SU1743762A1 - Способ контактной стыковой сварки оплавлением - Google Patents

Abstract

Использование: при изготовлении ответственных деталей контактной сваркой оплавлением. Сущность изобретени : перед сваркой задают эталонное изменение сварочного тока (СТ). а в процессе сварки измер ют фактическое его значение. Скорость перемещени  подвижного токоподвода в каждый момент измен ют в зависимости от разности фактического и эталонного значений СТ. Эталонное изменение СТ задают в функции от времени оплавлени  или от перемещени  подвижного зажима. Задают пороговое значение СТ, а также верхнее и нижнее граничные его значени . При выходе величины СТ за эти значени  изделие бракуют. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при сварке ответственных деталей контактной сваркой оплавлением, например изделий замкнутого контура (звеньев цепей, колец и т.д.).

Известен способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором скорость оплавлени  задают равной скорости перемещени  подвижного элемента машины и воздействуют на нее по сигналу рассогласовани  между фактическим перемещением подвижного элемента и эталонным, кото- рыйгзадают как функцию от времени сварки. Кроме того, задают верхнее пороговое значение сварочного тока и при превышении его значени  фактическим сварочным током останавливают подвижный элемент машины .

Недостатками способа  вл ютс  нестабильность качества сварки и недостаточна  производительность Объ сн етс  это тем,

что дл  стабильного качества сварки необходимо исключить резкие падени  сварочного тока, а в данном способе исключены только его скачки. При этом предотвращение скачков тока обеспечиваетс  остановкой подвижного элемента, что снижает производительность процесса сварки. Кроме того, способ не предусматривает отбраковку некачественной сварки.

Известен способ, при котором скорость оплавлени  задают равной скорости перемещени  подвижного элемента машины и воздействуют на нее обратной отрицательной св зью по сварочному току, а в процессе сварки осуществл ют стадии оплавлени , осадки под током и осадки без тока. При этом по мере нагрева свариваемых деталей уменьшают воздействие обратной отрицательной св зи. Данный способ позвол ет обеспечить режим сварки, близкий к оптимальному , и обеспечить достаточно высокую производительность и качество сварки.

сл

С

х| 4 GJ VI О Ю

Однако этот способ имеет р д существенных недостатков. Так, уменьшение в процессе сварки воздействи  обратной св зи приводит к соответствующему снижению точности регулировани . Выбор в качестве основного регулируемого параметра величины обратной св зи по току существенно затрудн ет подбор режима сварки, так как требуетс  подобрать три параметра: скорость оплавлени , ток оплавлени  и величину уменьшени  обратной св зи по току. Поскольку обратна  св зь по току использу- ест  дл  задани  скорости оплавлени  и глубина обратной св зи в процессе сварки выбираетс  из условий получени  требуе- мой скорости, существенно снижаетс  эффективность действи  обратной св зи при отработке внешних возмущений - различи  в геометрии деталей, качестве подготовки стыка, динамических изменений скорости и т.п. В результате указанных причин наблюдаетс  недостаточна  стабильность и качество сварки, а также недостаточна  п роизводител ьность.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние стабильности и качества, уменьшение времени сварки и снижение энергоемкости процесса сварки.

Дл  достижени  поставленной цели в

способе, при котором скорость оплавлени  30 лавлени  и сравнение их с фактическим тоПри этом основные параметры процесса оплавлени  (начальные значени  скорости и тока оплавлени , закон изменени  эталонного тока оплавлени , а также пороговое значение тока осадки) определ ютс  экспериментально в зависимости от материала , сечени  и размеров свариваемых изделий .

Положительный эффект достигаетс  тем, что в предлагаемом способе фактический ток оплавлени  поддерживаетс  равным эталонному значению путем изменени  скорости перемещени  подвижного элемента, что обеспечивает стабильность процесса оплавлени , его качество и производительность, так как эталонные значени  тока по времени (пути) получены при отработке оптимальных сварочных режимов с учетом максимальной производительности .

Задание эталонного значени  тока оплавлени  в функции от времени или перемещени  позвол ет найти оптимальный режим сварки как по качеству, так и по производительности и воспроизводить его в процессе серийного производства .

