RU2311273C2 - Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling method - Google Patents
Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling methodInfo
- Publication number
- RU2311273C2 RU2311273C2 RU2005127611/02A RU2005127611A RU2311273C2 RU 2311273 C2 RU2311273 C2 RU 2311273C2 RU 2005127611/02 A RU2005127611/02 A RU 2005127611/02A RU 2005127611 A RU2005127611 A RU 2005127611A RU 2311273 C2 RU2311273 C2 RU 2311273C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- welding
- period
- value
- current
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано для автоматического контроля и управления машинами контактной точечной сварки.The invention relates to the field of resistance welding and can be used for automatic control and control of resistance spot welding machines.
Получение сварного соединения со стабильным качеством в процессе контактной сварки возможно при обеспечении контроля за геометрическими параметрами точечно-сварного соединения, являющимися основным критерием его качества. При этом эти параметры зависят от количества тепла, выделяющегося при сварке в промежутке электрод-электрод.Obtaining a welded joint with stable quality in the process of resistance welding is possible while ensuring control over the geometric parameters of the spot-welded joint, which are the main criterion for its quality. Moreover, these parameters depend on the amount of heat released during welding in the electrode-electrode gap.
Известен способ автоматического измерения и регулирования электронагрева, предусматривающий измерение термо-ЭДС между сварочными электродами и наружными поверхностями деталей, вычисление температуры зоны сварки и корректировку режима электронагрева [Авторское свидетельство СССР №764898, кл. В23К 11/24, 1980].A known method of automatic measurement and regulation of electric heating, which includes measuring the thermo-EMF between the welding electrodes and the outer surfaces of the parts, calculating the temperature of the welding zone and adjusting the mode of electric heating [USSR Author's Certificate No. 764898, cl. B23K 11/24, 1980].
Этот способ позволяет повысить стабильность температуры непосредственно в зоне сварки, однако не позволяет контролировать глубину проплавления свариваемых деталей, что не устраняет опасности получения частичных непроваров или склеивания деталей. Кроме этого в данном способе (и в других аналогичных способах) не учитывается нагрев сварочных электродов при длительной интенсивной работе, что приводит к уменьшению термо-ЭДС и снижению точности и качества контроля.This method allows to increase the temperature stability directly in the welding zone, however, it does not allow to control the penetration depth of the parts to be welded, which does not eliminate the risk of partial incomplete penetration or gluing of parts. In addition, this method (and other similar methods) does not take into account the heating of welding electrodes during prolonged intensive work, which leads to a decrease in thermo-EMF and a decrease in the accuracy and quality of control.
Известен способ контроля качества контактной сварки, при котором измеряют текущие значения параметров режима сварки и по математической модели процесса вычисляют геометрические размеры ядра сварной точки и глубину взаимного проплавления деталей [Авторское свидетельство СССР №550253, кл. В23К 11/24, 1977].A known method of quality control of contact welding, in which measure the current values of the parameters of the welding mode and calculate the geometric dimensions of the core of the weld point and the depth of mutual penetration of parts using the mathematical model of the process [USSR Author's Certificate No. 550253, class. BK 11/24, 1977].
Этот способ позволяет контролировать и регулировать непосредственно размеры точечно-сварного соединения, однако обладает значительной погрешностью вследствие возможного нарушения соответствия значений области контролируемых параметров процесса и областью определения модели при изменении условий сварки. Кроме этого, в данном способе предусматривается одновременный замер сварочного усилия, тока сварки и тепловыделения на сварочном участке, что значительно усложняет конструктивно систему управления.This method allows you to directly control and adjust the size of the spot-welded joint, however, it has a significant error due to a possible violation of the correspondence between the values of the region of the controlled process parameters and the domain of the model when the welding conditions change. In addition, this method provides for the simultaneous measurement of the welding force, welding current and heat dissipation in the welding section, which significantly complicates the control system constructively.
Наиболее близким к изобретению по техническому решению является способ управления сварочным током при контактной точечной сварке на однофазных машинах, заключающийся в определении угла включения тиристоров сварочной машины в зависимости от полученного значения величины нагрева N, учитывающего эффективное значение тока сварки, комплексное сопротивление сварочного контура и напряжение сети, при этом в каждый момент времени определяют коэффициент мощности cosφ, a значение величины нагрева рассчитывают по формулеClosest to the invention according to the technical solution, there is a method for controlling the welding current in contact spot welding on single-phase machines, which consists in determining the turn-on angle of the thyristors of the welding machine, depending on the obtained value of the heating value N, taking into account the effective value of the welding current, the complex resistance of the welding circuit and the network voltage at that, at each moment of time, the power factor cosφ is determined, and the value of the heating value is calculated by the formula
где Nэ и cosφэ - величина нагрева и коэффициент мощности системы, определяемые при сварке в условиях отсутствия возмущающих факторов [Авторское свидетельство СССР №1611642, кл. В23К 11/24, 1990].where N e and cosφ e are the heating value and the power factor of the system, determined during welding in the absence of disturbing factors [USSR Author's Certificate No. 1611642, cl. B23K 11/24, 1990].
