Устройство для управления процессом контактной сварки

(19) 2 24 ГО АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ РЕТ И НОМУ СВИ В СТВ(71) Тульский ордена Трудового КрасногоЗнамени политехнический институт(56) 1. Патент США 335258,кл. 219-110, 1967.2. Авторское свидетельство СССР0 526, кл. В 23 К 11/24, 976 (прото 7) УСТРОР(СТВО ДЛЯ УПРАВЛЕРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЛ СВАР.держашее сварочный трансформатор,ор сварочного тока, последовательдиненные первый релейный элемент,атор, интегратор и блок умножеодключенный к компаратору задататчики напряжения между электродатчик напряжения между деталямиик сварочного тока, подключенные Ю. 597тип).(54) (5НИЯ ПКИ, сорегулятнб соекомпарния, пчик, ддами,и датч САНИЕ ИЗ к входу блока умножения, отличающееся тем, что, сцелью повышения качества сварки за счет стабилизации теплосодержания зоны сварки, устройство снабжено двумя дополнительными блоками умножения с по- следовательно подсоединенным к каждому из них интегратором, блоком логического сложения, вторым компаратором, вторым релейным элементом, триггером и схемой логического умножения, выход которой подключен к регулятору сварочного тока, первый вход подсоединен к выходу триггера, а второй вход - к выходу первого релейного элемента и к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу второго релейного элемента, вход второго релейного элемента соединен с выходом вто- ,д рого компаратора, два входа которого под ключены к выходам задатчика и блока ло- уд гического сложения, причем входы послед- Яф него подсбединены к выходам дополнитель- Сф но введенных интеграторов.4550 55 Изобретение относится к контактной электросварке, а именно к устройствам упра, вления процессами сварки и качества сварных соединений при сварке проволок.Известно устройство, содержащее зонды, соприкасающиеся с поверхностью деталей, датчики напряжений между электродами и между зондами, датчик сварочного тока, блок умножения, входы которого подключены к датчикам тока и напряжения между зондами, интегратор, вход которого соединен с выходом блока умножения а выход связан с блоком управления 1.Однако известное устройство характеризуется невысоким качеством соединений при загрязненности поверхности электродов и деталей, изменением геометрии электродов в процессе эксплуатации, нестабильностью усилия сжатия электродов машины.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее сварочный трансформатор, регулятор, последовательно соединенные первый релейный элемент, компаратор, интегратор и блок умножения, подключенный к компаратору задатчик, датчики напряжения между электродами, датчики напряжения между деталями и датчик сварочного тока, подключенные к входу блока умножения 12.Недостатком известного устройства яв. ляется низкое качество сварки, так как присварке проволок значительная часть энергии выделяется в зонах контактов из-за загрязнения рабочей поверхности электродов. Это тепловыделение снижает прочностные и механические свойства проволоки в зоне контакта, так как вызывает значительную деформацию,Целью изобретения является повышение качества сварки за счет стабилизации теплосодержания зоны сварки.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее сва рочный трансформатор, регулятор сварочного тока, последовательно соединенные первый релейный элемент, компаратор, интегратор и блок умножения, подключенный к компаратору задатчик, зонды, соприкасающиеся с поверхностью деталей, датчики напряжения между зондами и датчик сварочного тока, подключенные ко входу блока умножения, снабжено двумя дополнительными блоками умножения с последовательно подсоединенным к каждому иэ них интегратором, блоком логического сложения, вторым компаратором, вторым релейным элементом, триггером и схемой логического умножения, выход которой подключен к регулятору сварочного тока, первый вход подключен к выходу триггера, а второй вход - к выхолу первого релейного элемента и к перво. му входу триггера, второй вход которого подключен к выходу второго релейного эле 5 10 15 20 25 303540 мента, вход второго релейного элемента сое. динен с выходом второго компаратора, два входа которого подключены к выходам за датчика и блока логического сложения, причем входы последнего подсоединены к выходам дополнительно введенных интеграторов,На фиг, 1 изображено устройство, струк. турная схема; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг, 3 - распределение теплосодержания в зонах сварки между электродами.