Способ управления процессом контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением

(53)(56) М 593Ку стыко 1986,с 2 сварке и относитользован Изобретен ожет быть и ой стыковой ей большого ример. труб,ри контавлением д асварке о развитог ения, н бил остя ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ Цель изобретения - повышение стаьности свойств сварных соединений за счет обеспечения повторяющегося от цикла к циклу разогрева деталей и исключения коротких замыканий в цепи сварки при повышении скорости сближения.На Лиг, 1 показан график зависимости температуры нагрева деталей от припуска йа оплавление при скор х сближения деталей О,11 и 0,25 мм/с (4, 10, 15, 20 мм - расстояние термо(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОН 7 АКТНОИ СТЫКОВОЧ СВАРКИ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано для соединения труб большого сечения в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения - стабилизация качества сварных соединений, В процессе оплавления на низкой скорости сближения , контролируют два параметра: припуск на оплавление и среднюю скорооть сближения деталей, По достижении ими заданных значений отключают коррекцию, после чего контролируют мощность 1 в искровом промежутке, и при стабиль-ной ее величине в течение полусекунды увеличивают скорость сближения, 2 ил. пары от поверхности оплавления; на йиг.2 а - запись напряжения на двигателе, управляющем следящим золотником, полученная при настройке сварочной машины без свариваемых деталей (П- заданное напряжение в процессе сближения деталей на низкой ско.рости); на йиг. 26 - запись йактического напряжения на двигателе, управляющем следящим золотником, при сварке труб (ДП - уровень снижения напряжения на двигателе по сравнению с заданным; А - момент отключения коррекции ; на Лиг. 2 в. - запись мощности в искровом промежутке при сварке труб.Сущность данного изобретения согтоит в следующем.Процесс сварки деталей большого сечения производится на режимах, характеризующихся максимальным термическим циклом в"сварнваемых деталях, который определяется квазистационарным тепловым состоянием.Для рационального программирования процесса сварки необходимо знать момент получения квазистационарного 10 теплового поля при максимально возможном разогреве деталей, Проведенные эксперименты показывают, что разогрев при оплавлвнии наиболее точно определяется припуском на оплавление, 5 При этом квазистационарное тепловое состояние, например при сварке труб, листов толщиной 10-30 мм, наступает после оплавления 30 мм припуска (Фиг.11 . Температурные поля в сплав ляемых деталях при скоростях сближения 0,1-0,25 мм/с (именно эти скорости обеспечивают получение максимального термического цикла) практически идентичные (Фиг.1). Снижение ско рости менее 0,1 мм/с снижает устойчивость оплавления и ухудшает равномерность разогрева по сечению детали, а повышение более 0,25 мм/с увеличивает градиент температурного поля, 30 т,е, уменьшается количество тепла, накопленное в детали.При настройке программы сварки во времени, которая производйтся без сва-. риваемых деталей, т.е, без тока в цепи сварки и без сигнала в цепи коррекции, на двигателе, управляющем следящим золотником, устанавливается напряжение Б (Фиг,2 а), которое пропорционально скорости сближения дета лей. При отсутствии сигнала в цепи :ч коррекции и соответственно неизменной величине П во времени принуск 8 на оплавление однозначно определяется соотношением Я=Ч(Б)йПри свар ке йактическов напряжение П (Фиг,2 б) на двигателе, который управляет следящим золотником, меньше Б на Б и зависит от многих переменных Факторов, например качества зачистки деталей, состояния токоподводящих башмаков сварочной машины, колебаний напряжения в сети и т,д и является в связи с этим величиной. переменной и непредсказуемой от сварки к сварке, Колебания Ь 1 приводят к изменению величины Б от сварки к сварке, Соответственно колеблется и разогрев деталей, причем только в сторону уменьшения, так как Ц всегда меньше О при работе корректора скорости сближения, Таким образом, для получения повторяющегося от цикла .к циклу разогрева деталей необходимо обеспе-. чить заданный припуск на оплавлеиие и среднюю скорость сближения деталей за время оплавления на низкой скорости.Если средняя скорость сближения ни-, же заданной, то оплавление продолжают, а коррекцию отключают, когда фактическая величина средней скорости соответствует заданной.