Задание верхнего и нижнего граничных значений тока оплавлени  в процессе оп

задают равной скорости перемещени  подвижного элемента машины и воздействуют на нее обратной отрицательной св зью по сварочному току, задают эталонное значение тока оплавлени  в процессе сварки, а воздействие отрицательной обратной св зи на скорость перемещени  подвижного элемента осуществл ют по сигналу рассогласовани  между эталонным и фактическим значени ми сварочного тока. При этом эта- лонное изменение тока оплавлени  задают в функции от времени или в функции от перемещени  подвижного элемента машины .

Задают пороговое значение тока осад- ки (loc), а врем  осадки под током отсчитывают с момента достижени  фактическим током осадки значени  порогового тока осадки.

Кроме того, задают верхнее и нижнее граничные значени  тока оплавлени  и сравнивают их с фактическим током оплавлени , причем при значени х тока оплавлени , выход щих за заданные пределы граничных величин, изделие бракуют.

В процессе оплавлени  измер ют напр жение сети и в соответствии с его изменением корректируют эталонное изменение тока оплавлени .

ком оплавлени  позвол ет в случае выхода фактического тока за пределы заданных граничных значений фиксировать брак при сварке.

Корректировка эталонного изменени  тока оплавлени  в соответствии с изменени- ем напр жени  сети позвол ет стабилизировать процесс оплавлени  и повысить качество сварки за счет поддержани  заданного закона изменени  тока оплавлени  при колебани х напр жени  сети.

В св зи с тем, что ток оплавлени  не пропорционален напр жению из-за наличи  искрового промежутка, при изменении напр жени  сети дол  тока оплавлени  в общем токе, представл ющем собой сумму токов оплавлени  и тока шунтировани  по спинке звена, будет мен тьс . Поэтому дл  поддержани  заданного закона изменени  тока оплавлени  при изменени х напр жени  сети в зависимости от изменени  напр жени  сети необходимо измен ть суммарный ток. Таким образом, крива  эталонного тока оплавлени  при уменьшении напр жени  должна параллельно сдвигатьс  в сторону больших токов, а при увеличении - меньших токов относительно кривой при номинальном напр жении.

На чертеже представлен график сварки.

Крива  на чертеже показывает закон изменени  эталонного значени  тока оплавлени  в зависимости от времени (пути). На кривой также показаны предварительный прерывистый подогрев и осадка.

Пример. Сварка звеньев цепей, в частности калибра 18 х 64 из стали 23Г2А, проводилась на опытном образце цепесва- рочного комплекса типа КСЦО-1201.

Основными узлами комплекса  вл ют- с :

станина, на которой собраны все узлы комплекса;

неподвижный и подвижный зажимы дл  размещени  и удержани  звена при сварке, а также дл  перемещени  одного из стыков звена при подогреве, оплавлении и осадке, состо щие из силовых зажимов и токопрд- вод щих прижимов;

сварочный трансформатор;

механизм автоматический подачи звеньев цепи в зажимы;

механизм дл  удалени  грата после сварки;

гидравлический привод перемещени  подвижного зажима, включающий насосную станцию типа Г48-44, систему распределителей потоков, гидроцилиндров, быстродействующий дросселирующий гидрораспределитель с электроуправлением типа С-100 х 20;

электронный блок управлени  работой дросселирующего гидрораспределител  типа БУГ-02;

регул тор сварки микропроцессорный типа РСМ-401, реализующий алгоритм управлени  гидравлическим приводом в соответствии с предлагаемым способом;

датчик сварочного тока, установленный во вторичном контуре комплекса и отража- ющий фактическое значение сварочного тока в процессе сварки;

тиристорный контактор;

шкаф электроуправлени .

После заправки цепи в механизм под- ачи и нажати  на кнопку Пуск все операции (подача звена в зажимы, зажатие зажимами и токоподвод щими прижимами, сварка, включающа  прерывистый подогрев , оплавление и осадка под током и без тока, удаление грата), а также повторение всех этих операций происходит автоматически .

