SU1030127A1

SU1030127A1 - Method and apparatus for resistance spot welding

Info

Publication number: SU1030127A1
Application number: SU813355443A
Authority: SU
Inventors: Сергей Сергеевич Сергеев; Эдуард Михайлович Пархимович; Петр Иванович Марков; Николай Васильевич Кудинов; Виктор Васильевич Старовойтов
Original assignee: Могилевский Машиностроительный Институт
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1983-07-23

Description

Изобретение относитс к сварочной технике и может найти применение при соединении деталей без предварительной обработки свариваемых поверхностей , преимущественно прецизионных сварных конструкций в массовом про .изводстве.The invention relates to the welding technique and can be used in the connection of parts without prior processing of the surfaces to be welded, mainly precision welded structures in mass production.

Известен способ контактной точечной электросварки, при котором в процессе сжати деталей электродами осуществл етс замер переходного сопротивлени и при заданном значении его включают сварочный ток, причем заданное значение переходного, сопротивлени получают путем сжати нарастающим усилием, после чего кор .ректируют. величину сварочного тока в зависимости от установившегос значени усили сжати электродов. Устройство дл осуществлени , способа содержит сварочную машину, блок измерени переходного сопротивлени , узел управлени усилием сжати и бло управлени сварочным током .There is a known method of contact spot electric welding, in which during the compression of parts by electrodes, a transient resistance is measured and, at a given value, it includes a welding current, a predetermined value of a transient, resistance is obtained by compression by increasing force, after which the correction is performed. the value of the welding current depending on the steady-state value of the compression force of the electrodes. An apparatus for carrying out the method comprises a welding machine, a transient resistance measuring unit, a compression force control unit and a welding current control unit.

К недостатку способа следует отнести то, что достижение заданного значени -переходного сопротивлени путем сжати нарастающим усилием вл етс нерациональным, так л(ак при выполнении большого количества сварных соединений деталей, имеющих , как npaBHjio, различие в состо НИИ поверхности и некоторых физи ческих свойствах, наблюдаютс большие колебани в значени х установившегос усили сжати j что влечет за собой изменение тока в широком . диапазоне. Колебани этих двух основных параметров режима сварки в широком диапазоне может привести к нарушению их взаимодействи и, как следствие, к по влению брака. Кроме того/ в некоторых случа х реального производства сварных соединений нарастакхдим усилием сжати можно вообще не достигнуть заданного значени , переходного сопротивлени . The disadvantage of the method is that the achievement of a given value of transition resistance by compression by increasing pressure is irrational, as well (as with a large number of welded joints of parts that have npaBHjio, the difference in the state of the scientific research institute surface and some physical properties, large fluctuations are observed in the values of the steady-state compression force j, which entails a change in the current in a wide range. The oscillations of these two basic parameters of the welding mode in a wide range can lead to reacting them to a breach and, consequently, in the appearance of marriage. Further / in some cases, actual production welds narastakhdim compression force can never reach the predetermined value, the transition resistance.

Известен также .способ контактной точечной сварки, при котором в зону контакта вВоД т ультразвуковые колебани , непрерывно измер ют контактное сопротивление и пропускают импульс свароч.ного,тока. Устройство дл осуществлени данного способа /содержит сварочную машину, акустическук систему блок измерени сопротивлений и блок управлени с ключом тока 23..Also known is the method of resistance spot welding, in which ultrasonic vibrations are injected into the contact area, the contact resistance is continuously measured and a welding current is transmitted. An apparatus for carrying out this method / comprises a welding machine, an acoustic system, a resistance measuring unit and a control unit with a current key 23.

. Недостатком известного способа и устройства дл его осу1цествлен.и вл етс то, что при выполнении боль шого количества соединений нельз задаватьс одним и тем же конкретнъвл значением контактного сопротивлени дл всех точек, так как на сопротивление вли ют такие побочные фактора, как различие состо ни . A disadvantage of the known method and device for its implementation is that when performing a large number of connections it is impossible to set the same specific contact resistance value for all points, since such factors as the difference in state affect the resistance

верхности деталей, износ электродов и др. Поэтому дл одних соединений оптимальным будет контактное сопротивление меньше заданного значени , дл других же, наоборот - больше заданного значени . Наконец, может возникнуть така ситуаци , при которой вообще невозможно достигнуть, заданного значени сопротивлени без предварительной химической обработки контактных поверхностей.surfaces of parts, wear of electrodes, etc. Therefore, for some connections, contact resistance is less than a specified value, while for others, on the contrary - more than a specified value. Finally, a situation may arise in which it is generally impossible to achieve a predetermined resistance value without prior chemical treatment of the contact surfaces.

