Способ регулирования процесса электронагрева

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл 1) 3334982/25 2 В 23 К 11/2 с присоединением заявкиударстааииык камитет СССР.82. Бюллетень4я описания 05.01.83 по делам иэабретеикй и юткрытий72) Авторы одкидо зобретения 1) ЗаявительИзобретение относится к сварочному производству, а именно к автоматизации управления нагревом сплавляемых деталей, преимущественно при стыковой сварке (пайке) плавлением.Известен способ регулирования процесса электронагрева, осуществляемый путем создания параллельно нагрузке цепи с тепло- физической термообразующей ее моделью и коррекции электрической мощности в нагрузке по величине выходного параметра модели 11.Недостатком указанного. способа являет ся то, что при сварке (пайке) в каждом термическом цикле нагрева стыка деталей в цепи рабочей нагрузки тепловая энергия стабилизируется независимо от физического состояния материала деталей и момент корректирования или отключения электрической мощности не связан с моментом перехода свариваемых материалов из твердого состояния в жидкое, в результате чего возможен перегрев расплава в стыке деталей и при осадке их под действием усилия сжатия образуются выплески.Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий непосредственно перед нагревом соединяемых деталей усилия их сдавливания, температуры электродов и вычисление теплового эквивалента, пропорционального измеренной температуре, после чего осуществляется электронагрев соединяемых деталей, при этом измеряется электрическая мощность в сты- ке соединяемых деталей, вычисляется эквивалент тепла, пропорциональный измеренной электрической мощности, который сравнивается с ранее измеренным тепловым эквивалентом, пропорциональным измеренной температуре, по разности этих величин определяется момент снижения электрической мощности и регулируется скорость ее снижения в зависимости от усилия сдавливания электродов 2.Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает стабильности качества соединения при стыковой сварке (пайке) плавлением в условиях дискретного массового производства в ситуации) когда величины электрических (мощность, энергия) и физических (температура электродов, тепловая энергия в стыке соединяемых деталей) параметров процесса изменяются от цикла к циклу нагрева относительно их1номинальных значений под действием возмущений (колебаний напряжения сети, изменения термического КПД цепи электронагрева, изменений длительностей пауз междуциклами), дестабилизируюших качество.Поскольку момент снижения электрической мощности изменится под действием возмущений по параметрам, которые используются для его определения, то изменится при фиксированной длительности термического цикла сварки (пайки) длительность интервала времени регулирования скорости снижения электрической мощности в зависимости от усилия сдавливания электродов, вследствие чего появляется дополнительная погрешность регулирования конечного положения одной из деталей в зоне расплава другой и снижения качества сварного (паянного) соединения относительно качества в термическом цикле при отсутствии возмущений. Так, например, в условиях производства на высокопроизводительных автоматических линиях массовых конденсаторов при электроконтактной припайке к металлизированным припоем торцам металлобумажных секций или вплавлении в торцы металлопленочных секций проволочных выводов интенсивность параметрическйх возмущений меняется непредвиденным образом вследствие вероятностного характера сочетания их числа, что нарушает стабильность качества паяных соединений и снижает эффективность практического использования известного способа.Цель изобретения - повышение качества соединения путем устранения погрешности регулирования конечного положения одной из деталей относительно другой в зоне рас- плава.Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу регулирования, процессы электронагрева соединяемых деталей при котором последние зажимают, сдавливают, при электронагреве измеряют электрическую мощность, выделяемую в стыке соединяемых деталей, в зависимости от измеренного значения определяют момент снижения электрической мощности и регулируют скорость снижения мощности в зависимости от усилия сдавливания электро.- дов, измеряют интервал времени от начала нагрева до момента снижения электрической мощности, сравнивают этот интервал с эталонным и по величине разности дополнительно корректируют скорость снижения электрической мощности, пропорционально увеличивая ее или уменьшая соответственно величине измеренного интервала, большей или меньшей эталонной. На чертеже представлена структурная схема устройства, реал изуюшего способ, содержащий следующую совокупность приемов и средств для его осуществления.Соединяемые детали зажимают и сдавливают, при электронагреве определяют,мо 20 50 55 Предлагаемый способ реализуется в устройстве стабилизации качества вплавления разогреваемого электрическим током проволочного вывода в металлизированный припоем торец конденсаторной секции в условиях автоматизированного изготовления контактных узлов конденсаторов,Здесь целью регулирования процесса электронагрева является стабилизация глубины погружения вывода в слое припоя в каждом цикле дискретного производства, когда от цикла к циклу изменяются начальные значения таких параметров режима, как усилие прижатия электродами вывода мент снижения электрической мошности; регулируют скорость ее снижения в зависимости от усилия сдавливания; измеряют интервал времени от начала нагрева до момента снижения электрической мощности; сравнивают его с эталонным; по величине разности дополнительно корректируют скорость снижения мощности, пропорционально увеличивая ее или уменьшая соответсвтенно при величине измеренного интервала,.