SU872095A1 - Способ регулировани сварочного процесса - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам регулирования параметров режима сварочного процесса, преимущественно при дуговой сварке, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства. ⁵

В химическом, энергетическом машиностроении , в судостроении и других отраслях народного хозяйства при изготовлении ответственных конструкций предъявляются повышенные требования к качеству сварных соединений. Одними из основных контролируемых параметров сварного шва являются его геомет*рическйе размеры, которые, в свою очередь, определяются размерами сварочной ванны. Поэтому очень важно в процессе сварки поддерживать размеры сварочной ванны постоянными в заданных пределах. Гарантированное и ста- _м бильиое качественное проплавление можно получить при использовании систем автоматического регулирования проплавления, при которых параметры режима сварки регулируют по сигналу о реальных значениях размеров проплавления .

Известен ультразвуковым способ измерения толщины, при котором в качестве ультразвуковых колебаний используют поверхностные волны и на их пути устанавливают акустическое препятствие [1 ].

Недостатком этого способа является то, что отсутствует операция регулирования в процессе сварки, а также необходимость установки дополнительного акустического препятствия усложняет измерения.

Известен способ автоматического регулирования процесса точечной сварки при котором сварочный ток изменяют в прямопропорциональной зависимости от величины акустической проводимости зоны сварки [2

Недостатком данного способа является также невысокая точность регулирования формы сварочной ванны, так мости зоны сварки; 0 - толщина свариваемого изделия;

На фиг. 3 обозначено: Ъ-щд- время задержки ульразвукового сигнала; 1» измеряемый размер (ширина) сварочной ванны 5;Ь^Ь₂,1^ произвольные величины размеров(ширины) сварочной ванны 5 и соответствующее им время задержки ультразвукового сигнала.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Между сварочной горелкой 1 и свариваемым металлом 4 возбуждают дугу 6. Тепловая энергия, выделяемая при горении дуги 6, расплавляет металл 4,образуя сварочную ванну 5. От дефектоскопа 10 через ультразвуковой датчик 7 в свариваемое изделие 4 вводят объемные ультразвуковые колебания, направленные в зону сварочной ванны 5, которые принимает ультразвуковой 'Датчик 8, получая сигнал об акустической проводимости зоны сварки.

Сигнал акустической проводимости, 'амплитуда А которого несет информацию о глубине проплавления И ( фиг. 2), поступает в дефектоскоп 10 и фиксируется на экране электроннолучевой трубки. Ультразвуковой датчик 9 возбуждает на изделии 4 поверхностные ультразвуковые колебания, акустическая ось которых проходит через ось источника тепла, и принимает отраженные от краев сварочной ванны 5 ультразвуковые колебания. Время задержки поверхностных ультразвуковых колебаний несет информацию о размере Ь сварочной ванны 5 в измеряемом сечении (фиг.З). Сигналы поступают также в дефектоскоп 10 и фиксируются на экране. С дефектоскопа 10 оба сигнала поступают в дешифратор 11, в котором сигнал о времени задержки преобразуется в амплитудный сигнал. В блоке 12 памяти задается закон изменения сигналов, соответствующий определенным значениям размеров сварочной ванны 5. При отклонении измеренных размеров от заданных пороговое устройство 13 вырабатывает сигнал на изменение параметров режима, который поступает в блок 2 регулирования параметров режима. Блок 2 регулирования параметров режима изменяет параметS ры режима сварки до исчезновения сигнала рассогласования. Таким образом, располагая акустическую ось датчиков 7-9, проходящую через ось дуги,в секак способ позволяет измерять только глубину проплава.

Цель изобретения - повышение точности регулирования формы проплава, преимущественно при дуговой сварке. 5 Для достижения цели в предлагаемом способе регулирования сварочного процесса, при котором в изделие вводят . ультразвуковые колебания и параметры режима регулируют в зависимости от 10 изменения акустической проводимости сварочной ванны, дополнительно определяют размер сваррчной ванны по времени задержки ультразвукового сигнала в сечении, проходящем через акус- is тическую ось ультразвукового пучка и ось источника тепла, и параметры режима регулируют с учетом размера сварочной ванны, при этом ультразвуковые колебания вводят периодически с частотой не менее 2 V_cab , где ^св “ скорость сварки; - максимально возможный при данных режимах сварки раз-* мер сварочной ванны.

