Устройство для контроля качествасварного соединения при сваркедавлением

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк ьвтоескомь свидетельству Союз СоветскихСоциапистическмаРеспублик(23)Приоритет Опубликовано 30.06.81, Бюллетень Рй 24 по делан изобретений и открытий(53) УДК 621.791. . 16. 037 (0888) Дата опубликования описания 30,06,81(71) Заявит 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРИ СВАРКЕ ДАВЛЕНИЕМстройства Недостатквляется то,известного о оно не м араноеого качества при ак при изменении ировать в инения т Устройство относится к сборке изделий микроэлектроники и может бытьиспользовано при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем,Известно устройство для контролякачества соединений при сварке давлением, содержащее сварочный трансформатор, в цепь вторичной обмоткикоторого подключен тиристор и дозировщик, а также последовательносоединенные датчик ускорения осадки,закрепленный на подвижном электроде, усилитель, сравнивающее устройство, формирователь, выход которогоподключен к управляющему электродутиристора, В известном устройствеуправление процессом сварки происходит по ускорению осадки подвижногоэлектрода, При достижении ускорением заданного значения тиристор закорачивает вторичную обмотку сварочного трансформатора, и процесс сваркипрекращается 1. метрических размеров иств свариваемых элементов (микротвердости,химического состава и т,д.), а такжеусловий подготовки поверхностей подсварку (наличие окисных, адсорбированных, жировых пленок и т.д.) нетообходимо систематически подстраиватьуровень срабатывания порогового устройства, в противном случае прочность соединений будет изменяться вшироких пределах,15Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, включающее механизм нагружения, выполненный в видерычага С подвижным грузом, сумматор,последовательно соединенные датчикускорения сварочной головки, закрепленный на рычаге механизма погружения, измерительный усилитель и последовательно соединенные пиковый841862 фРабота устройства основана на измерении максимального значения силы сопротивления деформации проводника иотключении процесса при достижении 5силой сопротивления деформации определенного значения по отношению к мак.симальному. В общем случае сила сопротивления деформации определяетсяиз формулы10 3детектор, делитель напряжения, компаратор, формирователь и привод отвода сварочной головки, ждуший мультивибратор, подключенный входом квыходу компаратора и входу формирова-теля, а выходом - ко входу пиковогодетектора 1 2.Цель изобретения - повьппение качества сварных соединений,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство введены операционный усилитель и инвертирующийкаскад, при этом в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя включен реостатный датчик,15закрепленный на рычаге механизма нагружения, а выход инвертирующего каскада соединен со входом сумматора, выход которого подключен ко второму входу пикового детектора и второму входукомпаратора, вход инвертирующего каскада соединен с выходом измеритель"ного усилителя, а выход операционного усилителя подключен ко второмувходу сумматора. 25Иа фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - кривые, поясняющие зависимость прочности соединений на отрыви силы сопротивления деформации проводника от времени сваркй,Устройство состоит из механизманагружения, выполненного в виде рычага 1 с подвижным грузом 2, операционного усилителя 3 с опорным на- з 5пряжением на входе, з цепь отрицательной обратной связи которого включен реостатный датчик 4, закрепленныйна рычаге 1 механизма нагружения,причем контактный ползунок реостатного датчика 4 жестко связан с подвижным грузом 2 механизма нагруженияпоследовательно соединенных датчика5 ускорения, закрепленного на рычаге1 механизма нагружения, измерительного 45усилителя 6 инвертирующего каскада 7,сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом операционного усилителя 3, пикового детектора 9, делителя1 О напряжения, компаратора 11, вторым 50входом подключенного к входу пикового детектора 9 и выходу сумматора 8,формирователя 2, электромагнита 13отвода сварочной головки, ждущего мультивибратора 14, входом соединенного 55с выходом компаратора 11 и входом формирователя 12, а выхЬдом - со вторымвходом пикового детектора,93 Г =Р-Г =п 1(ц-а);сд, ин,где Р - нагрузка на сварочный наконечник;Г - сила инерции;с " ускорение силы тяжести;а - ускорение осадки привариваемого проводника,Поэтому в устройстве предусмотрено измерение ускорения а осадки сварочного наконечника, вычисление силы Р сопротивления деформации проводника по формуле и сравнение максимального значения силы сопротивления деформации проводника Г с егопоследующим изменением.