большей и меньшей эталонной.Устройство, реализующее способ, содержит источник 1 питания, траноформатор 2, цепи рабочей нагрузки, включаюшие электроды 3 и 4 и детали 5 и 6, измерители 7 - 9 соответственно мощности, температуры электродов и усилия сжатия, устройство 10 для определения момента снижения электрической мошнасти, задатчик 11 времени термического цикла, измеритель 12 интервала времени от начала нагрева до момента снижения электрической мошности, сравнивающее устройство 13, задатчик 14 эталонного интервала времени, корректируюшее устройство 15 и регулирующее устройство 16.После сжатия деталей в цепи рабочейнагрузки непосредственно перед включением источника 1 питания производится измерение усилия сжатия деталей и температуры электродов, после чего включается источник 1 питания на время, определяемое задатчиком 11, и сигнал с выходов измерителей 8 и 7 поступают на устройство 10 для определения момента снижения электрической мощности; с выхода этого устройства сигнал поступает на измеритель 12 интервала времени от начала нагрева до момента снижения электрической мошности, после чего измеренное значение времени сравнивается 35с эталонным (интервалом времени, соответствующим режиму электронагрева при отсутствии возмущений режиму электронагрева при отсутствии возмущений по параметрам, измеряемым устройствами 8 и 7) и по 40 сигналу, пропорциональному величине разности корректирующим устройством 15, дополнительно регулируется скорость снижения электрической мощности, основная регулировка которой осуществляется устройством 12 в зависимости от величины сиг нала с выхода измерителя 9.к припою, температура электродов и падение напряжения на них.При осуществлении регулирования процесса электронагрева по известному способу глубины погружения вывода диаметром 0,6 мм в припое толщиной 0,8 мм изменяются от 0,3 до 0,8 мм при технологическом нормативе 0,3+0, мм, определяющим наилучшее качество паяного контактного ,узла конденсатора БМ. При этом длительность импульса нагрева до момента снижения его электрической мощности изменяется в пределах от 0,4 до 0,8 с при фиксированной длительности электронагрева 0,16 с. Скорость снижения электрической мощности регулируется путем изменения угла включения тиристорного ключа пропорционально усилию прижатия электродов к выводу. Наилучшее качество достигается при номинальных значениях параметров режима с начальной температурой электродов 50 С и падением напряжения на них 0,8 В. При этих значениях параметров длительность импульса нагрева до момента снижения его электрической мощности составляет 0,6 с. Этот интервал времени принят в качестве эталонного и при увеличении его ве. личины скорость снижения электрической мощности дополнительно пропорционально увеличивается, а при уменьшении пропорционально уменьшается. Тем самым за счет изменения интенсивности охлаждения расплава, а следовательно, и величины силы сопротивления движению автоматически корректируется и координата конца траектории движения вплавляемого вывода.При этом положительный эффект выражается в у еньшении глубин погружения вывода в слое припоя с 0,8 до 0,5 мм, т.е. в существенном повышении стабильности показателя качества от цикла к циклу пайки.Таким образом, по уровню параметрических возмущений,. который отображается изменением интервала. времени от начала нагрева до момента снижения электрической мощности, косвенно, путем корректировки скорости снижения мощности, стабилизируется координата конца траектоЮ 984767 6рии перемещения при сварке (пайке) одной детали в расплаве другой и повышается стабильность качества соединений.Использование предлагаемого способарегулирования процесса электронагрева обеспечивает по сравнению с известными способами лучшую стабильность качества стыковой сварки (пайки) оплавлением в усло.виях циклической работы сварочного автоматического оборудования при массовом дискретном производстве,10 Экономический эффект от внедрения способа по сравнению с базовым объектом составляет 46,2 тыс, руб. Формула изобретения15Способ регулирования процесса электронагрева соединяемых деталей, при котором последние зажимают, сдавливают, при электронагреве измеряют электрическую мощность, выделяемую в стыке соединяемых де талей, в зависимости от измеренного значения определяют момент снижения электрической мощности и регулируют скорость снижения мощности в зависимости от усилия сдавливания электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества.соединения путем устранения погрешности регулирования конечного положения одной из деталей относительно другой, в зоне расплава измеряют интервал времени от начала на, .грева до момента снижения электрической 30 мощности, сравнивают этот интервал с эталонным и по величине разности дополнительно корректируют скорость снижения электрической мощности, пропорционально увеличивая ее,или уменьшая соответственно величине измеренного интервала, большей или меньшей эталонной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР585935, кл. В 23 К 11/24, 31.03.75.Ю 2. Авторское свидетельство СССР683871, кл. В 23 К 11/24, 20.06,77 (прототип).Составитель Г. Чайковский Редактор А. Власенко Техред И. Верес Корректор Н. Буряк Заказ 10037/18 Тираж 1153 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, 4