На фиг. 1 представлена блок-схема ₂₅ устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - график зависимости амплитуды сигнала акустической проводимости от глубины проплава свариваемого изделия; на фиг, 3 - график зависимости времени задержки ультразвукового сигнала и размеров ширины сварочной ванны.

Блок-схема состоит из сварочной горелки 1, соединенной через блок 2 регулирования параметров с минусовым полюсом источника питания 3, плюсовой полюс которого подключен к свариваемому изделию 4. Сварочная ванна 5, образованная сварочной дугой 6, озвучивается объемными ультразвуковыми ’ колебаниями, возбуждаемыми датчиком 7, которые принимаются датчиком 8. Датчик 9 излучает поверхностные ультразвуковые волны и принимает их после отражения от краев сварочной ванны 5, Датчики 7-9 соединены с дефектоскопом

10. Дефектоскоп 10 соединен с дешифратором 11, который.связан с блоком 12 памяти и пороговым устройством 13. Пороговое устройство 13 подключено к блоку 2 регулирования параметров.

На фиг. 2 обозначено: А - амплитуда сигнала акустической проводимости зоны сварки; Н -измеряема^ глубина проплава сйарочноЙ ванны Aj,

А₂ А^-произвольные величины глубины проплавления и соответствующие им амп· литуды сигнала акустической проводи5 чении, перпендикулярном направлению сварки, получаем информацию о двух параметрах сварочной ванны 5, а именно о глубине проплава и ширине. А так как ширина и глубина сварочной 5 ванны 5 в данном сечении максимальны и, в свою очередь, определяют ширину и глубину сварного шва, то одновременное измерение и регулирование указанных параметров сварочной ванны 5 to позволяет получать шов постоянных размеров в запанных. препелах.Рас-< положение акустической оси датчиков в указанном сечении позволяет получать сигналы с максимальной чувствитель- is ностью, точностью, и с высокой достоверностью.

Периодичность контроля указанных геометрических параметров сварочной ванны 5 с частотой 2Усв)Ь обусловле- 20 но временем существования сварочной ванны L/Vcb , за которое сварочная ванна переместится в новое положение. При меньшей частоте измерения размеров сварочной ванны возможно резкое 25 снижение качества сварного шва при наличии различных возмущений в процессе сварки.

Помимо регулирования формы сварочной ванны системой автоматического регулирования ( САР), предлагаемый ³⁰ способ можно осуществить при управлении процессом сварки вручную. Это можно сделать следующим образом. При сварке на экране дефектоскопа визуально наблюдают за амплитудой сигнала ³⁵ поверхностных ультразвуковых колебаний и за временем задержки поверхностных ультразвуковых колебаний и изменяют параметры режима таким образом, чтобы выдержать эти сигналы в ⁴⁰ установленных пределах, соответствующих заданным размерам сварочной ванны.

Длительность паузы '2,5 с

Длина дуги 3,0 мм

Диаметр вольфрамового электрода 3,0 мм

Угол заточки электрода 30°

Диаметр притупления 0,5-0,6мм

Расход аргона 5 л/мин

Предварительно осуществляют импульсную сварку, добиваясь заданных размеров формы шва, и фиксирует амплитуду сигнала объемных ультразвуковых колебаний и время задержки поверхностных ультразвуковых колебаний. Выход дефектоскопа соединяют с пороговым устройством (триггером^ значение порога срабатывания которого устанавливают равным фиксированной предварительно амплитуде и времени задержки ультразвуковых датчиков.При совпадении сигналов триггер срабатывает подавая команду на отключение сварочного тока.

Таким образом поддерживают постоянными размеры сварочной ванны, и, соответственно, размеры сварного шва в процессе сварки.

Предлагаемый способ регулирования сварочного процесса позволяет регулировать размеры шва в процессе сварки и поддерживать их в строго заданных пределах.

Способ позволяет также разработать системы автоматического регулирования размеров сварочной ванны при других способах сварки, дает возможность 'получать размеры сварных швов в заданных пределах, что исключает ряд операций по контролю сварных швов и исправлении брака, а это, в свою очередь, значительно снижает затраты.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 567951, кл. G 01 В 17/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР , кл. В 23 К 29/11, 1968

(прототип).

v

в7«095

4 4

uXf