Способ автоматического управления режимом высокочастотной сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) И 1) 3(51) В 23 К 13/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фее ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим. В.И.Ульянова(Ленина)(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 685461, кл, В 23 К 13/02, )976(54)(57)СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИпо авт.св. Р 685461, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения,дополнительно формируют сигнал, пропорциональный отклонению напряженности магнитного поля внутри трубнойзаготовки в ее сечении между индуктором и точкой схождения кромок отнапряженности магнитнога поля внутритрубной заготовки непосредственнов зоне индуктора,а затем суммируютего при получении управляющего сигналаа.Изобретение относится к высокочастотной сварке прямошовных труб и может быть использовано в трубной промышленности.По основному авт.св. 9 685461 известен способ автоматического уп равления режимом сварки, заключающийся в том, что режимом высокочастотной сварки управляют путем воздействия на мощность источника питания сигналом, являющимся суммой эталоннного 10 сигнала уровня мощности с сигналами, пропорциональными отклонению толщины и ширины штрипса, преобразованными в функцию от скорости. Способ учитывает изменение во времени толщины и ширины штрипса, а также скорости сварки Г 13.Однако отмечается недостаточно высокое качество сварки, поскольку при управлении режимом сварки не учитывается влияние дестабилизирую - щих факторов, связанных с биением сварочных и формовочных валков, а также с неравномерностью физических свойств штрипса по длине и ширине. Эти Факторы влияют на геометрию 25 трубной заготовки и мощность, выделяющуюся на ее кромках.Цель изобретения - повышение качества сварного соединения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления режимом высокочастотной сварки дополнительно формируют сигнал, пропорциональный отклонению напряженности магнитного З 5 полявнутри трубной заготовки в ее сечении между индуктором и точкой схождения кромок от напряженности магнитного поля внутри трубной заготовки непосредственно в зоне индуктора, а затем суммируют его при получении у Равляющего сигнала. В электромагнитной системе индуктор - трубная заготовка - магнитопровод всегда можно выделить магнит ный поток, проходящий через создаваемую кромками трубной заготовки Ч -образную щель и внутренний магнитопровод и замыкающийся во внешнем пространстве. Дрейф точки схождения кро Д мок трубной заготовки приводит к изменению напряженности магнитного поля вдоль оси магнитопровода, хотя внутри индуктора напряженность магнитного поля сохраняется практически неизменной. Выделяя сигнал, пропорциональный этому изменению, и складывая его с другими сигналами ( указанными выше), получают управляющий сиг.нал, в котором, сосредоточена информация, учитывающая большой объем факторов, дестабилизирующих процесс сварки. Это позволяет более эффективно влиять на режим сварки,а следовательно, и на качество сварного соединения. Определение работоспособности и эффективности предлагаемого способа.В качестве исходной математической модели процесса используют модель полученную в результате совместного решения тепловой и электрической задачи процесса высокочастотной сварки. Исходными, данными для расчета являются ток индуктора и геометрические размеры электромагнитной системы индуктор - трубная заготовка - магнитопровод. При планировании эксперимента используют полуреплику и восемь звездных точек рототабельного центрального композиционного плана. В результате расчетов с использованием регрессионного анализа получают следующее уравнение;О0,4-7+ 1 б Х 6 Х +2,5 Х ф 2,97 Х (2где О и- сигналы, снимаемые сф" 2 измерительных катушек;Х - изменение толщиныштрипса;Х - изменение ширины2штрипса;Х - изменение радиуса трубЭной заготовки;Х+- изменение положенияточки схождения кромокЧтобы оценить относительное влияние исследуемых факторов на сигнал датчика, подставляют в уравнение(1) существующие в действительности максимальные значения отклонений факторов и делят обе части уравнения на свободный член/Как видно из уравнения (2 ), наибольшее влияние на сигнал датчикаоказывает положение точки схождениякромок трубной заготовки. ДругиеФакторы, хотя и менее значимые, необходимо учитывать. Изменение угласхождения кромок трубной заготовкина величину сигнала, пропорционального О / Оф , практически не2влияет и им можно пренебречь,Измерение величины сигнала, являющегося отношением величины магнитного потока в выбранном сечении квеличине полного рабочего потока,осуществляют с помощью датчика, который представляет собой магнитопровод с намотанными на нем двумя витками медной проволоки Ф 1 мм. Виткирасположены внутри трубной заготовки: один - под сварочным индуктором,а другой - на Расстоянии 50 мм отторца магнитопровода, Сигналы с витков поступали к детекторам, которыепредставляют собой однополупериод1096063 Составитель Т.СорокинаРедактор Л.Пчелинская Техред Т. ФантаКорректор С.Черни Заказ 3708/7 Тираж 1037 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ные выпрямители с фильтрами, находящиеся также внутри трубной заготовки. При таком расположении соотношение полезного сигнала и уровня помех наиболее благоприятно, так как трубная заготовка является естественным электромагнитным экраном. Сигналы, полученные таким образом, поступают на блок деления аналоговой вычислительной машины МН, где формируется результирующий сигнал. Во время эксперимента измеряют толщины штрипса и напряжения на индуктореэто соответствует изменению мощности, подводимой к кромкам трубной заготовки 1. С помощью шлейфного осциллографа фиксируют напряжения на индукторе, толщину штрипса и сигнал датчика. На чертеже представлена осциллограмма изменения сигнала Оф / Оф 2 датчика в зависимости от измененйя мощности, подводимой к трубной заготовке при относительно постоянной толщине П штрипса. Уменьшение уровня нагрева кромоктрубной заготовки, а следовательно,перемещение точки их схождения киндуктору приводит к уменьшению величины сигнала Оф /О и наоборот. Мак 1симальному отклонению напряженияисточника питания соответствуетуменьшение температуры разогревакромок на 140 С, измеренной с помощьюцифрового фотопирометра, Поскольку 10 между величиной мощности, подводимойк кромкам трубной заготовки, и изменением сигналаОф /О, зависящегоот местоположения точки схождениякромок, существует взаимосвязь, то 15 последний сигнал с учетом его вкладаможет быть использован для повышенияэффективности регулирования подводимой к кромкам мощности, а следовательно, для стабилизации режима сварки и повышения качества продукции.Применением предлагаемого способадостигается повышение качества сварного соединения, снижение энергоемкости процесса и повышение выходагодной продукции.