Этот способ позволяет повысить качество сварки путем компенсации возмущающих факторов в сварочной цепи, но не исключает непровара при износе электрода вследствие снижения плотности тока, а также не может предотвратить выплески в условиях ухудшения качества подготовки поверхности вследствие увеличения тепловыделения в промежутке электрод-электрод.This method allows to improve the quality of welding by compensating for disturbing factors in the welding circuit, but does not exclude lack of penetration during electrode wear due to a decrease in current density, and cannot prevent splashes in conditions of deterioration in surface preparation due to increased heat generation in the electrode-electrode gap.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении качества контактной точечной сварки путем получения заданных геометрических размеров точечно-сварного соединения независимо от состояния электродов и поверхности свариваемых деталей за счет стабилизации тепловыделения в промежутке электрод-электрод.The problem to which the invention is directed is to improve the quality of contact spot welding by obtaining the specified geometric dimensions of the spot-welded joint, regardless of the state of the electrodes and the surface of the welded parts by stabilizing heat generation in the electrode-electrode gap.
Эта задача решается тем, что в способе автоматического измерения и регулирования тепловыделения при контактной точечной сварке, предусматривающем в каждом периоде сварочного тока определение коэффициента мощности cosφ и значения величины qi тепловыделения на участке электрод-электрод, в случае отклонения этого значения от заданного принятие решения на корректировку угла открытия тиристоров αi+1 в следующем периоде, угол открытия тиристоров αi+1 в следующем периоде сварочного тока определяют по формулеThis problem is solved by the fact that in the method of automatic measurement and regulation of heat generation in contact spot welding, which in each period of the welding current provides for determining the power factor cosφ and the value of q i heat generation in the electrode-electrode section, in the case of deviation of this value from the given decision the adjustment of the opening angle of the thyristors α i + 1 in the next period, the opening angle of the thyristors α i + 1 in the next period of the welding current is determined by the formula
где q - заданное тепловыделение за период; а1 и а0 - коэффициенты, определяемые эмпирически исходя из величины cosφ; αi - угол открытия тиристоров в текущем периоде.where q is the specified heat release for the period; and 1 and a 0 are the coefficients determined empirically based on the value of cosφ; α i - the opening angle of the thyristors in the current period.
При этом значение величины qi рассчитывают по формуламThe value of q i is calculated by the formulas
где rэ-э - сопротивление участка электрод-электрод; I2 - действующее значение тока во вторичном контуре; R2 и Х2 - суммарные активное и индуктивное сопротивления вторичного контура; U20 - вторичное напряжение холостого хода сварочного трансформатора; Ki - коэффициент регулирования сварочного тока.where r e-e is the resistance of the electrode-electrode section; I 2 - the current value of the current in the secondary circuit; R2 and X 2 are the total active and inductive resistances of the secondary circuit; U 20 - secondary open circuit voltage of the welding transformer; K i - coefficient of regulation of the welding current.
Коэффициенты a1 и а0 можно определить в зависимости от cosφ из следующих выражений:The coefficients a 1 and a 0 can be determined depending on cosφ from the following expressions:
Следует отметить, что для определения тепловыделения qi может быть получено семейство аппроксимирующих зависимостей, использование которых позволит упростить расчеты по формулам (1)...(5) при их проведении на микропроцессорной системе управления.It should be noted that to determine the heat release q i, a family of approximating dependencies can be obtained, the use of which will simplify the calculations according to formulas (1) ... (5) when they are carried out on a microprocessor control system.
Вычисление тепловыделения в текущем периоде сварочного тока по формулам (2)...(5) позволяет получать данные о тепловой обстановке на участке электрод-электрод без использования непосредственных измерений, что существенно упрощает процесс контроля.Calculation of heat in the current period of the welding current using formulas (2) ... (5) allows you to obtain data on the thermal situation in the electrode-electrode section without using direct measurements, which greatly simplifies the control process.
Принятие решения о корректировке угла открытия тиристоров αi+1 в следующем периоде сварочного тока с использованием формулы (1) позволяет за счет учета возмущающих воздействий стабилизировать тепловыделение в промежутке электрод-электрод.The decision to adjust the opening angle of the thyristors α i + 1 in the next period of the welding current using formula (1) allows, by taking into account disturbing influences, to stabilize the heat generation in the electrode-electrode gap.
