SU1558606A1 - Способ контрол процесса осадки контактной стыковой сварки оплавлением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке и может быть использовано при контактной стыковой сварке оплавлением деталей с развитым сечением. Цель изобретени  - повышение качества сварного соединени  за счет повышени  точности контрол  параметров процесса осадки. Задают оптимальное значение скорости перемещени  подвижной станины машины в момент, когда втора  производна  перемещени  отлична от нул . В этот же момент измер ют фактическое значение скорости и сравнивают его с заданным. По результатам сравнени  суд т о наличии дефекта. Задают общий припуск на осадку. Общее врем  осадки разбивают на отдельные интервалы, длительность которых выбирают в зависимости от максимальной скорости осадки. Дл  каждого интервала времени задают оптимальное приращение припуска осадки. Измер ют текущее значение припуска осадки в каждом интервале времени, сравнивают его с заданным оптимальным значением и по результатам сравнени  суд т о соответствии текущих значений скорости заданным оптимальным значени м на прот жении всего процесса осадки. В процессе образовани  сварного соединени  при контактной стыковой сварке осадка  вл етс  наиболее ответственным этапом с точки зрени  обеспечени  качественного формировани  соединени . При достоверном контроле основных параметров процесса осадки, которыми  вл ютс  величина припуска и скорость осадки на всех ее этапах, однозначно суд т о качестве сварного соединени . 3 ил. 4 табл.

Description

Изобретение относитс  к сварке и &ожет быть использовано при контактной стыковой сварке оплавлением деталей с развитым сечением.

Цель изобретени  - повышение качества сварного соединени  гза счет повышени  точности контрол  параметров процесса осадки.

На фиг. 1 представлена диаграмма моделей изменени  скорости перемещени  подвижной станины в процессе осадки; на Ъиг. 2 - структурна  блок- схема устройства дл  реализации предлагаемого способа; на фиг. 3 - графики изменени  скорости в процессе осадки при оптимальных услови х.

31558606

На диаграмме (фиг. 1) обозначены: - скорость осадки, мм/с; L - приск на осадку, мм; AL - приращение ипуска, мм; t - длительность осадв т м ти ти л л о о с пл д н

ки, с; kt, - &th - дискреты интерваа п - мгновенлов времени, с; а

ные значени  скорости; 1 - оптимальна  крива  изменени  скорости осадки; 2 - крива  изменени  скорости осадки JQ при проскальзывании деталей в зажимных губках; 3 - крива  изменени  скорости осадки при недостаточном припуске на осадку; I этап - переходв зоне соединени  не понизилась ниже температуры плавлени , при которой металл тер ет свойства жидкотекучес- ти. На третьем этапе происходит пластическа  деформаци  свариваемых деталей , при которой выравниваютс  наиболее глубокие кратеры и разрушаютс  оставшиес  окисные пленки. Скорость осадки на третьем этапе определ етс  величиной сопротивлени  металла пластической деформации. Значение данного сопротивлени  дл  определенного типа металла зависит от темпе

ной процесс в начале осадки; II этап J5 ратуры его нагрева,

движение подвижной станины с посто нной скоростью; III этап - пластическа  деформаци  торцов свариваемых деталей.

Графики изменени  скорости в процессе осадки при оптимальных услови х (фиг. 3) представл ют оптимальную модель изменени  скорости подвижной станины. График 1 соответствует оптимальной модели осадки дл  черных металлов, скорость осадки которых сравнительно невелика (50 мм/с), график 2 соответствует оптимальной модели дл  алюминиевых сплавов, у которых скорость осадки достигает

300 мм/с.

Формирование оптимально модели

процесса осадки производитс  путем задани  оптимального значени  скорости перемещени  на всех этапах осадки и приращени  припуска осадки в определенном интервале времени осадки

Весь процесс осадки условно можно разделить на три этапа (фиг. 1), каждый , из которых  вл етс  определ ющим дл  качественного формировани  соединени  и предъ вл ет конкретные требовани  к значению скорости осадки .

На первом этапе (фиг. 1) происходит закрытие искрового промежутка между свариваемыми детал ми. Скорост на этом этапе осадки должна быть достаточно большой, чтобы предотвратить распространение окислени  расплавленного металла и образование окисных пленок. Аналогичны требовани  к скорости и на втором этапе. Здесь происходит вытеснение из зоны соединени  расплавленного металла и окислов, а также выравнивание кратеров , образующихс  в результате взрыва элементарных контактов. Ско- рость на этом этапе должна быть достаточной , чтобы температура металла

0

0

5

Исход  из указанных требований, весь процесс осадки разбиваетс  на отдельные интервалы и в каждом интервале задаетс  оптимальное мгновенное значение скорости осадки и приращение припуска.

