Способ регулирования процессадуговой сварки

Союз Советских Социалистических Республик(22) За"влеио 130979 (21) 2817135/25-27с присоединением заявки Нов(51)М. Кл. В 23 К 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б.Ф.Якушин, Н.Г.Гаджиев, Э.А.Гладков и .В,СассгОрдена Ленина и ордена Трудового Красного Знаменимосковское высшее техническое училище йм.Н.Э.Баумана(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДУГОВОЙ СВАРКИИзобретение относится к машиностроению, а точнее к технологии сварочного производства и может быть использовано в процессе производства сварных конструкций для предотвращения трещин и стабилизации качества сварных соединений.Известны способы регулирования процесса дуговой сварки, где непосредственно контролируют параметры шва в период его формирования. В качестве регулируемого параметра в этих системах выбирают в случае сварки с неполным проплавлением глубину проплавления, а в случае сварки с полным проплавлением ширину проплавления 13Имеются системы, где регулируют поверхность сваренных швов 2.Наиболее близким к предлагаемому является 1 регулирования процесса дуговой сварки согласно которому регулируемый параметр, ширину проплавления, измеряют по температуре на внутренней поверхности изделия, ис. пользуя фотоэлектрический датчик фОднако регулирование глубины или ширины проплавления не исключает вероятности возникновения горячих трещин в сварном шве, обусловленной ЗО тем, что при заданных значениях глубины и ширины проплавления, но различных значениях параметров режима ,скорости, тока, напряжения) и условий сварки (зазора в стыке, толщины свариваемого материала, температуры и т.д.) значительно меняется длина кристаллизующейся части сварочной ванны. Неучтенное изменение длины ванны приводит к соответствующему изменению макро- и микроструктуры в продольном сечении шва, а следовательно и качества сварного соединения.Цель изобретения - разработка способа регулирования процесса дуговой сварки, представляющего образование горячих трещин и обеспечивающего стабильность качества сварных соединений в условиях колебания температуры и толщины заготовок, зазоров между ними, а также случайных колебаний режима сварки.Поставленная цель достигается тем, что в процессе сварки произвоцят вычисление показателя технологической прочности сварного соединения в зависимости от измеренных геометрических параметров кристаллизующейся сварочной ванны, сравни 837655вают вычисленный показатель с заданным, с учетом неуправляемых параметров определяют рассчетные величины электрических параметров сварочного процесса, сравнивают с текущими их величинами, которые непрерывно замеряют и в зависимости отих отклонений производятрегулирование процесса сварки,На чертеже изображена блок-схемаалгоритма управления.Регулирование процесса дуговойсварки по предлагаемому способусостоит из следующих операций: текущее измерение геометрических размеров сварочной ванны и Йх преобразование в электрические сигналы, вычисление показателя технОлогическОйпрочности( Рр), соответствующего измеренным величинам параметров сварочнойванны, по зараннее определенной математической модели сравнение Вычис - 20ленной величины показателя Рр сзаданной, Оптимальной величиной иопределение расчетных величин параметрОв управляющегО Роздействия (сварочный ток, скорость сварки), изменение параметров режима сварки всоответствии с уравнением, связывавцик эти параметры с геометрическимиразмерами сварОчной ванныРеализация указанных операцийОсуществляется известными устройствами. Такизмерение величины ширины иглубины проплавления производятбесконтактными датчиками с Фотоприемником из германиевых и кремниевых фотодиодов типа ФД и ФДк, Для измерения длины кристаллизующейся части сварочной ванны рациональнее применять датчики, основанные на разности магнитной проницаемости жидкого итвердого состояния металла шва, так как 40они пригодны для использования и присварке под слоем Флюса. Для математического обеспечения способа использованы методы регрессионного анализа и математической статистики. С45помощью многофакторного эксперимента построены основные статистические модели для сталей Х 18 Н 10 Т иХ 20 Н 4510 толщиной 3 мм и отражающие связь показателя технологической прочности с критериальными параметрами регулирования и связь последних с действием технологических возмущений. Например для стали Х 18 Н 10 ТР 10 =3,04-0,04 +0,19 В,23 в (1),=-42, Я+О, 143 сэ +0,5 Чсб +1 ббЧ 2) юв =" 8 ю 5+ 00 93 с э 05 2 Ч+ 8 о ( 3 )где ) р - показ атель технологической прочности;,Е = ширина проплавленияи длина кристаллиэующейся части сварочной ванны,39 - сварочный ток,Ч-,скорость сварки,о - зазор между свариваемымибв,кромками 65Определены величины допустимого показателя технологической прочности при сварке трубы из стали Х 18 Н 10 Т с толщиной стенки 3 мм и диаметром 890 мм, а также разработан алгоритм управления, блок-схема которого показана на чертеже. Согласно алгоритму по измеренным значениям длины кристаллизующейся части сварочной ванны и ширины проплавления, используя уравнение (1), определяют расчетные значения этих параметров (ср,в,р), соответствующих условию йр 1 р доп ф По значениям 8 р и 5 р, используя уравнение (2) и (3) , определяют рассчетные значения параметров управляющего воздействия (Л р,Ч,цр ) с учетом неуправляемых параметров сР. Расчетные значения скорости. сварки и сварочного тока сравнивают с измеренными, а по разности лЗО и ьЧС через регулятор ( Р)оказывают управляющее воздействие (03 с,ОЧс ) до достижения ЧСВр = Чсе и сэр = пРеализацию разработанного алгоритма управления осуществляют на известных автоматических системах. В этих системах используется в качестве регулятора тиристорный источник питания, Арифметические операции согласно алгоритму управления выполняются в вычислительном блоке, собранном на аналоговых операционных усилителях (УТ 402) .Использование предлагаемого способа регулирования процесса дуговой сварки обеспечивает по сравнению с известными способами получение сварной конструкции без горячих трещин, а также надежное сохранение оптимальных структурочувствительных характеристик сварного шва, что позволяет повысить надежность сварных соединений, выполненных дуговой сваркой, устранить потери на исправление брака.формула изобретенияСпособ регулирования процесса дуговой сварки, при котором регистри- руют геометрические параметры сварочной ванны, выбирают параметры, в зависимости от отклонений которых вырабатывают регулирующий параметр воздействующий на процесс сварки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования и улучшения качества сварки, производят вычисление показателя технологической прочности сварного соединения в зависимости от измеренных геометрических параметров кристаллизующейся сварочной ванны, сравнивают вычисленный показатель с заданным, с учетом неуправляемых параметров определяют рассчетные величины электрических параметров837655 Составитель. Т.Сорокинадактор К.Волощук Техред М. Голинка Коррек Синицкая каз 4311/2 ВН-35,Рауш Тираж ПИ Государ по делам и 5,Москва,ЖПодписноо комитета СССРий и открытийокая наб.,д.4/5. Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная сварочного процесса, сравнивают с текущими их величинами, которые непрерывно замеряют и в зависимости от их отклонений производят регулирование процесса сварки.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 471174, кл. В 23 К 9/00, 1972. 2. Патент Японии Р 8124,кл, 12 В 112.4.1972. 3. Гладков Э.А., Акулов А.М. Применение системы автоматического регулирования при дуговой сварке.Сб.Автоматизация сборочных и сварочных процессов в машиностроении, М., "Наука", 1974, с. 154-160.