Устройство состоит из датчиков 1 и 2 для измерения напряжения между элект- родом и деталью, датчика 3 для измерения напряжения между деталями, датчика 4 для измерения сварочного тока, Датчики 1 и 2 подключены к соответствующим входам блоков 5 и 6 умножения, датчик 3 подключен к блоку 7 умножения, к другим входам блоков 5 - 7 умножения подключен датчик 4 сварочного тока. Выходы блоков 5 - 7 умножения подключены к соответствующим интеграторам 8 - 10. Выходы интеграторов 8 - 10 подключены к входам блока 11 логического сложения, выход которого соединен с компаратором 12, Выход интегратора 9 подключен к компаратору 13. Компаратор 12 через потенциометр 14 подключен к задатчику энергии 15, задатчик 15 непосредственно связан с компаратором 13, Выход компаратора 13 связан с релейным элементом 16, а выход компаратора 12 связан с релейным элементом 17. Схема логического умножения 18 подключена первым входом к выходу триггера 19 и к выходу релейного элемента 1 б, который одновременно подключен к второму входу схемы логического умножения 18. Выход схемы логического умножения 18 связан с регулятором сварочного тока 20, выход которого соединен с управляемым входом интеграторов 8 - 10, другой вход регулятора 20 соединен со сварочной машиной 21.Устройство работает следующим образом,В процессе сварки на выходе блоков 5 и 6 умножения формируется сигнал Б 5, 1 1 б, пропорциональный мощности, рассеиваемой в зонах контактов .электрод-деталь, а на выходе блока 7 умножения - Б 7, пропорциональныи мощности, рассеиваемой в зоне между деталями. На входы интеграторов 8 и 10 поступает сигнал мощности с выходов блоков 5 и б умножения. Под воздействием этих сигналов на выходе интеграторов 8 и 1 О формируется сигнал 18, 1.110, пропорциональный теплосодержанию в зонах контактов электрод-деталь, которые затем поступают на соответствующие входы блока 11 логического сложения, На вход интегратора 9 поступает сигнал мощ. ности с блока 7 умножения, который затем с интегратора 9 сигнал 119) поступает наплавления компаратор3 и сравнивается значением теплосодержания зоны между деталями (на фиг. 2 сигнал 015). Когда сигнал интегратора 9 превышает некоторую долю величины, установленной с помощью потенциометра 15, срабатывает релейный элемент 16 (сигнал 016). Величина напряжения на потенциометре 15 соответствует конечному значению теплосодержания металла зоны А сварки (фиг. 3) необходимому для формирования заданного соединения при нормальных геометрических размерах электродов машины. Это значение определяется из формулыЕ=ЧС Тгде Я теплосодер жанне зоны АЮсварки, Дж;С ) - объемная теплоемкостьс вари ваем ого металла, Дж/см град;Т - температураметалла, С;Ч - объем зоны тепловыделения между деталями, см.Величина напряжения на потенциометре 14 соответствует такому значению теплосодержания в зоне между электродом и деталью (зона Б или В на фиг, 3), при котором за счет выделившегося тепла происходила бы допустимая деформация проволоки в этих зонах. Теплосодержание в зонах электрод-деталь определяется по аналогичной формулеЕвв =Ч С) .Тдоо.Таким образом условие допустимой де. формации проволоки определяется соот. ношением Т/Т р, где Тдо - температура в зоне между электродом и деталью, величина для стали, составляющая приблизительно 500 - 600 С. Следовательно, на ком. паратор 12 необходимо подать сигнал в 2 - 2,5 раза меньший, чем на компаратор 13. Это осуществляется потенциометром 14.