При изменении параметров осадки, в процессе контрол , общее врем  осад- ки разбиваетс  на отдельные интервалы &t,...utM (фиг. 1), Дискретность разбиени  определ етс  по теореме Ко- тельникова, согласно которой

t 1/f,(1)

где f - частота следовани  импульсов датчика перемещени .

Форма моделей (фиг. 3), обусловленна  различной пластичностью алюмини  и стали, различна. Так, задний фронт графика 2 мало чем отличаетс  от переднего, в то же врем  на графике 1 он существенно длиннее.

Интервалы времени определ ютс  максимальной скоростью осадки, при этом дл  стали it 1/50 20 mS, дл  алюмини  Дс 1/300 3,3 raS.

Мгновенное значение скорости осадки в течение определенного интервала времени вычисл ют по формуле

U AL/it,(2)

5 где V - скорость перемещени , мм/с; и L - приращение перемещени , мм;, it - интервал времени, с.

В каждом интервале времени it в 0 процессе контрол  производитс  измерение приращени  припуска осадки UL и сравнение его с заданной величиной. Если прираГщение припуска равно заданному на данном интервале времени, то 5 согласно (2) и скорость равна заданному значению, так как величина at посто нна. Таким образом, при измерении указанных параметров формируетс  реальна  модель процесса осадки, ко5

0

515

с оптимальной завыход т за предел

тора  сравниваетс  данной моделью.

Если отклонени  заданного допуска, стык бракуетс . Например, если скорость осадки при пластической деформации выше оптималной (крива  2, фиг. 1), значит велична сопротивлени  пластической деформации низка . Это говорит о том, что стык перегрет либо произошло проскалзывание деталей в зажимах и пластическа  деформаци  недостаточна. При этом сварное соединение некачественно , так как из-за отсутстви  доста- точной пластической деформации не происходит разрушени  оставшихс  в стыке окисных пленок и уплотнени  структуры металла в зоне сварки, что приводит к некачественному соедине- нию.

Если реальна  модель процесса осадки имела вид, показанный на кривой 3 (фиг. 1), то величина припуска осадки L меньше заданного. Это  вл етс  следствием либо недостаточного нагрева, либо неисправности привода осадки.

Одной из причин недостаточного нагрева может быть снижение рочной машины. Следовательно, предоставл етс  возможность контролировать такой важный параметр технического состо ни  машины. i

Устройство дл  реализации предла

гаемого способа (фиг. 2) состоит из датчика 1 скорости перемещени  импульсного типа, счетчика 2 импульсов датчика перемещени , задатчика 3, L блока 4 сравнени , блока 5 индикации, генератора 6 временных интервалов, счетчика 7 временных интервалов. Датчик 1 скорости перемещени  жестко соединен с подвижной станиной сварочной машины (не показана). При движении подвижной станины на выходе схемы датчика через каждый миллиметр формируетс  импульс. Выход датчика 1 соединен с входом счетчика 2 импульсов датчика 1 перемещени . Выход генератора 6 временньрс интервалов соединен с входом 9 задатчика 3 скорости и с входом счетчика 7 временных интервалов. Выходы счетчиков 2 и 7 подключены к входам 8 и 10 задат- чика 3 скорости, выходы которого соединены с входами блока 4 сравнени . Выход последнего соединен с входом блока 5 индикации.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 скорости перемещени  поступают импульсы на вход счетчика

2импульсов датчика перемещени . Каждый импульс соответствует 1 мм.

На выходе счетчика 2 импульсов датчика перемещени  формируетс  сигнал в двоично-дес тичном коде, значение которого соответствует пройденному пути, численно равному количеству поступивших импульсов с датчика 1. На вход счетчика 1 временных интервалов поступают импульсы с генератора 6 временных интервалов. kЧисло интервалов и их длительность устанавливаютс  в зависимости от скорости осадки, требуемой дл  данного свариваемого издели . На выходе счетчика 7 присутствует сигнал в двоично дес тичном коде, численно равный текущему времени с момента начала осадки.

Задатчик 3 скорости выполнен на ПЗУ, в котором записаны заданные оптимальные значени  параметров осадки С каждым очередным импульсом с генератора временных интервалов происходит считывание текущего значени  приращени  припуска осадки с выхода счетчика 2 и сравнение его с заданным оптимальным значением дл  данного интервала времени.

