Способ управления процессом точечной и шовной сварки

Союз Соеетских Социалистических Республик(23) Приоритет -Государстеенный комитет ио делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.07.82 Л. Г. Миронов, В. А. Зайцев, Л, К, Афанасьев,Ю. В. Огибайлов и С. Ф. Савичев Научно-производственное объединение Квасит(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОЧЕЧНОЙ И ШОВНОЙ СВАРКИИзобретение относится к контактной сварке и может быть использовано для управления процессом точечной и шовной сварки тонколистовых материалов.Известен способ управления процессом точечной и шовной сварки, основанный на измерении в процессе сварки интенсивнос. ти нарастания теплового расширения деталей 1).Детали сваривают в течение времени, 1 О являющегося функцией от интенсивности расширения. Сварочный ток увеличивают в течение времени сварки, момент его отключения изменяется в зависимости от перемещения датчика, измеряющего расстоя. 15 ние между электродами в результате рас. ширения металла. Известный способ не может быть использован для управления процессом сварки тонколистовых материалов, например, на конденсаторных маши нах вследствие отсутствия для них систем управления в процессе сварки амплитудой и длительностью сварочного тока, появления значительных погрешностей при измерении расстояния между электродами. 25Известен способ автоматического управления процессом контактной точечной и шовной сварки, основанный на измерении акустической проводимости зоны сварки и отключении сварочного тока по до- ЗО стижении акустической проводимостью заданной величины, соответствующей оптимальному размеру сварного ядра 2),Этот способ не пригоден для управления процессом сварки материалов толщиной менее 0,3 - 0,4 мм. К недостаткам способа относится также зависимость измеряемого параметра от температуры электродов, т. е. от стабильносги их охлаждения, темпа сварки.Известен способ управления процессом точечной и шовной сварки, основанный на измерении одного из параметров процесса сварки и регулирования усилия сжатия электродов по достижении этим параметром заданного значения 3).Этот способ может быть использован для управления процессом сварки тонко- листовых, менее 0,3 мм, материалов и позволяет существенно уменьшить вероятность образования таких дефектов сварных соединений, как непровары, выплески. Однако применение данного способа не исключает возможности возникновения выплесков при сварке или непроваров. При упр авлении процессом важно пр а- вильно выбрать начальный момент регулирования усилия сжатия электродов, что не всегда осуществимо при регулировании по напряжению между электродами, таккак этот параметр может изменяться подвлиянием случайных факторов, например,разброс толщины деталей, состояния ихповерхности в месте сварки и пр, Несвоевременное изменение начального сварочного усилия приводит к образованию дефектов.Цель изобретения - повышение качества сварных соединений, преимущественнотонколистовых, за счет предотвращения выплесков.Цель достигается тем, что в способе управления процессом точечной и шовнойсварки, основанного иа измерении одногоиз параметров процесса сварки и регулированин усилия сжатия электродов по достижении этим параметром заданного значения, в качестве измеряемого параметра используют ускорение подъема подвижногоэлектрода и при достижении им величины20нулевого значения увеличивают усилиесжатия электродов,При сварке тонколистовых материаловна жестких режимах выплеск, как правило,образуется в период,замедленного подъема 25подвижного электрода, что связано с самопроизвольным уменьшением сварочногоусилия за счет инерционности подвижныхчастей привода сжатия электродов. Дляпредупреидения выплеска целесообразно. -30в этот период компенсировать уменьшениесварочного усилия приложением дополнительного усилия сжатия к электродам,Величина и направление действия силинерции привода сжатия определяются 35амплитудой и знаком ускорения перемещения подвижного электрода, поэтому повеличине ускорения можно точно установить наиболее благоприятный момент начала регулирования сварочнопо усилия, 40В частности, уменьшение сварочного усилия начинается после достижения ускорением нулевого значения в точке с максимальной скоростью подвижного электрода. С этого момента, во избежание выплеска, следует увеличивать сварочныеусилия.