После нажати  кнопки Пуск происходит зажатие звена. Торцы звена разомкну- ты, включаетс  ток, который протекает только через спинку звена, разогрева  ее в течение заданного времени t1 (фиг.1). По истечении этой выдержки времени подвижный зажим гидроцилиндром подаетс  вперед по направлению к неподвижному, торцы звена соприкасаютс  с заданным усилием . При достижении заданного программой значени  тока подогрева Опод) сигнал с датчика тока через выдержку t2 выдает команду на реверс электроуправл емого дросселирующего гидрораспределител  С-100 х 20. При этом подвижный зажим перемещаетс  назад. Как только в стыке по вл етс  зазор, ток уменьшаетс  до величин тока шунтировани  (ш). Врем  движени  назад регулируетс  выдержкой времени t3, по истечении которой подвижный зажим останавливаетс  на врем  выдержки t4. При этом тепло в стыке распростран етс  вглубь свариваемых торцов звена. После окончани  t4 процесс повтор етс .

В процессе подогрева скорости движени  подвижного зажима вперед и назад независимы и определ ютс  величиной напр жени , подаваемого на дросселирующий гидрораспределитель с электроуправлением С-100х20.

Параметры процесса подогрева: ток и врем  разогрева спинки звена, врем  выдержки под током и без тока, а также число циклов подогрева - определ етс  экспериментально в зависимости от материала, сечени  и размеров звена.

После заданного программой числа прерывистых подогревов торцов звена выдаетс  команда на движение подвижного зажима вперед с начальной скоростью, обеспечивающей зав зывание процесса оплавлени .

В дальнейшем процесс оплавлени  задаетс  эталонной кривой тока оплавлени . Закон изменени  тока оплавлени  в комплексе КСЦО-1201 задаетс  в функции от времени . Начальные скорость и ток оплавлени , а также закон изменени  тока определ ютс  экспериментально в зависимости от материала и площади свариваемого сечени .

В процессе оплавлени  с помощью датчика тока измер етс  фактическое значение тока оплавлени , при отклонении от эталонного значени  его величина корректируетс  изменением скорости движени  подвижного зажима путем изменени  напр жени , подаваемого на дросселирующий гидрорас- пределитель с электроуправлением.

Поскольку дл  получени  качественной сварки в процессе оплавлени  не допускаетс  нарушение непрерывности процесса, задаютс  граничные значени  допустимых величин токов оплавлени . Выход за граничные значени  токов оплавлени  используетс  как сигнал о бракованном стыке. Оплавление завершаетс  осадкой. Команда

на начало осадки выдаетс  по сигналу от конечного выключател , после перемещени  подвижного зажима на заданную величину . Дл  дополнительного прогрева стыка в процессе осадки часть ее по времени t5 проходит под током, а часть за врем  t6 без тока,

В отличие от общеприн того способа отсчета времени осадки под током от момента выдачи команды на осадку, в предлагаемом способе отсчет времени осадки под током происходит от момента достижени  фактически тока осадки ((Inop.oc) заданного порогового значени .

Предлагаемый способ реализуетс  в комплексе КСЦО-1201 с помощью микропроцессорного регул тора сварки РСМ-401. На вход регул тора поступает сигнал с датчика тока и сигналы с датчиков, фиксирующих состо ние подвижных узлов машины, в том числе конечного выключател , задающего начало осадки. По программе, записанной в пам ти микропроцессорного устройства, регул тор в соответствии с за вленным алгоритмом управлени  преобразует входные сигналы в сигналы управлени  гидрораспределителем С-100 х 20, тири- сторным контактором и другими исполнительными устройствами комплекса.