Определение коэффициентов a1 и а0 в зависимости от cosφ из выражений (6) и (7) дает возможность вычислять Кi с погрешностью до 2%, что является достаточным для обеспечения регулирования процесса контактной точечной сварки.The determination of the coefficients a 1 and a 0 depending on cosφ from expressions (6) and (7) makes it possible to calculate K i with an error of up to 2%, which is sufficient to ensure the control of the contact spot welding process.
Таким образом, вычисление в каждом периоде сварочного тока тепловыделения в промежутке электрод-электрод и регулирование угла открытия тиристоров по предлагаемым формулам позволяет повысить качество выполняемого точечно-сварного соединения, избежать непроваров и выплесков независимо от качества подготовки поверхности и степени износа рабочей поверхности электрода (возможно увеличение диаметра до 50% от начального).Thus, the calculation in each period of the welding current of heat generation in the electrode-electrode gap and adjusting the opening angle of the thyristors according to the proposed formulas allows to improve the quality of the spot-welded joint, to avoid lack of fusion and splashes regardless of the quality of the surface preparation and the degree of wear of the electrode working surface (an increase is possible diameter up to 50% of the initial).
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:The invention is illustrated by drawings, in which:
на фиг.1 - функциональная схема регулирования тепловыделения при контактной точечной сварке;figure 1 is a functional diagram of the regulation of heat during resistance spot welding;
на фиг.2 - график изменения значений величины rэ-э сопротивления в промежутке электрод-электрод в течение сварочного цикла на примере контактной точечной сварки низкоуглеродистой стали 08кп толщиной 1+1 мм;figure 2 is a graph of changes in the values of r e-e resistance in the gap electrode-electrode during the welding cycle by the example of spot welding of 08kp mild steel with a thickness of 1 + 1 mm;
на фиг.3 - изменения расчетных значений величины тепловыделения в течение сварочного цикла в том же примере.figure 3 - changes in the calculated values of the amount of heat during the welding cycle in the same example.
Способ реализуется на стандартных машинах контактной сварки, работающих от сети переменного тока промышленной частоты, и содержащих (фиг.1) сварочный трансформатор 1, первичная обмотка которого подключена к сети через блок тиристоров 2, управление работой которого осуществляется регулятором сварки 4 через блок поджига 3. Система управления оснащена также датчиком обратной связи 5, который измеряет значение коэффициента мощности cosφ.The method is implemented on standard resistance welding machines operating from an industrial frequency alternating current network and containing (Fig. 1) a
Способ автоматического измерения и регулирования тепловыделения при контактной точечной сварке осуществляется следующим образом.The method of automatic measurement and regulation of heat during contact spot welding is as follows.
Перед сваркой в регулятор 4 закладывается заранее определенные суммарные активное R2 и индуктивное Х2 сопротивления вторичного контура, вторичное напряжение U20 холостого хода трансформатора, а также длительность tсв протекания сварочного тока и заданное значение q тепловыделения за период сварочного тока. В процессе сварки датчик 5 измеряет значение коэффициента мощности cosφ в положительном полупериоде сварочного тока и отправляет сигнал в регулятор 4. За время отрицательного полупериода сварочного тока регулятор 4 по формулам (2)...(5) вычисляет выделяемое в сварочном промежутке за данный период количество тепла qi и по формуле (1) вычисляет требуемый угол αi+1 открытия тиристоров для следующего периода.Before welding, the
Пример. При сварке листовых деталей из низкоуглеродистой стали толщиной 1+1 мм на контактной сварочной машине типа МТ-4017 были введены в регулятор следующие значения: суммарное активное сопротивление контура R2=60 мкОм, суммарное индуктивное сопротивление контура X2=180 мкОм, вторичное напряжение холостого хода U20=2,50 B, заданное тепловыделение за период сварочного тока q=180 Дж и время сварки tсв=0,12 с (6 периодов). Изменение сопротивления rэ-э промежутка электрод-электрод (фиг.2) в процессе сварки при номинальном диаметре рабочей поверхности электродов, равном 5 мм, и увеличенном вследствие износа диаметре, равном 8 мм, представлено соответственно кривыми 1 и 2. При этом стабилизация тепловыделения qi за период сварочного тока (фиг.3) с использованием предлагаемого способа (кривые 1 и 2) позволяет получить качественные соединения в обоих случаях. В то же время сварка без использования стабилизации тепловыделения (кривые 1' и 2') сопровождается уменьшением тепловыделения при изношенных электродах.Example. When welding sheet parts of low-carbon steel with a thickness of 1 + 1 mm on a contact welding machine of the MT-4017 type, the following values were entered into the regulator: the total active resistance of the circuit R 2 = 60 μOhm, the total inductive resistance of the circuit X 2 = 180 μOhm, the secondary open circuit voltage stroke U 20 = 2.50 V, the specified heat release for the period of the welding current q = 180 J and the welding time t St = 0.12 s (6 periods). The change in resistance r uh of the electrode-electrode gap (Fig. 2) during the welding process with a nominal diameter of the working surface of the electrodes equal to 5 mm and increased due to wear diameter equal to 8 mm is represented by
Критерием качества процесса в данном случае является отсутствие следов выплеска металла из сварной точки и из-под сварочных электродов, образование зоны взаимного расплавления диаметром не менее номинального для данной толщины образцов.The criterion for the quality of the process in this case is the absence of traces of metal splash from the weld point and from under the welding electrodes, the formation of a zone of mutual melting with a diameter of at least nominal for a given thickness of samples.