Если текущее значение припуска осадки равно заданному в данном интервале времени, значит скорость равна заданной согласно формуле (2). При этом на выходах 11 и 12 задатчика

3скорости и входах 13 и 14 блока 4

сравнени  сигналы равны нулю. Блок сравнени  выполнен по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Если на обоих входах этой схемы сигналы равны, что в данном случае свидетельствует о равенстве измеренных значений параметров процесса осадки заданным, то на выходе блока

4сравнени  сигнал равен нулю. Если сигналы на входах блока 4 сравнени  различны по уровню, то на его выходе по вл етс  сигнал логической единицы, свидетельствующий о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы . Этот факт фиксируетс  на блоке

5индикации, загораетс  индикатор Брак с указанием причины.

Испытани  способа контрол  процесса осадки контактной стыковой

сварки и устройства дл  его реализации проводились на сварочной машине К-355А при сварке рельсов типа Р-65.

Установленные оптимальные параметры режима сварки первой партии рельсов сведены в табл. 1.

Основные контролируемые параметры процесса осадки Loc - величина jg

Как видно из табл. 1, при контроле процесса осадки согласно предлагаемому способу и посредством устройства дл  его реализации не обнаружено отклонений от заданных допустимых I значений

При сварке второй партии рельсов технЪлогические параметры режима сварки преднамеренно установлены с превышением допустимых отклонений (табл. 3).

120 120 120

10 10 7

припуска на осадку, мм, Voc рость осацки, мм/с.

- скоДопустимые отклонени  указанных параметров (по требованию технологии сварки рельсов) Lflc ±2мм, VQC ±3 мм/с. При необходимости заданна  точность может быть установлена в пределах : 1 мм.

Таблица 1

Показани  блока индикации

Годен

25

Испытани  сваренных образцов первой партии рельсов проводились путем нагружени  зоны соединени  на специальном прессе.

. Результаты испытаний сведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Таким образом, промоделированы наиболее веро тные причины брака сварного соединени  при выходе параметров процесса осадки з  допустимые нормы.Таблица 3

Причина брака

Lot

эаД

Проскальзывание

V,

Voc

L

L

аД

г д

91558606

стыка 1 припуск на осадй матине выставлен 5 мм. троено на контроль приопуском Wi.2 мм. Сварка илась при низком усилии ривело к проскальзывазажимах в момент осадки, ом возрастает усилие,   фиксации деталей в сварки стыка 4 снижео привело к недопустизоны нагрева/и, как пуск на осадку ниже ени .

испытаний сваренных партии сведены в

с ка вр ст пр бр Ф

к ни зн ) 5 н

10

пр ст мо ск че ср о с со ти ки не но да ст щи пр ны об ск пр го ти пе це но дл пр ле зн мал ук

Т а- б л и ц а 4 20

Характер дефектов, обнаруженных при испытани х сваренных образцов, подтверждаетс  показани ми устройства дл  реализации предлагаемого способа .

Способ обеспечивает высокую точность измерени  и достоверность контрол  параметров процесса осадки благодар  цифровому методу обработки информации, при этом возможно сопр жение с микроЭВМ и другими средствами вычислительной техники.

К)

Claims (1)

1. Таким образом, предлагаемый способ гарантирует достоверную проверку качества сварных соединений, в то врем  как известные способы и устройства могут не фиксировать некоторые причины брака соединени , а также браковать годные стыки. Формула изобретени 

   Способ контрол  процесса осадки контактной стыковой сварки оплавлением , при котором задают оптимальное значение скорости перемегцени  подвиж- ной станины в моментл когда втора 

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   производна  перемещени  подвижной станины отлична от нул , в этот же момент измер ют фактическое значение скорости, сравнивают измеренное значение с заданным и по результатам сравнени  суд т о наличии те ектов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварного соединени  за счет повышени  точности контрол  параметров процесса осадки , задают оптимальную модель изменени  скорости перемещени  подвижной станции в процессе осадки по заданному оптимальному значению скорости перемещени , дл  чего задают общий припуск на осадку, а общее врем  процесса осадки разбивают на отдельные интервалы, длительность которых обратно пропорциональна максимальной скорости осадки, задают оптимальные приращени  припуска осадки дл  каждого интервала времени,,формируют фактическую модель изменени  скорости перемещени  подвижной станины в процессе осадки по заданному оптималь- ному значению скорости перемещени , дл  чего измер ют текущее значение приращени  осадки на каждом интервале времени, сравнивают измеренное значение приращени  с заданным оптимальным приращением и их несовпадение указывает на наличие дефекта.

   П

   909Я5Я1

   (Й/.J