Способ автоматического регулирования процесса контактной сварки и устройство для его осуществления

, ЯО 1255338 А 1 СПУБЛИ 504 В 23 К 11 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К Йюоо Юрою Щг/ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Курский политехнический институт (72) В. И. Строев, А. Н. Куликов, Н. И. Иванов и В. Н. Дюдин(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ автоматического регулирования процесса контактной сварки, основанный на измерении давления в контакте соединяемых деталей, сравнении полученного сигнала с эталонным и регулировании режима сварки по сигналу рассогласования; отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества сварки, сигнал рассогласования получают при измерении текущих значений давления и значений, заданных программой, и по последнему автоматически корректируют амплитуду сварочного тока до получения давления электродов на соединение детали, соответствующего давлению, заданному программой.1255338 2. Устройство для автоматического регулирования процесса контактной сварки, содержащее датчик давления, измерительный усилитель, интегросумматор, электронный ключ, схему сравнения, источник опорного сигнала, блок управления и исполнительный орган, отличающееся тем, что устройство снабжено схемой И, формирователем импульсов сброса, последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, двоичным счетчиком, постоянным запоминаюШим устройством, цифроаналоговым Изобретение относится к области контактной сварки и может быть использовано преимушественно при сварке малогабаритных деталей с открытой зоной образования соединения при производстве изделий при боростроительной и электронной промышленности.Цель изобретения - повьпнение стабильности качества сварки.Поставленная цель достигается способом автоматического регулирования процесса контактной сварки, основанным на изменении давления в контакте соединяемых деталей, сравнении полученного сигнала с эталонным и регулировании режима сварки по сигналу рассогласования, осуществление 15 которого обуславливается применением предлагаемого устройства.На фиг, 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - графики изменения тока и давления, поясняюшие сущность способа.При сварке малогабаритных деталей с открытой зоной образования соединения (сварка проволок между собой или с плоской деталью встык, втавр, внахлест) характер изменения давления в контакте деталей на стадии нагрева тесно связан с термическим циклом и с высокой степенью точности, что определяет качество сварного соединения, При сварке по наиболее распространенной простейшей циклограмме с постоянным усилием, действуюшим на подвижный электрод, о таких параметрах термического цикла, как скорость нагрева, максимально достигнутая температура и длительность ее суШествования в зоне сварки можно косвенно судить по скорости и степени снижения давления, а также времени поддержания дав- З 5 ления на минимальном уровне. Оптимальные значения параметров нагрева и соответственно давления, определяюшие требуемый закон их изменения, зависят от теплофизических свойств и размеров свариваемых преобразователем и дифференциальным усилителем, при этом входы схемы И подключены к выходам двоичного счетчика, а выход схемы И подключен к входу генератора тактовых импульсов, один из выходов двоичного счетчика соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход последнего подключен к управляющему входу электронного ключа, причем второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом изме. рительного усилителя. материалов и для конкретных деталей определяются расчетным или экспериментальным путем. Изменение давления в контакте соединяемых деталей по заданному закону, выбранному в соответствии с оптимальной скоростью нагрева до сварочной температуры и длительностью поддержания этой температуры в зоне сварки, и воспроизведение от сварки к сварке заданного термического цикла обеспечивается автоматическим регулированием сварочного тока в процессе сварки.Устройство для автоматического регулирования сварочного тока в соответствии с заданным законом изменения давления снабжено последовательно соединенными генератором тактовых импульсов 1, двоичным счетчиком 2, постоянным запоминаюшим устройством 3, цифроаналоговым преобразователем 4, дифференциальным усилителем 5, интегросумматором 6, схемой 7 сравнения, блоком 8 управления и исполнительным органом 9, а также содержит датчик 10 давления, подключенный через измерительный усилитель 11 ко второму входу дифференциального усилителя 5, электронный ключ 12, установленный в цепи обратной связи интегросумматора 6 и связанный своим управляющим входом через формирователь 13 импульса сброса с одним из выходов счетчика 2 и входом блока 8, источник 14 опорных сигналов, подключенный ко второму входу схемы 7 сравнения и схему И 15, входы которой соединены с параллельными выходами двоичного счетчика 2, а выход подключен к управляюшему входу генератора 1. При этом исполнительный орган 9, являющийся конденсаторным дозировшиком энергии сварочного тока, выполнен в виде автономного последовательного инвертора (на фиг, 1 обведен пунктирной линией), состоящего из тиристоров6 и 17 и рабочего конденсатора 18, сварочного трансформатора 19 в качестве нагрузки инвертора. Парал 12553381 О лельно рабочему конденсатору 18 подключено шунтирующее регулируемое сопротивление 20 и тиристор 21.Инвертор подключается к источнику питания с накопительным (балансным) конденсатором 22.Реализация способа с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.