Сущность изобретения представленапа чертеже,Кривые 1, 11 и 111 показывают характер изменения соответственно сварочноготока, ускорения подвижного электроДа Па И СВВРОЧНОГО УСИЛИЯ Есв, Рсвавначальное усилие сжатия электродов, усГаиаВЛИВаЕМОЕ ПЕРЕД СВаРКОЙ, Рсв.мах 65наибольшая величина усилия сжатия электродов после регулирования; 1 в и 1 в соответствуют начальному и конечному моментам регулирования.Перед включением сварочного тока ю 60детали сжимаются между электродами сусилием Р. В момент 1, включаетсясварочный ток (кривая 1) и подвижныйэлектрод перемещается вертикально вверхс ускорением 4 (кривая 11, 1 и 2 полупе риоды) за счет теплового расширения металла в зоне сварки, В первом полупер иоде ускорение имеет положительный знак, поэтому направление действия сил инерции привода сжатия электродов совпадает с направлением сварочного усилия. Фактическое сварочное усилие за счет сил инерции превышает начальное Р,в , вероятность образования выплеска в течение первого полупериода практически исключается. В точке 1 в фактическое сварочное усилие совпадает с Рсв . Во втором полу- периоде ускорение а., имеет отрицательный знак, то есть силы инерции противодействуют сварочному усилию, уменьшая его. В этом полупериоде вероятность выплеска максимальна вследствие недостаточной величины усилия на электродах. Для предотвращения выплеска в момент 1 к электродам прикладывают дополнительное усилие сжатия электродов, непрерывно увеличивающееся до момента включения сварочного тока,Величину и скорость нараатания дополнительного усилия сжатия электродов выбирают, исходя из конкретных условий сварки: толщины и материала деталей, параметров режима сварки. Величина дополнительного усилия должна быть не ниже максимального значения сил инерции, действующих в области отрицательного ускорения подъема подвижного электрода, а скорость нарастания - ие менее скорости нарастания ускорения.Способ был применен при точечной сварке партии образцов из % толщиной 0,2 мм в количестве 1000 шт на конденсаторной машине типа МТКб 01, Параметры режима сварки имели следующее значение: сварочный ток св - б.5 КА; начальное сварочное усилие Р са23 кГс на площадь электродов; продолжительность сварочного импульсаб мс; диаметр рабочей поверхности электрода дв - 2,2 мм; скорость нарастания дополнительного сварочного усилия б 000 кГС/сек; максимальная величина сваРочното УСИЛИЯ Р свввав 33 - : 40 КГС. Для обеспечения указанной скорости нарастания сварочного усилия использовали электромагнитный привод сжатия электродов, Ускорение перемещения подвижного электрода регистрировали электрокинетическим экселерометром. Время с момента включения сварочного тока до нулевого звачения ускорения подъема подвижного электрода при максимальной его скорости, до включения дополнительного сварочного усилия, составило приблизительно 2,5 мс. Через это время после включения сварочного тока автоматически включался привод дополнительного усилия на электродах, нараставшего до окончания сварочного импульса. Все образцы опытной партии были сварены без выплесков.Изд. Ъо 78 Тираж 1151 Подписноесударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 681/527НПО Поиск Харьк. фнл. пред. Патент Изобретение позволяет значительно повысить качество сварных соединений за счет исключения вероятности образования выплесков в процессе сварки и может быть предложено для управления процессом то чечной и шовной сварки изделий, идля которых этот дефект является недопустимым,10Формула изобретения Способ управления процессом точечной и шовной сварки, основанный на измерении одного из параметров процесса 15 сварки и регулировании усилия сжатия электродов по достижении этим параметром заданного вначения, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, преимущественно тонколистовых, за счет предотвращения выплесков, в качестве измеряемого параметра используют ускорение подъема подвижного электрода и по достижении им величины нулевого значения увеличивают усилие сжатия электродов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Заявка Франции2005314, кл. В 23 К 11/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССР660799, кл. В 23 К 11/24, 1976.3, Авторское свидетельство СССР590107, кл. В 23 К 11/24, 1976 (прототип).