При отключении коррекции (точка А на фиг. 2 б,в) происходит некоторое повышение скорости сближения деталей (в зависимости от М). Это может привести к скачкообразному повышению мощности, обусловленному приращением средней площади одновременно существующих контактов и переходными процессами в цепи сварки. В связи с этим после отключения коррекции команду на повышение скорости сближения необходимо подавать только при стабильном уровне мощности, Экспериментально установлено, что стабильный уровень мощности в течение 0,5 с является свидетельством установившегося процесса. Увеличение времени более 0,5 с приводит к непроизводительным затратам времени и энергии, а снижение менее 0 5 с не позволяет достоверно говорить об устойчивом процессе.П р и м е р. Осуществление контактой стыковой сварки оплавлением труб.114-1420 мм. Трубы такого диаметра применяются при строительстве трубопроводов ответственного назначения, поэтому при сварке таких труб особенно необходимо, высокое и стабильное качество соединений. Сварка труб 29 Х 20 мм на машине К 584 производится по программе, предусматривающей оплавление на первом этапе со скоростью 0,2 мм/с. После включения программы контролируют величину припуска на оплавление и среднюю скорость сближения. Если приоплавлении 30 мм припуска средняя скорость сближения находится в пределах 0,11-0,25 мм/с, подают команду на отключение коррекции. После отключения коррекции контролируют уровень мощности в цепи сварки и, если он находится на стабильном уровне, в течение 0,5 с выдают команду на повышение скорости. Возможен вариант, когда средняя скорость сближения меньше 0,1 мм/с выше 0525 мм/с она быть не может, так как при работе корректора фактическая скорость сближения всегда меньше заданной).В этом случае процесс оплавления продолжают, а корректор отключают, когда величина средней скорости достигает заданного значения в пределах 0510-0,25 мм/с. Установлено, что если после оплавления ЭО мм средняя скорость была ниже заданной (в нашем случае меньше 0,1 мм/с), то при продолжении оплавления на 3-5 мм, факти ческая средняя скорость достигает заданного значения. Это объясняется тем, что с наибольшей интенсивностью корректор снижает заданную скорость сближения в начальной стадии оплавле ния. По мере разогрева торцов процесс оплавления протекает все устойчивее и при продолжении оплавления на 3-5 мм припуска более 30 мм с заданной скоростью сблииенин 0,2 имс (обычно 15 устанавливаемая на практике заданная скорость сближения деталей при оплав ленни иа низкой скорости) средняя скорость сближения достигает заданного значения. Только в этом случае воз можна выдача команды на отключение коррекции. Если дальнейшее оплавление (на 3-5 мм припуска) не дает же- . лаемого результата, то процесс прерываютб так как зто свидетельствует о грубых нарушениях технологического режима сварки или неисправности привода перемещения.Для реализации способа используют известные устройства. Например, для 40 отсчета величины припуска на оплавление можно испольэовать сигнал датчикй перемещения, для опредвлвния среднего значения скорости сблюквния - сигнал на двигателе, управляю щем следящим золотником, обработанный на определенном усилителе. Контроль стабильности уровня мощности обеспечивается по сигналу датчика мощности компаратором.Применение предлагаемого способа управления процессом контактной стыковой сварки позволяет снизить брак при сварке на 4 .Формула изобретения-,Способ управления процессом контактной стыковой сварки непрерывнымоплавлением деталей, преимущественно труб развитого сечения, при котором управление во времени осуществляют по программе, включающей поддержание оплавления на низкой скоростисближения деталей с ее коррекцией потоку оплавления, отключение коррек- тции и повышение скорости сближенияперед включением осадки, о т л ичающий с я тем, что, с цельюповышения стабильности свойств сварных соединений за счет обеспеченияповторяющегося разогрева деталейво всех циклах и исключения короткихзамыканий в цепи сварки при повышениискорости сближения, в процессе оплавления на низкой скорости измеряютвеличину оплавленного припуска с момента начала отсчета программы исреднюю скорость сближения деталей,сравнивают их с заданными и при дости-,жении заданных значений обоими параметрами отключают коррекцию, послечего контролируют изменение мощности .в иСкровом промежутке и при стабильном уровне мощности в течение полусекунды подают команду на повышениескорости сближения,1641546 7000 а М ЮВ и,Г Составитель Л. ЛапинТехдеД С.Иигуноваф едактор С. Лиси орректор С. кун Заказ 1110 м при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент" г. Ужгород,агарина, 301 1 зОО тао НИИПИ Государственно 11303