Основные параметры режима сварки круглозвенных высокопрочных цепей калибром 18 х 64 мм из стали 23Г2А: Припуск на сварку, мм10

Припуск на оплавление, мм 5 Припуск на осадку, мм4,5

Скорость подачи вперед при подогреве, мм/с8

Скорость подачи назад при подогреве, мм/с6

Количество предварительных подогревов1-2

Скороть оплавлени  начальна , мм/с1.5

Скорость осадки, мм/с50

Пороговый уровень тока при подогреве, кА16

Врем  одного подогрева, с 0,3 Врем  реверса и паузы, с0,3

Выдержка осадки под током, с 0,1 Выдержка осадки без тока, с 0,2 Врем  сварки, с3,3

Ток оплавлени  начальный, кА 9 Ток оплавлени 

перед осадкой, кА11

Ток осадки, кА16,5

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами . Единственным параметром, задаваемым при выборе режима сварки,  вл етс  сварочный ток, скорость оплавлени  устанавливаетс  автоматически, что существенно упрощает подбор режима. Поскольку сварочный ток  вл етс  параметром, обеспечивающим энергетику

процесса, выбор его в качестве независимого параметра регулировани  позвол ет задавать любой закон его изменени , обеспечивающий оптимальную скорость оплавлени  дл  конкретного издели . Поскольку в предлагаемом способе обратна  св зь не определ ет величину регулируемых параметров, глубина обратной св зи выбираетс  только из условий устойчивости системы при оптимальной компенсации

внешних возмущающих действий, что обеспечивает высокую стабильность процесса и качество сварки.

Проведенные испытани  локазали, что предлагаемый способ сварки обеспечивает

стабильные процессы предварительного прерывистого подогрева, оплавлени , отбраковки деталей при нарушении заданных условий оплавлени  перед осадкой. Нар ду с получением соединений оптимального качества сокращаетс  врем  сварки с 5 с на серийно выпускаемом цепесварочном автомате типа АСГЦ-150-3 до 3,3 с, а следовательно , достигаетс  сокращение тепловыделени  и энергетических затрат,

повышаетс  производительность труда, обеспечиваетс  стабильно высокое качество сварки.

Claims (8)

1. Способ контактной стыковой сварки оплавлением, при котором свариваемые концы деталей подготавливают, детали зажимают в токопод-водах сварочной машины, один из которых - подвижный, а другой неподвижный , свариваемые концы оплавл ют , при этом скорость оплавлени  задают равной скорости перемещени  подвижного токоподвода, воздействуют на скорость перемещени  обратной отрицательной

св зью по току оплавлени , и осаживают, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварного соединени  вследствие предотвращени  образовани  дефектов, уменьшени  разброса и повышени  среднего уровн  значений механических свойств и экономичности способа вследствие уменьшени  времени оплавлени , расхода свариваемого металла и электроэнергии , перед оплавлением задают

изменение эталонной величины тока оплавлени  на все врем  оплавлени , измер ют фактическую величину тока оплавлени  и воздействуют на скорость перемещени  подвижного токоподвода обратной отрица- тельной св зью по разности фактической и

эталонной величин тока оплавлени  в каждый момент оплавлени .

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем. что изменение эталонной величины тока оплавлени  задают в функции от времени оплавлени .

3.Способ по п.1,отличающийс  тем, что изменение эталонной величины тока оплавлени  задают в функции от перемещени  подвижного токоподвода.

4.Способ по пп.1-3. отличающий- с   тем, что при оплавлении измер ют напр жение сети и в соответствии с изменением напр жени  дополнительно измен ют эталонную величину тока оплавлени .

5.Способ по пп.1-4, отличающий- с   тем, что перед оплавлением задают изменение минимальной и максимальной величин тока оплавлени  на все врем  оплавлени , после оплавлени  фактические

Wno3

tt

J2.

jjrU

величины тока оплавлени  сравнивают с минимальными и максимальными величинами тока оплавлени  и при выходе первых за пределы последних изделие бракуют.

6.Способ по п.5, отличающийс  тем, что изменение минимальной и максимальной величин тока оплавлени  задают в функции от времени оплавлени ,

7.Способ по п.5, отличающийс  тем, что изменение минимальной и максимальной величин тока оплавлени  задают в функции от перемещени  подвижного токоподвода .

8.Способ по пп.1-7, отличающий- с   тем, что свариваемые концы деталей осаживают под током и без тока, при этом задают пороговую величину тока осадки и врем  осадки под током отсчитывают с момента достижени  током осадки пороговой величины.

A

tl

шВрн