SU1016110A1 - Способ автоматического управлени процессом контактной точечной сварки с наложением ультразвуковых колебаний - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ.ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ- КОЛЕБАНИЙ, при котором управл ют сварочным током по одному из измеренных физических параметров-сварки о т л ичающи и с   тем, что, с целью повышени  производителыности за счет улучшени  эффективности управлени  процессом сварки, непрерывно контролируют амплитуды механических колебаний активного и пассивного электродов, по полученным j результатам контрол  вычисл ют текущее значение относительной разности амплитуд колебаний электродов по соотнсвиению А - А2 , , где Л А - текущее значение относительной разности амплитуды колебаний электродов; AI - амплитуда механических колебаний активного электроде; АЗ - акетлитуда колебаний пассивного электрода; фиксируют первоначсшьное значени в этой относительной разности амплитуд, отключ йзт сварочный ток при достижении относительной разности амплитуд колебани  электродов заданного значени  , после чего продолжают ввод ультразвуковых колебаний в зону| бЬединени  до момента достижени  от4 носительной разности амплитуд коле- баний электродов первоначального значени . о

Description

Изобретение относитс  к сварочно технике и может найти применение пр автоматизации процессов управлени  контактной точечной сварки в звуковом поле. Известен способ управлени  контактной точечной и шовной сйаркой, при котором измер ют физический пар метр процесса и сравнивают его с за данным значением 11 . Однако при контактной точечной сварке в ультразвуковой поле извест ный способ не обеспечивает требуемо достоверности, так как на величину теплового расширени  металла зоны контакта существенное вли ние оказы вает наложение колебаний высокой интенсивности., что значительно искажает коррел ционную св зь между расширением металла и размерами литого  дра сварной точки. Таким обра ЗОМ, управление по величине теплово го расширени  не обеспечивает получение качественного соединени . Наиболее близким к описываемому  вл етс  способ автоматического управлени  процессом контактной точеч ной сварки с наложением ультразвуко вых колебаний, при котором управл  ют сварочным током по одному из полимерных физических параметров свар ки 2 . Недостатком известного способа  вл етс  низка  производительность сварки. Цель изобретени  - повышение про изводительности за счет улучшени  эффективности управлени  процессом сварки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу автоматическрго управлени  процессом контак ной точечной сварки с наложением ультразвуковых колебаний, прИ котор управл ют сварочным током по одному из измеренных физических параметров сварки, непрерывно контролируют амплитуды механических колебаний ак тивного и пассивного электродов, по полученным результатам контрол  вычисл ют текущее значение относительной разности амплитуд колебаний электродов по соотношению ЛД - Л, где 4Л - текущее значение относител ной разности амплитуд коле баний электродов; амплитуда механических колебаний активного электрода; А2- амплитуда колебаний пассив ного электрода, фиксируют первоначальное значение этой разности амплитуд, отключают сварочный ток при достижении относительной разности амплитуд колебаНИИ электродов заданного значени , после чего продолжают ввод ультразвуковых колебаний в зону соединени  до момента достижени  относительной: разности амплитуд колебаний электродов первоначального значени . Эффективность данного способа автоматического управлени  обусловле на тем, что в качестве интегрального параметра,. имеющего пр мую св зь с качеством соединени , прин та относительна  разность амплитуд механических колебаний противоположных электродов , котора  характеризует изменение механического импеданса зоны сварки, завис щего от геометрических размеров литого  дра точки. Изменение амдлитуды колебаний А только пассивного электрода при сварке не ложет служить критерием качества, так как в реальных услов,и х из-за непосто нства усили .сжати  электродов в процессе сварки наблюдаетс  отклонение частот генератора и преобразовател  и, как следствие, изменение величины амплитуды колебаний А| активного электрода-концентратора. Технологический процесс сварки в ультразвуковом поле включает обработку свариваемых деталей колебани ми/ высокой интенсивности в течение всего . цикла сварки Это дает возможность использовать в качестве контролирующих , рабочие колебани  с получением дополнительного эффекта за счет отсутстви  вспомогательного ультразвукового генератора. На фиг.1 показана схема устройст:ва , реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - график изменени  относительной разности ЛА амплитуд колебаний в течение цикла сварки образцов из малоуглеродистой гор чекатаной стали В Ст. 3 толщиной 4,0+4,0 Mivi. Способ реализуетс  с помощ ю устройства , содержащего идентичные вибродатчики 1 и 2, установленные на противоположных электродах - активном 3 и пассивном 4, аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, выходы которых соединены с входами вычислительного устройства 7, блок уставок 8, св занный с вычислительньиу устройством 7, прерыватель тока 9 и ультразвуковой генератор 10. Способ осуществл етс  следующим образом./ После сжати  электродами 3 и 4 свариваемых деталей в зону сварки ПОДАЮТСЯ продольные колебани  дл  подготовки контактных поверхностей к соединению. В момент включени  сварочного тока вклк)чаетс  схема управлени . При этом текущие сигналы пропорциональные амплитудам механических колебаний электродов, поступают с вибродатчиков 1 и 2 на входы аналого-цифровых преобразователей 5 и 5, с выходов которых сигналы в цифровом коде подаютс  в вычислительное устройство 1, где определ етс  текущее значение относительной р,зности 4А. Вычисление производитс  по формуле; ДА- , где А/ и А - амплитуды колебаний активного и пассивног электродов соответственно . Текущее значение величины -4А срав ниваетс  с величиной уставки, поступающей на вход вычислительного устройства 7 с блока уставок 8, и в случае их сравнени  подаетс  команда на прерыватель 9 дл  отключени  сварочного тока. даительность последующей ультразвуковой обработки соединени  регу}1йруетс  автоматически следующим об| )азом. Алгрритм управлени  предуосат 4 ивает запись в момент включени  сва рочного тока начального значени  относительной разности амплитуд колебаний 4ЛО в. регистр пам ти вычислительного устройства 7. Команда на отключение ультразвукового гене-г ратора 10 дл  сн ти  колебаний прдаетс -в том случае, когда текуща  величина 4А достигает первоначального , записанного в пам ти устройства .7. На этом процесс сварки заканчиваетс . Непрерывный контроль амплитуд механических колебаний электродов производитс  с момента начала нагрева соприкасающихс  поверхностей свар ваёмьгх деталей. При этом наблнщаетс  возрастание относительной разности Л А (фиг.2) за счет разм гчени  металла и увеличени  геометрических размеров звуконепроницаемого; расплав ленного металла сварной точки. Прекращение процесса сварки, т.е. отключение сварочного тока, осуществл  етс  придости ении величины4А заданного значени , соответствуюсчрго оптимальным размерам литого  зссра. ; Как правило, оптимальные размеры ли- того  дра достигаютс  в момент ста- билизации величины ЛА. Последующее ; . формирование сварного  дра точки соп-; ровождаетс  затвердеванием металла : и уменьшением механического импе- j данса зоны контакта .и, как следствие, уменьшением текущего значени  Ьтно-j снтельной разности амплитуды 4 А. Достижение этой величины первоначал1|ного значени  означает, что формирование точки закончилось, и дальнейша  ультразвукова  обработка соеди-; нени  не дает существенных качествейных изменений.I Таким образом, управление точеч- ; ной сваркой в ультразвуковом поле прприн тому критерию А А позвол ет - оптимизировать длительность протекани  сварочного тока и длительность 1 последующей ультразвуковой обработки соединени  с обеспечением заданных прочностных характеристик. Данный способ автоматического управлени  опробован при соединении образцов из малоуглеродистой гор чекатаной стали марки В Ст. 3 в состр нии поставки. Сварка произвР-i, дитс  на сварочной машине МТП-300, в комплект установки которой вход т ультразвуковой генератор типа ysr-lи магнитострикционный преобразователь типа ПМС-15А-18 с частотой колебаний 18 кГц. При сварке образцов толщиной 4,0-4,0 мм в зону контакта ввод т продольные ультразвуковые колебани  в течение всего цикла сварки. В таблице/приведены основные усредненные параметры режима сварки дл  30-ти идентичных образцов, причем длительность протекани  сварочного тока tea колеблетс  в пределах 1,9-2,25 с, а длительность .прследукедей ультразвуковой обработки . в пределах 0,6+ OJ9 с.