Предварительно в запоминающем устройстве 3 с помощью программатора (непоказан) записываются двоичные коды, которые формируют требуемый для конкретныхдеталей закон изменения давления Рз в процессе сварки, в том числе и длительностьинтервалов М и М (фиг. 2 б), соответствующих времени нагрева металла до сварочной температуры и поддержания этой температуры в зоне сварки. Затем задаютсяпараметры режима сварки. При этом амплитудаи длительность сварочного токас (фиг. 2 а) устанавливаются заведомозавышенными, достаточными при отсутствииавтоматического регулирования процессаи реальном отклонении других параметроврежима для гарантированного расплавленияметалла в зоне сварки и снижения давлениядо нуля,Графики изменения тока(фиг. 2 а) идавления Р (фиг. 2 б) при автоматическомнерегулируемом процессе показаны пунктирными линиями, После сжатия деталей статическим усилием Р- сигнал с датчика 10,пропорциональный этому усилию, поступаетна вход усилителя 11 и далее на неинвертирующий вход усилителя 5, Синхроимпульсом от сварочной машины счетчик 2 устанавливается в исходное состояние и разрешает поступление на него счетных импульсовот генератора 1. Параллельный код с выходовсчетчика 2 поступает на входы запоминающего устройства 3, в котором ранее былизаписаны коды эталонной кривой давления.В соответствии с этими кодами на выходепреобразователя 4 формируется ступенчатоенапряжение, задающее эталонную кривуюдавления Р. Напряжение с выхода преобразователя 4 подается на инверсный входусилителя 5. При подаче единичного сигналас одного из выходов счетчика 2 (номер выхода выбирается в зависимости от быстродействия используемых тиристоров) на входблока 8 управляюшим импульсом с последнего открывается тиристор 16 исполнительного органа 9 и через сварочный трансформатор 19 проходит ток (фиг. 2 а), определяемый параметрами сварочного трансформатора 19 и рабочим конденсатором 18.По мере нагрева металла под действиемсварочного тока давление в контакте свариваемых деталей Р (фиг. 2 б) начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению сигналас датчика 10, при этом на выходе усилителя 5выделяется напряжение, соответствуюшееразности напряжений между эталонным 20 25 30 35 40 45 50 55 значением давления Рэ и действительным Р. Это напряжение поступает на вход интегросумматора 6. В момент включения тиристора 16 в блоке 13 формируется короткий импульс, который подается на управляющий вход ключа 12, открывает его и сбрасывает интегросумматор 6 в ноль. При снижении тока ь протекающего через тиристор 16, до нулевого значения, когда тиристор 16 закрывается (т. е. в момент полного заряда конденсатора 18), ключ 12 закрывается и интегросумматор 6 начинает интегрировать разностное напряжение, сформированное на выходе усилителя 5. Чем больше разность между эталонной кривой и действительной ЬР (фиг. 2 б), тем быстрее интегросумматор 6 достигает порога срабатывания схемы 7 сравнения, задаваемого источником 14, и наоборот.При срабатывании схемы 7 в блоке 8 формируется управляющий импульс возбуждения тиристора 21, разряжающего конденсатор, при этом, чем больше отличаются эталонная Рэ и действительная Р кривые, тем раньше включится тиристор 21 и тем больше разрядится конденсатор 18 за время между включениями тиристоров 16 и 17. Тиристор 17 открывается по заднему фронту импульса, возбуждающего тиристор 16. Величина импульса сварочного токапри включении тиристора 17 определяется напряжением на конденсаторе 18, до которого он разряжается в период паузы 1, (фиг. 2 а).При последующих импульсах тока процесс повторяется. Величина импульса тока при этом определяется степенью переразрядки конденсатора 18. Чем больше в данном интервале времени протекания импульса тока 1 эталонное значение давления Рз превышает действительное Р, т. е. чем больше фактическая скорость нагрева превышает заданную, тем в большей степени уменьшается амплитуда следующего за измерением импульса сварочного тока. Это приводит к уменьшению интенсивности нагрева и скорости снижения давления. Разность между эталонным У. и действительным Р значением давления уменьшается. Если Р становится больше Р, то на выходе усилителя 5 появляется разность напряжения, полярность которого обратна полярности напряжения в описанном случае. Поэтому напряжение на выходе интегросумматора 6 также имеет противоположную полярность, и схема 7 не срабатывает. В этом случае тиристор 21 не открывается и конденсатор 18 за время паузы 1 не разряжается, а амплитуда импульса тока увеличивается до первоначально установленной по режиму величиныи интенсивность нагрева вновь возрастает.Таким образом обеспечивается поддержание скорости нагрева, близкой к эталонной. После достижения за время Л 1 сварочной температуры, соответствующей уровню давления Р;(фиг. 2 б), в этом состоянии255338 Составитель В. Катин Редактор Н. Егорова Техред И, Верес Корректор О. Луговая Заказ 4757/14 Тираж 1001 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4металл зоны сварки выдерживается в течение времени М 2. По достижении на выходе счетчика 2 определенного кода, соответствующего окончанию процесса сварки, сигналом обратной связи через логическую схему 15 запрещается работа генератора 1 и соответственно прохождение 1 актовых импульсов на вход счетчика 2. В этом случае на тиристоры 16, 17 и 21 исполнительного органа 9 управляющие импульсы не поступают и, следовательно, ток через сварочный трансформатор 19 не проходит до начала следующего цикла сварки,Предлагаемый способ автоматического регулирования обеспечивает поддержание от сварки к сварке заданного термического цикла, что повышает стабильность качества сварных соединений.