Кроме того,- дл каждого типа пакетов с различными геометрическими параметрами и из различных материалов необходимо предварительно установить заданное значение контактного сопротивлени , а эта операци japc . таточнЬ трудоемка , состо ние же поsepXHOC n материала, разброс толщин отдельных элементов, непосто нство усили сжати существенно сказываютс в конечном итоге на качестве, соединени . In addition, for each type of package with different geometrical parameters and from different materials, it is necessary to preset the specified value of the contact resistance, and this operation japc. It is laborious, the condition of separaXHOC n material, the thickness variation of individual elements, the inadequacy of compressive force significantly affect the quality of the connection.

Цель изобретени - повышение производи ельности и качества сварных ;Соединений.The purpose of the invention is to increase the productivity and quality of welded joints.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу контактной точечной сварки, при котором в зону контакта ввод т ультразвуковые колебани , непрерывно измер ют контактно сопротивление и пропускают импульс сварочного тока, импульс сварочного тока включают в конце заданного интервала времени, в течение которого изменение величины контактного со (Противлени не выходит за пределы установленных границ, а величину сварочного тока корректируют в зависимости от установившегос значени контактного сопротивлени .This goal is achieved by the fact that, according to the method of resistance spot welding, in which ultrasonic vibrations are introduced into the contact zone, the contact resistance is continuously measured and a welding current pulse is transmitted, the welding current pulse is switched on at the end of a predetermined time interval, during which (The resistance does not exceed the limits set, and the welding current is adjusted depending on the steady-state value of the contact resistance.

В устройстве дл осуществлени способа,содержащем сварочную машину, а.кустическую систему, блок из мере- ни сопротивлений и блок управлени с ключом, блок управлени снабжен генератором импульсов, счетчиком импульсов, аналоговым запоминающим элементом и дифференциальным устройством сравнени при этрм один из входов дифференциального устройства сравнени соединен с выходом блока измерени сопротивлени непосред- ; ственко, второй вход св зан с выхо-, дом блока измерений сопротивлений через ключ тока и аналоговый запоминающий элемент, а выход дифференциального устройства сравнени соединен посредством обратной рв зи с входгши ключа тока и счетчи:ка импульсов , вход которого св зан с выходом генератора импульсов.In an apparatus for carrying out the method, comprising a welding machine, and a acoustic system, a resistance measure unit and a control unit with a key, the control unit is provided with a pulse generator, a pulse counter, an analog storage element and a differential comparison device when etrm is one of the inputs of the differential device comparison is connected to the output of the resistance measurement unit directly; Likewise, the second input is connected to the output of the resistance measurement unit through a current switch and an analog storage element, and the output of the differential comparator is connected via feedback from the current switch input and counter: pulses, the input of which is connected to the output of the pulse generator .

