Устройство для контроля качества сварного соединения

СОЮЗ,. СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (1 3(51) В 23 К 11 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ина поли И, Ленина и СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский ордена Лен технический институт им, В. (53). 621,791.762(088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 550253, кл, В 23 К 11/24, 18.03.76.2, Башкас Я.А. и др. Контроль качества соединений при ударной конденсаторной сварке по длительности дугового разряда. - "Автоматическая сварка", .1981, Р 3, с. 62-65 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ пРеимУ- щественно при конденсаторной ударной сварке, содержащее датчик сварочного тока, датчик сварочного напряжения, соединенный с компаратором напряжения, классификатор соединен с блоком индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля качества, в него введены датчик ускорения подвижного электрода, усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок управления режимами, компаратор ускорения, компаратор тока, блок диагностической индикации и блок формирования признаков качества сварного соединения,при этом выходы последнего соединены с . блоком диагностической ийдикации и классификатором, выходы компаратора напряжения соединены с первым и вторым входами блока формирования признаков качества сварного соединения, третий вход которого соединен через компаратор тока с датчиком сварочного тока, а датчик ускорения подвижного электрода через усилитель с переменным коэффициентом усиления и компаратор ускорения соединен с четвертым входом блока формирования признаков качества сварного соединения, блок управления режимами соединен с вторыми входами компараторов напряжения, тока и ускорения и с вторым входом усилителя с переменным коэффициентом усиления.2. Устройство по п.1, о т л р: ч а ю щ е е с я тем,что блок формирования признаков качества сварного соединения содержит регистр хранения информации, три формирователя импульсов, две схемы И схему ИЛИ, при этом первый вход указанного блока соединен с первым входом регистра хранения информации, все выходы кОторого соединены с выходами указанного блока, третий вход укаэанного блока соединен с вторым входом регистра хранения информации, с входами первого и второго формиро- Я вателей импульсов и входом схемы ИЛИ, выход первого формирователя импульсов соединен с входом третьего фор- мирователя импульсов и третьим входом регистра хранения информации, четвертый вход которого соединен с выходом третьего формирователя импульсов и через первую схему И с пятым входом регистра хранения информации, шестой вход последнего через вторую схему И соединен с вторым входом первой схемы И и вторым входом указанного блока, другой вход третьего формирователяимпульсов соединен с вторым входом второй схемы И, третий вход которой соединен через ,схем; И)Б с выходом второго формирователя импульсов, четвертый вход указанного блока соединен с седьмым входом регистра хранения информации.Изобретение относится к сварочному производстну и может быть использовано для контроля качества сварн ых соединений, преимущественно приконденсаторной ударной сварке,Известно устройство контроля качества точечной контактной сварки,содержащее датчики сварочного тока,падения напряжения на электродах иусилия сжатия электродов Ц .Недостатком этого устройства является то, что оно не решает задачиконтроля качества ударно-стыконойсварки, физические процессы, протекающие и металлах при контактной иударно-стыковой сварках, различны, а 15именно: при ударно-стыконой сваркепроцессы разогрева и сжатия деталейпроисходят в различные моменты времени, а при контактной - одновременно, поэтому применение математической 20модели, реализованной в устройствеконтроля качества точечной контактной сварки, для контроля качестваударно-стыковой сварки невозможно.Кроме того, применение решающихусилителей, интеграторон и умножителей удорожает и усложняет устройства н реализации, Устройство дляконтроля качества точечной сваркиявляется медленнодействующим, времяопределения качества сварки равнодесяткам миллисекунд (например,40 мс), а при ударно-стыковой сварке это время не должно превышать1 мс,Наиболее близким к изобретению 35по технической сущности является устройство контроля качестна соединенийпри ударной конденсаторной сварке подлительности дугового разряда, содержащее датчик тока и датчик напряжения, 40соединенный с компаратором, и измерительно-классификационное устройство,содержащее классификатор и блок индикации, а также интегратор, входкоторого через ключ подключен к стабилизатору, а выход - на вход повторителя, к выходу последнего подключен измерительный прибор 2 .