Работа устройства происходит следующим образом,Перед началбм процесса сваркиустанавливается оптимальная нагрузка на свариваемые детали путем перемещения груза 2 по рычагу 1, приэтом перемещается и контактный ползунок реостатного датчика 4, а навыходе операционного усилителяпоявляется напряжение равное ОР/12Ф онкоторое подается на вход сумматора8, где Оо- опорное напряжение навходе операционного усилителя 3;Йр - сопротивление реостатного датчика 4; й - сопротивление на входеоперационного усилителя 4. Посленачала процесса сварки свариваемыеэлементы деформируются, при этом рычагопускается с ускорением а, которое фиксируется датчиком ускоре 1 ния 5. Сигнал с датчика 5 ускоренияусиливается измерительным усилителем 6, и так как в формуле передчленом, содержащим ускорение, стоитзнак минус, инвертируется инвертируюпщм каскадом 7. Преобразованный такимобразом сигнал поступает на второйвход сумматора 8, где происходитоперация вычитания сигнала с выходаоперационного усилителя 3 от сигнала с выхода иквертирующего каскада7. Таким образом, на выходе сумматора 8 сформирован сигнал, пропорФормула изобретения Устройство для контроля качествасварного соединения при сварке давлением, включающее механизм погружения, выполненный в виде рычага сподвижным грузом сумматор, последовательно соединенные датчик ускорения сварочной головки, закрепленныйна рычаге механизма нагружения, измерительный усилитель и последовательно соединенные пиковый детектор, делитель напряжения, компаратор, Формирователь и привод отвода сварочнойголовки, ждущий мультивибратор, подключенный входом к выходу компаратора и входу формирователя, а выходом - ко входу пикового детектора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения качества сварногсоединения, в устройство введеныоперационный усилитель и инвертирующий каскад, при этом в цепь отрицательной обратной связи операцион-ного усилителя включен реостатныйдатчик, закрепленный на рычаге механизма нагружения, а выход инвертирующего каскада соединен со входомсумматора, выход которого подключенко второму входу пикового детектораи второму входу компаратора, входинвертирующего каскада соединен свыходом измерительного усилителя, авыход операционного усилителя подключен ко второму входу сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Миронов Л.Г., Виноградов Г.В.,Феногенов В,М., Латышев А,М. Управление контактной сваркой Т-образных,соединений. - "Автоматическая сварка"1977, У 1, с. 71.2. Заявка У 2593430/25-27,21.03.78, по которой принято решениео выдаче авторского свидетельства,3 84186циональный силе сопротивления дефор-,мации проводника . Величина опорного напряжения ц выбирается такимонобразом, чтобы при максимальной нагрузке на свариваемые детали выпол 5нялось условиеРр/Р0 =Ксс,где К - коэффициент усиления усиди- -теля 6;10о - чувствительность датчика 5ускорения,Смысл этого условия заключается втом, что в случае свободного падения рычага 1 на,выходе сумматора 8сигнал отсутствует, т.е, сила сопротивления деформации равна нулю, тогда при деформировании проводника навьйсоде сумматора всегда присутствует только положительный сигнал, ко"торый служит для контроля качествасварных соединений.Отключение процесса сварки в момент достижения силой сопротивлениядеформации проводника Г 1 оптимально- дго значения по отношению к максимальному происходит следующим образом,Сигнал с выхода сумматора 8 подается на вход пикового детектора 9,где происходит запоминание максималь- З 0ного значения этого сигнала, пропор-ционаЛьного максимальной силе сопротивления одноосной деформации проводника, затем сигнал с выхода пиковогодетектора 9 делится делителем 10 вотношении, определяющем оптимальноезначение силы сопротивления однооснойоптдеформации проводника Гпо отношению к ее максимальному значениюГс д (Фиг. 2). Преобразованный таким 40йобразом сигнал поступает на вход компаратора 11, на второй вход которого приходит сигнал с выхода сумматора 8, Таким образом, в момент Фкогда сила сопротивления одноосной 45деформации проводника достигает оптимального значения Г , сигналыоптна обоих входах компаратора 11 сравниваются и последний отрабатываетсигнал на сброс пикового детектора. 509 через ждущий мультивибратор 14 и 2 Фна формирователь 12, формирующий сигнал на электромагнит 13, который поднимает рычаг 1 и прекращает процесс сварки.841862 Е СоставителТехред А. В.Катиавка едактор К.Лемб орре каз 494 одписноеР д иал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 13 ТиражВНИИПИ Государспо делам изо113035, Москва,148нного комитета ССтений и открытий35, Раушская наб,