Эффективность изобретени обусловлена тем, что дл каждой конкретной сварной точки, независимо от материала и толщины деталей/ а также от приложенного усили сжати , оптимизируетс величина контактного сопро тивлени и момент включени сварочного тока. Дл обеспечени высокого качества сварки предусмотрена корре тировка тока в зависимости от установившегос контактного сопротивлени . Изобретение дает возможность гибкого управлени процессом сварки и позвол ет осуществл ть автоматическое включение и корректировку .сварочного тока. Производительность процесса повышаетс за счет оптимизации длительности ультразвуковой обработки соединени перед сваркой. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 график изменени сопротивлени при ультразвуковой обработке деталей; на фиг. 3 - циклограмма работы устройства . способ реализуетс с помощью уст ройства, содержащего акустическую систему 1, верхний электрод 2, свариваемые детали 3, блок 4 измерени сопротивлени , выход которого св зан с ключoм 5 тОка, дифференциальным устройством 6 сравнени и прерывателем 7 сварочного тока, ана логовый запоминающий элемент 8, поро говый элемент 9, св занный со счетчиком 10 импульсов, генератор 11 им . пульсов, блок 12 уставок, устройство 13 сравнени и сварочную машину 14. Элементы 5-13 образуют в совокупности блок управлени . Способ осуществл етс следующим образом. После прижати верхним электродом 2 свариваемое деталей 3, в зону сварки с помощью акустической системы 1 подаютс ультразвуковые колебани . Одновременно с включением ультразвукового генератора включаетс блок .4 измерени сопротивлений, с выхода которого сигнал, пропор .циональный текущему значению контактного сопротивлени , поступает на входы ключа 5 и дифференциального устройства 6 сравнени . Если текутций сигнал, поступающий с блока 4, и сигнал, хран щийс в аналоговом , запоминающем элементе 8 от предыдущего записи, отличаютс на величину, меньшую, чем установленные границы срабатывани в пороговом элементе 9, то импульсы с генератора 11 поступают на счетчик 10, который их суммирует. При совпадении числа импульсов на счетчике 10 с чпслсм И1 шульсов, заданным блоком 12 уставок, устройство 13 сравнени выдает сигнал на включение сварочного тока, который поступает на преры (ватель 7. Кроме того, на прерыватель :7 подаетс сигнал с выхода блока 4-ИЗмерени сопротивлений, .пропор:Циональнь1й установившемус значениюконтактного сопротивлени , по величине которого производитс корректировка сварочного тока. Если при счете импульсов срабатывает пороговый элемент 9, то своим выходом от открывает ключ 5 и записывает новое значение входной величины в .аналоговый запоминающий элемент 8 и одновременно устанавливают в О значение счетчика 10 импульсов. При этом система занимает исходное положение. Сигнал начала сварки выдаетс лишь в том случае, когда значение величины сигнала на входе дифференциального устройства б сравнени не измен етс более, чем на величину, определенную границами срабатывани порогового элемента 9 в течение интервала времени,заданного блоком 12 уставок. При подготовке соединени к сварке путем введени ультразвуковых колебаний в межэлектродную зону происходит неравномерное уменьшение контактного сопротивлени R в сторону уменьшени . При этом, в отдельHbie промежутки времени ), может наблюдатьс некотора стабилизаци контактного сопротивлени k г что влечет за собой увеличение вре-. мени срабатывани порогового элемена 9 и увеличение суммы импульсовМ на счетчике 10. Однако затем следует «дальнейшее уменьшение величины RX поэтому блок управлени не выдает сигнал начала сварки по истечении этих промежутков времени. Если задаетс интервал времени t J(Y) , длительность которого заведомо больше, чем длительность интервалов-Ь , -Ьд , Ъэ) , то по истечении этого заданного интервала можно утверждать, что значение окончательно стабилизируетс и соединение готово к сварке. При окончательной стабилизации сопротивлени могут быть лишь незначительные отклонени от установившегос значени Rj на величину, не превышающую &R|{ . Эти отклонени заранее учитывгиотс в пороговом элементе 9. Установлено, что при введении в зону контакта ультразвуковых колебаний высокой интенсивности величина Д R не превьвааёт: дл алюминиевых сплавов 5-8 мкОм, дл стали 10 15 мкОм. В конце заданного интервала времени -Ь д-автоматическй включаетс сварочный ток, величина которого корректируетс в зависимости от уста новившегос значени контактного сопротивлени . Способ и устройство опробованы при соединении образцов из материа ла Д16АТ в состо нии поставки. Сварка производилась на сварочной машине МТК-75, в комплект уставки которой входили ультразвуковой генератор титThe effectiveness of the invention is due to the fact that for each specific weld point, regardless of the material and thickness of the parts / as well as on the applied compressive force, the contact resistance and the instant of switching on the welding current are optimized. To ensure high quality welding, a current correction is provided depending on the steady-state contact resistance. The invention allows flexible control of the welding process and allows automatic switching on and adjustment of the welding current. The productivity of the process is increased by optimizing the duration of the ultrasonic treatment of the joint before welding. FIG. 1 shows the scheme of the proposed device; in FIG. 2 is a plot of resistance changes in the ultrasonic treatment of parts; in fig. 3 - cyclogram of the device. The method is implemented with the help of the device containing the acoustic system 1, the upper electrode 2, the parts to be welded 3, the resistance measurement unit 4, the output of which is connected to the 5-TOC key, the differential comparison device 6 and the welding current interrupter 7, analogue storage element 8, the threshold element 9 associated with the counter 10 pulses, the generator 11 to them. pulses, a setpoint block 12, a comparison device 13 and a welding machine 14. Elements 5-13 together form a control unit. The method is carried out as follows. After pressing the welded parts 3 by the upper electrode 2, ultrasonic vibrations are supplied to the welding zone by means of the acoustic system 1. Simultaneously with the inclusion of the ultrasonic generator, a resistance measuring unit .4 is turned on, from the output of which the signal, proportional to the current value of the contact resistance, is fed to the inputs of the key 5 and the differential comparison device 6. If the current signal coming from block 4 and the signal stored in the analog storage element 8 from the previous record differ by less than the set response limits in the threshold element 9, then the pulses from the generator 11 go to counter 10, which summarizes them. When the number of pulses on the counter 10 coincides with cpsm I1 of the pulses given by the block 12 of settings, the comparator 13 generates a signal to turn on the welding current, which goes to the interrupter (transmitter 7). In addition, the interrupter: 7 is given a signal from the output of unit 4 resistance, prop: Zionalny steady-state value of contact resistance, according to which the welding current is corrected. If the threshold element 9 is triggered by pulse counting, then the output from opens key 5 and records the new value The input value in the analog storage element 8 simultaneously sets the value of the pulse counter 10. The system takes the initial position. The start welding signal is output only when the value of the signal at the input of the differential device b comparison does not change more than by the value determined by the limits of operation of the threshold element 9 during the time interval specified by the block 12 of settings. When preparing the joint for welding by introducing ultrasonic vibrations into the interelectrode zone, an uneven decrease in the contact resistance R in the direction of reduction occurs. At the same time, in separate time intervals), some stabilization of the contact resistance k g can be observed, which entails an increase in time. The operation of the threshold element 9 and the increase in the sum of pulses M at the counter 10. However, then follows a "further decrease in the RX value, therefore, the control unit does not give a signal to start welding at the end of these time intervals. If the time interval t J (Y) is specified, the duration of which is known to be longer than the duration of the intervals-b, -bd, b), after this specified interval has elapsed, it can be argued that the value is finally stabilized and the joint is ready for welding. With the final stabilization of the resistance, there can be only minor deviations from the steady state value of Rj by an amount not exceeding & R | {. These deviations in advance are taken into account in the threshold element 9. It has been established that when high-intensity ultrasonic vibrations are introduced into the contact zone, the value of D R does not exceed: for aluminum alloys, 5–8 µOhm, for steel, 10–15 µOhm. At the end of a predetermined time interval —Ld, the welding current is switched on automatically, the value of which is corrected depending on the established value of the contact resistance. The method and device were tested when connecting samples from material D16AT in the delivery condition. Welding was carried out on the welding machine MTK-75, the set of which set included an ultrasonic generator tit