27

64

0,35

0,3

0,55

Величина уставки значени  Ауст. определ етс  эмпирически при сварке эталонных образцов. После сварки п1рЬЁ|Од т механические испытани  образцов на срез, которые показали высокие прочностные характеристики соединенйй .

Применение данного способа автоматического управлени  процессом контактной точечной в ультра-,

4

звуковом поле при соединении Деталей из материалов в состо нии поставки :в сравнении с известными спосо;бами управлени  позвол ет повысить производительность продесса за счёт оптимизации длительности пропускани  сварочного тока и длиЛельности последующей ультразвуковой обработки Соединени  при гарантии ; качества сварки.

Даатвльн сть цик/га С

fn г

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ.ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ- КОЛЕБАНИЙ, при котором управляют сварочным током по одному из измеренных физических параметров-сварки , о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения произвадителыности за счет улучшения эффективности управления процессом сварки, непрерывно контролируют амплитуды меха- — текущее тельной колебаний электродов;

   — амплитуда механических колебаний активного электрод^;

   — амплитуда колебаний пассивного электрода;

   фиксируют первоначальное значение этой относительной разности амплитуд, отключают сварочный ток при достижении относительной разности амплитуд колебания электродов заданного значения , после чего продолжают ввод ультразвуковых колебаний в зону( · соединения до момента достижения от носительной разности амплитуд колебаний электродов первоначального значения.

   ts