Недостатками устройства являютсянизкая точность разпознавания и ограниченные функциональные возможности.Низкая точность распознавания является следствием,.того, что не распознаются причины брака, вызванныеуменьшением усилия сжатия снариваемых деталей по сравнению с требуемойнормой, Причем норма усилия, такжекак и йорма сварочного тока, определяется (изменяется) в зависимостиот материалов и размеров свариваемых 60деталей, Величина усилия сжатия существенно влияет на качество сварныхсоединений, но в то же врейя янляетсяочень нестабильным параметром процесса сварки. 65 Уменьшение усилия сжатия происходит по следующим причинам: снижениеф скорости и ускорения сближения свариваемых деталей вследствие временного загрязнения направляющих подвижного электрода сварочной установки, уменьшение зазора между направляющими и подвижным электродом или появлениеразличного вида перекосов между ними,торможение подвижного электрода приводящей пружиной при появлении люфта в направляющих или перекоса штока,на который одета пружина, и т,п.; появление проскальзывания деталей в цангах, закрепленных на подвижном и неподвижном электродах сварочной установки, или появление свободного хода (пусть даже достаточно малого). во нремя соударения свариваемых деталей при любых других способах их закрепления, или уменьшение линейных размеров деталей но время соударенияза счет упругой деформации при недостаточно жесткой их Фиксации; ошибочная установка свариваемых деталей, не соответствующая технологическому процессу (например, при сварке двух деталей цилиндрической Формы, представляющих собой вывод и контакт реле типа РЭСили РЭС, штырь из нейзильбера (вывод) соударяется с штырьком из драгметалла (контакт) не плоским торцом, как положено па техпроцессу. а противоположным торном с фаской,(т.е, с меньшей площадью).Ограниченные функциональные возможности обусловлены тем,что устройство не может быть использовано дляконтроля качества сварных соединений из различных материалов (например, нейзильбер - серебро, нейэильбер - золото, нейзильбер - платина,нейзильбер - нейзильбер и др.) диаметров, а также конфИгураций (например, плоскость - штырь, штырьштырь и т.п.). Кроме того, в устрой-.стве не вырабатывается диагностическая информация о возможных причинах брака, а также состояниимеханической и электрической частей сварочной установки, что позволило быболее оперативно осуществлять еенастройку при отклонении заданныхпараметров (особенно механических) от нормы.Целью изобретения является повышение точности контроля качества. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля качества сварного соединения преимущественно при ударной конденсаторной сварке, содержащее датчик сварочного тока,датчик сварочного напряжения, соеди,ненный с компаратором напряжения, классификатор, соединенный с блоком, индикации, введены датчик ускоренияподвижного электрола, усилитель с усиления, компаратор 5 напряжения,переменным коэФфициентом усиления, компаратор 6 тока, компаратор 7 ускоблок управления режимами, компара- риния, блок 8 управления режимами,тор ускорения, компаратор тока, блок блок 9 формирования признаков кадиагностической индикации и блок фор- чиства снарного соединения, Формиромиронания признаков качества сварного 5 ватили 10-12 импульсов, схему ЛИ 13,соединения, при этом ныходы послед- . схемы И 14 и 15, регистр 16 храниниянего соединены с блоком диагностичис- инФормации, блок 17 диагностическойкой индикации и классификаторол, вы- индикации, классификатор 18 и блокходы компаратора иапряжиния соидини индикации.ны с пирным и вторым нходами лр одами блока Датчики 1-3 вырабатывают сигналы,формирования и изнаков качиср о качества свар- пропорциональные сварочному току,ного соединения т и ий вхоР .Т вход которо-,падению напряжения на электродах иго соединен чириз компа атор аратор тока с ударному ускорению подвижного электро- датчиком сварочного токар о о тока, а датчик да сварочной установки. По величине Гускорения подвижного эликт ода,чи ирода,чириэ 35 сварочного тока можно определить тимусилитель с пирилинным коэффициентом пиратурное состояние снариваимых диусиления и компаратор ускорения соединен с четвертым входом блока о мталей,.поэтому, осуществив пороговуюР д б ока форми- обработку тока на определенном уровронания признаков качества сва ногс арного ни в зависимости от материала и толсоединения, блок Управлинияи иу Р я Рижимами щ щины сваринаимых деталей и определивсоединен с вторыми входами компа акомпара-момент соудариния деталей относитильторов напряжения тока.иР , о а.