Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки

Союз Советских Социалистических Республик,з В 23 К присоединением заяв сударственныи комите овета Министров ССС(088.8) Опубликовано 15.09.77, Бюллетень Ме 3 по делам изобретекик и открытийсания Об.09,77 та опубликовани Авторыизобретен П. Лазарев, В. П. Де-Милло и тсбан 1) Заявител(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВА ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ 2 бть Р Предлагаемое изобретение относится к о ласти высокочастотной сварки и может бы использовано при производстве электросва ных труб.На процесс высокочастотной сварки труб воздействуют ряд дестабилизирующих факторов и в том числе; из,ленения скорости сварки, толщины и ширины штрипса, колебания точки схождения кромок, биения валков сварочной клети, колебания напряжения сети и др. По этой причине возникает необходимость стабилизации режимов сварки.Известны способы регулирования по отдельным параметра:л; толщине штрипса, скорости сварки, давлению в сварочном калибре и др но па практике дестабилизирующие факторы встречаются не в отдельности, а в совокупности.Известный способ регулирования по многим параметрам до сих пор не применяется из-за сложности его реализации 1.Из известных способов наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором действительную величину параметра, характеризующего нагрев кромок, замеряемого с помощью фотодатчика, сравнивают с эталонной его величиной и в зависимости от их разности воздействуют на мощность источника питания нагревательного устройства 12,Недостатком этого способа является то,что на величину потока излучения, воспринимаемого датчиком, кроме степени разогрева кромок, влияют вода, дым, пары и выплески 5 расплавленного металла, которые неизбежноприсутствуют в зоне сварки. Эти факторы сами по себе на качество сварки существенного влияния не оказывают, что вызываемые ими изменения потока излучения отрабатываются 10 системой регулирования путем соответствующего изменения мощности источника нагрева и тем самым дестабилизируется режим сварки. Надежно очистить зону сварку от этих мешающих факторов практически не удается.15 При регулировании этим способом отрицательное влияние на процесс сварки оказывают также заусенцы на кромках, которые, перегреваясь, ослепляют приемник, в результате чего мощность источника нагрева падает 20 и возникают непровары трубной заготовки.По этим причинам известный способ регулирования по потоку излучения применим в условиях малого уровня помех, т, е. имеет ограниченное применение.25 Целью предлагаемого способа является повышение качества стабилизации процесса сварки путем повышения помехоустойчивости системы регулирования.Для этого по предлагаемому способу за 30 параметр, характеризующий нагрев кромок,принимают ширину очага сварки и для ее пз5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3мереиия фотодатчик визируют за точкой схождения кромок, осуществляют поперечиос сканирование сигнала, а выходной сигнал в виде последовательности импульсов сравнивают по длительности с эталонным и результат сравнения используют в качестве регулирующего сигнала.Наибольшая плотность тока и наиболее интенсивный нагрев кромок имеют место в точке схождения кромок и в непосредственной близости к ней. В более дальних зонах за точкой схождения происходит остывание шва и утрачивается связь с тепловыми процессами, происходящими в зоне сварки, Поэтому зону визирования необходимо выбирать непосредственно за точкой схождения кромок Размер зоны визирования выбирается не более ширины разогретой зоны кромок. Это необходимо для повышения крутизны фронтов импульсов и для того, чтобы длительность выходных импульсов однозначно определялась шириной разогретой зоны, а не шириной приемной диаграммы, Чем меньше зона визирования, т. е. чем уже диаграмма приемника, тем выше крутизна фронтов и тем выше точность способа. В пределе крутизна фронтов импульсов определяется полем распределения температуры поперек шва. Приемная диаграмма датчика сканирует в плоскости, перпендикулярной оси трубы, для того, чтобы получить информацию о ширине разогретой зоны. Частота ска 11 ирования зависит от того, как часто необходимо получать эту информацию, т. е. от скорости сварки, характера возмущений (помех), воздействующих на процесс сварки, и связана с техническими параметрами других элементов датчика и, в частности, запоминающего устройства. В результате сканирования приемной диаграммы выходной сигнал приемника представляет собой последовательность