После завершения процесса сварки визуальный осмотр образцов показал отсутствие следов выплесков. Разрушение образцов показало образование требуемой в соответствии с ГОСТ 15878-79 зоны взаимного расплавления деталей на всех образцах независимо от качества подготовки поверхности свариваемых деталей и износа сварочных электродов для образцов, сваренных с применением предлагаемого способа. А на образцах, сваренных с изношенными электродами и при фиксированных значениях фазной регулировки формирование точечно-сварного соединения произошло с образованием непровара.After completion of the welding process, a visual inspection of the samples showed no signs of splashes. The destruction of the samples showed the formation of the required in accordance with GOST 15878-79 zone of mutual melting of parts on all samples, regardless of the quality of the surface preparation of the parts to be welded and the wear of the welding electrodes for samples welded using the proposed method. And on samples welded with worn electrodes and at fixed values of phase adjustment, the formation of a spot-welded joint occurred with the formation of lack of penetration.
Таким образом, предложенный способ автоматического измерения и регулирования тепловыделения при контактной точечной сварке позволяет стабилизировать количество тепла, выделяемого в сварочном промежутке, избегать непроваров и выплесков и получать качественные точечно-сварные соединения независимо от сварочной машины, подготовки поверхности свариваемых деталей и износа рабочей поверхности сварочных электродов до 50% от номинального.Thus, the proposed method for the automatic measurement and regulation of heat generation in contact spot welding allows you to stabilize the amount of heat generated in the welding gap, to avoid fusion and splashes and to obtain high-quality spot-welded joints regardless of the welding machine, preparation of the surface of the welded parts and wear of the working surface of the welding electrodes up to 50% of the nominal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127611/02A RU2311273C2 (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127611/02A RU2311273C2 (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005127611A RU2005127611A (en) | 2007-03-10 |
RU2311273C2 true RU2311273C2 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=37992288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005127611/02A RU2311273C2 (en) | 2005-09-02 | 2005-09-02 | Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311273C2 (en) |
-
2005
- 2005-09-02 RU RU2005127611/02A patent/RU2311273C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005127611A (en) | 2007-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8502114B2 (en) | AC pulse arc welding method | |
JP3886603B2 (en) | Resistance welding system using cumulative heat generation per unit volume as an index | |
US6512200B2 (en) | Welding control system | |
US6995338B2 (en) | Method and apparatus for short circuit welding | |
US4861960A (en) | Real time adaptive control for resistance spot welding process | |
WO2016174842A1 (en) | Resistance spot welding method | |
JP5907317B1 (en) | Resistance spot welding apparatus and resistance spot welding method | |
JP3221296B2 (en) | Control device and control method for resistance welding | |
RU2311273C2 (en) | Heat release at contact spot welding automatic measuring and controlling method | |
US6518545B1 (en) | Welding arc penetrating power real-time detection system | |
RU2309030C2 (en) | Method for controlling welding electric current at contact spot welding | |
RU2424097C1 (en) | Method of stabilising heat release in contact point welding | |
US5889262A (en) | System for and method of automatically controlling amount of input heat in high-frequency electric resistance welding machine | |
RU2301729C2 (en) | Resistance spot welding process control method | |
KR101221052B1 (en) | Resistance spot welding method | |
CA2024886C (en) | Welding process and apparatus | |
JP2000280078A (en) | Electric welding control device | |
JPH0679457A (en) | Bipolar pulse arc welding method and its equipment | |
JP5557515B2 (en) | Plasma MIG welding method | |
JP5511462B2 (en) | Plasma MIG welding method | |
JPH0699287A (en) | Method for controlling welding electric power of high frequency welding equipment | |
RU2789640C1 (en) | Method for mechanised welding with inert and shielding gases | |
RU2164846C1 (en) | Resistance welding process control method | |
Chajka et al. | MACHINES FOR FLASH-BUTT WELDING OF BAND SAWS, RODS, WIRES AND BARS. | |
RU2018100434A (en) | The method of regulating the depth of penetration in automatic arc welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080903 |