При срабатывании релейного элемента 6 изменяется состояние триггера 19, на выходе которого появляется сигнал 319. Сиг нал триггера 19 в процессе сварки блокируется с помощью схемы логического умножения 18 сигналом релейного элемента 16.В начальном периоде сварки, когда площадь контактов определяется степенью изношенности электродов машины и не увеличивается с увеличением температуры металла, так как металлы в этом периоде обладают высокой прочностью, сигнал с интеграторов 8 - 10 равен сигналу с задатчика энергии 5.При дальнейшем повышении температуры деталь (проволока) теряет свои прочностные свойства и начинается увеличение ее деформации, а следовательно, увеличение площади контактов, что сопровождается изменением теплосодержания в зонах Б, В (фиг. 3) контактов электрод-деталь. При чем значеяие теплосодержания больше водной из зон; либо электрод-деталь, деталь-электрод, из-за различной загрязненности поверхности контактов. Максималь.ный по величине сигнал, соответствующийнаиболее загрязненному контакту, выделяетблок 11 логического сложения (сигнал 18,фиг. 2). Этот сигнал поступает на компаратор 12. Если сигнал с блока 11 логическогосложения превысит величину, установленную потенциометром 14 (сигнал 1.)14, фиг. 2)то срабатывают релейный элемент 17 (сигнал 1117). Отсутствие сигнала на выходекомпаратора 12 свидетельствует о том, чтоконтакты электрод-деталь чистые, и деформации проволоки при сварке допустимая (зона В, фиг. 3). В этом случае сигнал с релейного элемента 17 на триггер 19не поступает, зато на другой вход триггера19 поступает сигнал с релейного элемента16 (сигнал 1.116) и изменяет его состояние20 (сигнал 1.119). Поэтому после окончаниясварки точки, когда интеграторы 8 - 10 устанавливаются регулятором 20 сварочногоцикла в исходное состояние, а релейныйэлемент 16 снимает свой сигнал с входа25,блока 18 логического умножения, на выхо де схемы логического умножения 18 появляется-. сигнал (11 18), который поступаетна регулятор сварочного цикла 20 (сигналБ 20), вследствие чего производится сваркаследующей точки.При износе электродов машины или изза сильного загрязнеяия контактов электрод-деталь величина мощности, выделенная в зоне Б или В (фиг. 3),. а следова-тельно, электрический сигнал (38 или 0101превысит допустимукт величину, усТайовлен 35 ную на потенциометре 14 (сигнал 1.)11),и с компаратора 12 поступает сигнал, который вызывает срабатывание релейногоэлемента 17: Сигнал (3 7) с релейногоэлемента 17 поступает на триггер 19. Вэтом случае после окончания цикла сварки сигнал на выходе триггера равен ои после снятия сигнала релейного элемента 16 на выходе схемы 18 логического умножения сигнала не будет. Следовательно,на регуляторе 20 сварочного цикла такжед не будет сигнала, и он не поступит на сварочную машину 21. Это приводит к прекращению работы машины, что предотвращаетвозможность возникновения дефектов сварного соединения, вызванных деформациейэлектродов, нестабильностью усилия сжатия, загрязнения поверхности или проволоки,или электродов машины.Устройство позволяет получить сигнал,указывающий о невозможности обеспечитьполучение. точечно-сварного соединения сзаданными свойствами и о необходимостизамены электродов машины.Возможность контроля проволочныхсоединений особенно важна, так как дефор.1113226 ного определения состояния сварочных электродов и их замены, а также в автоматическом прекращении сварки при возннкнове. нии дефектов в электродах и наличии дефектов в соединяемых деталях. Фиг ХКатин авительИ, Верее1035 Редактор Н. Горв Заказ 6192/11 венногоетений5, РаушУжгоро мация проволоки нри сварке очень часто приводит к механическому разрушению око-, посварной зоны.Технико-экономический эффект от исюльзования изобретения состоит в повынении качества сварки за счет своевременСост ат Техред Тираж ВНИИПИ Государст. по делам изобр 13035, Москва, Ж - 3 иал ППП Патент, Корректор О. ТигоПодписноеомитета СССРоткрытийская наб д, 4/5д, ул. Проектная, 4