импульсов, длительность которых пропорциональна ширине разогретой зоны кромок, и мало зависит от присутствующих в зоне сварки паров, дыма, воды. Эти импульсы сравниваются по длительности с эталонными импульсами и результат сравнения используется для управления мощностью источника нагрева. Так как заусенцы при сварке вытесняются в грат, лежащий внутри разогретой зоны, то влияние заусениц на процесс регулирования резко сни)кается. С целью усиление эффекта подавления влияния искр выходные импульсы приемника селектируются по амплитуде, в результате чего сигналы от искр, имеющие значительно большую амплитуду, чем импульсы, создаваемые разогретыми кромками, исключаются из процесса управления мощностью источника нагрева,П р и м е р. Проводилась сварка труб Р = 89 мм, толщиной стенки 4 мм на стане 20 - 114 при скорости сварки Р = 30 м/мин, При сварке применялось регулирование процесса по предлагаемому способу без очистки зоны визирования.Выбиралась зона визирования Р 0,5 мм за 4то 1 кой схождсии 51 кромОк иа расст 051 нии 5 -- 15 мм От исс, (: варка ирОизводилась в грех режимах, которые отличались степенью разогрева кромок, 11 оток излучения из зоны визирования принимался датчиком со сканирующей в плоскости, перпендикулярной оси трубы, приемной диаграммой. Частота сканирования выбиралась равной 50 Гц и поддерживалась постоянной. 11 ри этом информация о режиме нагрева кромок поступала в схему управления мощностью источника нагрева через ка)кдые 10 мм длины трубы. В результате сканирования получались импульсы с длительностью, пропорциональной ширине разогретой зоны и приблизительно равной 1 мсек в режиме с наибольшей степенью разогрева кромок. Эталонный импульс был выбран с длительностью, равной 1 мсек, Длительность эталонного импульса изменялась при изменении режима сварки. Полученные при сканиро. вании импульсы и эталонные импульсы сравнивались по длительности и результат сравнения в виде напряжения того и иного знака использовался для управления мощностью лампового генератора.Сварка труб производилась в трех режимах, которые отличались один от другого по максимальной температуре в зоне сварки на 00 .;. 11 ри изменении максимальной температуры на 200 С длительность импульсов на выходе приемника изменялась примерно в два раза, Оценка стабильности процесса сварки производилась по характеру внутреннего грата и по отношению величин сигнала ошибки в разомкнутой и замкнутой системе автоматического регулирования, 11 олучены следующие результаты. Внутренний грат был стабилен по длине шва при сварке труб в каждом заданном режиме. В то )ке время имело место четкое изменение величины грата при изменении режима сварки. Отношение величин сигнала ошибки при разомкнутой и замкнутой системе регулирования равнялось примерно трем. Процесс сварки был устойчив как при большом, так и малом уровнях грата.Использование предлагаемого способа регулирования обеспечивает повышение качества стабилизации процесса высокочастотной сварки труб без очистки зоны визирования, что особенно важно, так как известные способы регулирования в большинстве случаев либо без очистки зоны визирования не применимы, либо имеют ограниченное применение из-за того, что не отрабатывают основные дестабилизирующие факторы, влияющие на процесс сварки; устойчивую сварку труб с малым внутренним гратом, благодаря чему расширяется область применения электросварныхтруб. Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором действительную величину параметра, характеризующего нагрев кромок, замеряемого с572349 Составитель Э. ВетроваРедактор Л. Василькова . Техред И. Михайлова Корректор Л. Брахнина Заказ 1996/17 Изд. М 758 Тираж 1207 1-1 ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 помощью фотодачика, сравнивают с эталонной его величиной и в зависимости от их разности воздействуют на мощность источника питания нагревательного устройства, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стабилизации процесса сварки путем повышения помехоустойчивости системы регулирования, за параметр, характеризующий нагрсв кромок, принимают ширину очага сварки и для ее измерения фотодатчик визируют за точкой схоидения кромок, осуществля 1 от поперечное сканирование сигнала, а выходной сиггал в виде последовательности и:,пульсоь сравнивают по длительности с эталонным и результат сравнения используют в качестве регулирующего сигнала.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1044306, кл. 491. 31/09, 1959.2. Авторское свидетельство200060, кл. В 23 К 13/02, 1966.