па УЭГ-1-4 и магнитострикционный преобразователь типа ПМС-15А-18 с частотой колебаний 18,5 кГц.PA UEG-1-4 and magnetostriction converter type PMS-15A-18 with an oscillation frequency of 18.5 kHz.

При сварке этгшонных образцов толщиной 1 г 0-1,0 мм в зону контакта вводили-продольные ультразвуковые колебани в течение всего цикла сварки.When welding etching samples with a thickness of 1 g 0-1.0 mm, longitudinal ultrasonic vibrations were introduced into the contact zone during the entire welding cycle.

В таблице приведены основные рараметры режима сварки. , Поскольку длительность промежуточных интервалов, в течение которых величина f, может временно сГгабиЛ Гзироватьс , достаточно мала в сравнении с общим вр гменем обработки соединени и не превышает 0,,2 с заданный или контрольный интервал времени должен быть ilo возможностиThe table shows the main parameters of the welding mode. Since the duration of intermediate intervals, during which the value of f, can temporarily increase, is quite small in comparison with the total processing time of the compound and does not exceed 0,, 2 s, the specified or control time interval should be possible

5 минимизирован и удовлетвор ть условию 0,2 с.5 is minimized and satisfy the condition of 0.2 s.

Использование изобретени , в сравнении с известными способами, обеспечивает повышение производительностиThe use of the invention, in comparison with known methods, provides improved performance.

10 за счет оптимизации длительности цикла , а также повышение качества сварных соединений в массовом производстве .10 by optimizing the cycle time, as well as improving the quality of welded joints in mass production.

Claims

1. The method of contact spot welding, in which ultrasonic vibrations are introduced into the contact zone, the contact resistance is continuously measured and the welding current pulse is transmitted, so that in order to increase the productivity and quality svarjHux compounds include welding current pulse at the end of a predetermined time interval during which the change in the contact resistance does not go beyond ¹ INSTALLS tanovlenii boundaries, and the welding current is adjusted depending on the values established Ia contact resistance.

2. A device for implementing the method according to π. 1, comprising a welding machine, an acoustic system, a resistance measurement flea, and a control unit with current keys, which includes the fact that the control unit is equipped with a generator :-.

a pulse counter, a pulse counter, an analog memory element and a differential comparison device, while one of the inputs of the differential comparison device is directly connected to the output of the resistance measurement unit, the second input is connected to the output of the resistance measurement unit through a current key and an analog storage element, and the output of the differential device The comparison is connected by feedback to the inputs of the key, current and (pulse counter, the input of which is connected to the output of the pulse generator.