny 2 na przestrzeni czasu t po rozgrzaniu blach Jak to będzie można zobaczyć na tych przebiegach, różnica T-T z upływem czasu nieznacznie maleje. Stwierdzono, ze ta różnica utrzymuje się w sposób, który jest wciąż widoczny nawet po stosunkowo długich okresach czasu pomiaru. Fakt ten świadczy, że czas, w jakim dokonywany jest pomiar nie jest czasem krytycznym, ponieważ we wszystkich przypadkach otrzymuje się znaczące wyniki

W czwartym etapie dokonuje się porównania opisanych powyżej wartości sygnałów elektrycznych w sposób opisany poniżej. Jeżeli zmiana temperatury T punktowych zgrzein 2, które znajdują się na granicy dopuszczalności z racji nadmiaru doprowadzonego ciepła jest wykreślana w zależności od temperatury T0 części arkusza 1, która znajduje się w pobliżu punktowych zgrzein 2, uzyskiwana jest krzywa ci pokazana na fig. 4 Podobnie, jeżeli przebieg temperatur T punktowych zgrzein 2, które są rozpatrywane jako będące na granicy dopuszczalności z powodu niedostatecznej ilości doprowadzonej energii cieplnej zostaną wykreślone w zalezności od temperatury T0 części arkuszy 1 blachy położonych w pobliżu punktowych zgrzein 2, otrzymuje się pokazaną na tej samej figurze krzywą C2. Krzywe ci i C2 można łatwo otrzymać z krzywych typu pokazanego na fig. 3, które odnoszą się do punktów górnej i dolnej granicy dopuszczalności, to znaczy z uwagi na to, ze są przegrzanymi lub niedogrzanymi punktowych zgrzein 2. Jest więc rzeczą oczywistą, ze dla z góry ustalonej temperatury T0 arkuszy (wartość odczytana na osi odciętych na fig 4) będą występować dwa odpowiednie punkty na krzywych ci i c2, które określają odpowiednio górną i dolną granicę zakresu temperatur, w obrębie którego mogą się znaleźć temperatury T punktowych zgrzein 2 uznawane za zadawalające Na przykład, w przypadku przedstawionym na fig 4, rzędne Ts i T1, które wyznaczają na krzywych ci i c2 zakres temperatury, który jest oznaczony G, odpowiadają temperaturze T0 arkusza 1. Po przyjrzeniu się krzywym na fig. 4 można będzie spostrzec, ze górna granica Ts i dolna granica T1 zakresu temperatury G zależy od temperatury T0 arkusza 1, a także zalezeć będzie od tej temperatury rozpiętość zakresu. Zauważyć można zwłaszcza, ze dla bardzo niskich temperatur T0 rzędu 40-45⁰C, krzywe ci i c2 prawie się pokrywają i dlatego też nie ma dalszej możliwości określenia dla tych temperatur zakresu temperatur G

Na podstawie wyników, które zostały powyżej opisane można opisać czwarty etap sposobu według wynalazku, w którym określoną powyżej wartość pierwszego sygnału elektrycznego, która reprezentuje temperaturę T zgrzeiny punktowej porównuje się z wartością sygnałów elektrycznych lezącą w z góry określonym zakresie. Zarówno górna jak i dolna wartość graniczna dla tego zakresu reprezentują, odpowiednio, temperaturę Ts górnej granicy dopuszczalności dla zgrzeiny punktowej i temperaturę T1 dolnej dopuszczalności dla tej samej zgrzeiny punktowej. Według sposobu, obie wspomniane wyżej granice zalezą od wartości drugiego sygnału elektrycznego, który reprezentuje To arkusza. Tak więc zgodnie ze sposobem według wynalazku wartość pierwszego sygnału elektrycznego uznawana jest charakterystyczną dla zadawalającej zgrzeiny punktowej, o ile jest on objęta wspomnianym zakresem.

Do przeprowadzania porównywania sygnałów elektrycznych stosuje się procesor sterowany przy pomocy oprogramowania i współpracujący ze sprzętem typu pokazanego na fig 6 Obejmuje on termograf 3, który jest ustawiony na kierunek punktowej zgrzeiny 2 na arkuszu 1 i jednocześnie na obszar 6, który lezy wokół zgrzeiny 2. Termograf 3 przekształca wykryte promieniowanie podczerwone na sygnały elektryczne, które przesyła się do mikroprocesora 7, zaprogramowanego według planu opisanego powyżej i dlatego wyemitującego stosowny sygnał elektryczny, który następnie przesyła się do czujnika 8, gdy stwierdzi się po porównaniu z pierwszym sygnałem elektrycznym reprezentującym temperaturę punktowej zgrzeiny 2, ze nie mieści się on w wymaganym zakresie.

Jest rzeczą oczywistą, ze w celu zapewnienia ciągłego sposobu, dzięki któremu możliwe jest kontrolowanie szeregu zgrzein punktowych po kolei w dowolnym połączeniu dwóch arkuszy lub ich większej ilości, etapy w opisanym sposobie mogą być realizowane całkowicie automatycznie.

170 398

Również, w celu wytworzenia sygnału świadczącego o niedopuszczalności zgrzeiny punktowej, gdy zmierzona odpowiadająca mu temperatura lezy poza obrębem zakresu G temperatur usytuowanym między wartościami granicznymi Ts i Tj, sygnały elektryczne wytwarzane przez termograf 8 mogą być przetwarzane w sposób różniący się od podanego

Oczywistym jest, że mogą być tworzone modyfikacje i odmiany sposobu według wynalazku bez wykraczania poza jego zakres.

170 398

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1 Sposób kontrolowania zgrzeiny punktowej łączącej arkusze blachy, w którym dla kontroli pojedynczej zgrzeiny punktowej grzeje się arkusze do uprzednio wyznaczonej temperatury i wykrywa się promieniowanie podczerwone emitowane przez obszar arkuszy w pobliżu kontrolowanej zgrzeiny punktowej, znamienny tym, ze wykrywa się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez kontrolowaną zgrzeinę punktową (2), przekształca się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez kontrolowaną zgrzeinę punktową (2) na pierwszy sygnał elektryczny reprezentujący temperaturę (t) zgrzeiny punktowej (2), przekształca się promieniowanie podczerwone wyemitowane przez obszar (6) arkuszy (1) w pobliżu kontrolowanej zgrzeiny punktowej (2) na drugi sygnał elektryczny reprezentujący temperaturę (To) tego obszaru arkuszy (1), używając drugiego sygnału elektrycznego określa się graniczne wartości, górną i dolną, pierwszego sygnału elektrycznego, przy czym górną wartość określa się jako graniczną wartość dopuszczalną reprezentuj ącą graniczną dopuszczalną wartość temperatury (Ts) zgrzeiny (2) przegrzanej, a dolną wartość określa się jako graniczną wartość dopuszczalną graniczną wartość temperatury (Ti) zgrzeiny (2) niedogrzanej i porównuje się wartość pierwszego sygnału elektrycznego reprezentującego temperaturę (T) zgrzeiny punktowej (2) z jego wartościami granicznymi, górną i dolną.
2. Sposób według zastrz 1, znamienny tym, ze do wykrywania promieniowania w oddaleniu od arkuszy (1) i do przekształcania tego promieniowania na sygnały elektryczne stosuje się termograf (3).
3 Sposób według zastrz 1, znamienny tym, ze do porównywania wartości pierwszego sygnału elektrycznego z wartościami ustalonych sygnałów granicznych stosuje się mikroprocesor (7).