и УскоРения . но импульса пороговой обработки токаи с вторым входом усилителя ср одом усилителя с пере- можно определить возможность образоминным коэффициентом усиления. вания качественного сварного соидиниБлок формирования признаков каче ния.- ства снарного соединения соде житодиржит . . Вслидствииинирционности проциссарегистр хранения информации т и фоф Р цтри фоР- распространения тепла в металлах ниоб.мироватиляимпульсов, дви схемы Ии схему ИЛИ, при этом пи ный вхоходима временная коррекция импульсапороговой обработки така, а именноукаэанного блока соединен с пи вымвходом ригистра х аникия ин о ма иид первым 3 О смещение переднего фронта, отражаюР Р е иЯ информации щего процесс раэогрива деталей, ивси выходы которого соединены с вы 4коррекция заднего фронта вследствие .ходами указанного блока т итблока, третий вход наличия процесса остывания деталей.указанного блока соединен с вторым1.входом регистра хранения информации, Кроми того, качество сварного соис входами первого и второго формиро дининия определяется усилием сжатия, ватилий импульсов и входом схемы ИЛИ, возникающим при соударинии деталей. выход пирного формирователя импуль-Сигналы, снимаемые с датчика 1 сварочсов соединен с входом третьего форми- ного напряжения и датчика 2 сварочроватиля импульсов и третьимвходом ного тока, поступают на соотвитстрегистра хранения информации, четвер О вующии входы компараторов напряжитый вход которого соединен с выхо- ния 5 и тока 6.Сигнал с датчика 3дом третьего формирователя импуль- ускорения подвижного электрода постусов и через первую схиму И с пятым пает на усилитель 4 с переменным коэфвходом регистра хранения информации, . Фициинтом усиления. Сигнал с выхода шестой вход последнего через вторую 45 Усилителя 4 поступает на компаратор схему И соединен с вторым входом 7, на котором происходит формировапервой схемы И и вторым входом ука . нии сигнала, опридиляющиго достаточзанного блока, другой выход третьего ность усилия сжатия деталей н процес- Формирователя импульсов соединен с си сварки. Опорные напряжения, опривтоРым входом второй схемы И, тритий 5 О диляющии порог срабатывания компаравход которой соединен через схему торов 5-7, а также коэфФициент пери- ИЛИ с выходом второго формирователя дачи усилителя 4, задаются блоком 8 импульсов;, четвертый вход укаэанного управления режимами в зависимости от блока соединен с сидьым входом ри- типа и толщины снариваимых деталей.гистра хранения информации, Сигнал с выхода компаратора 6 токаИа чертеже представлена блок-схи- постУпает на ФоРмиРователь 11 импуль 55ма устройства контроля качества свар- сов, осущиствляющий выработку синного соединения, хроимпульса (СИ), определяющего вриминной интервал, в тичиниикоторогоУстройство контроля качества свар- разрешена запись информации о проного соединения преимущественно при бО цисси сварки в регистр 16 хранения. ударной конденсаторной сварке содир- С выхода Формирователя 11 импульсоь жит датчик 1 сварочного напряжения, . сигнал поступает на формиронатиль датчик 2 сварочного тока, датчик 3 12 импульсов, вырабатывающий импульс ускорений подвижного электрода, уси" фвриминной интервал" (ВИ), длитильлитиль 4 с переменным коэффициентом 5 ность которого определяет требуемоесмещение переднего фронта импульсапороговой обработки тока, отражающего процесс разогрева деталей. СхемойИ 14 фиксируется ситуация "позднийподжиг" (ПП), т.е. тот факт, чтомеханический контакт свариваемых5деталей возник до требуемого для образования качественного сварного соединения температурного состояния торцов. Сигнал с выхода компаратора 6поступает также на формирователь 10импульсов и схему ИЛИ 13, которыеосуществляют временную коррекцию зад-него фронта импульса пороговой обработки тока, вследствие инерционностипроцесса остывания, Схемой И 15 фиксируется ситуация "соединение вразогретом виде" (СРВ), т.е. попадание момента механического контакта свариваемых деталей во временнойинтервал, благоприятный для образования качественного сварного соединения деталей по температурному сос-.тоянию,В регистре 16 хранения осуществляется запись информации, позволяющей определить качество сварки, аименно запоминание следующих фактов;появление механического контактасвариваемых деталей (НК); наличиесигнала с выхода компаратора сигнала .тока (ТОК); выработка СИ; выработкаимпульса ВИ переднего фронта сигналас выхода компаратора сигнала тока)появление ситуации ПП; появлениеситуации СРВ; наличие усилий сжатиясвариваемых деталей, достаточных 35для образования качественного сварного соединения "усилие в норме"(УСН),С выходов регистра 16 признакикачества сварного соединения в виде 4 Осигналов ПП, СРВ и УСН поступают наклассификатор 18, где по логическимформулам вырабатывается решение о ка",честве сварного соединения НОРМА = УСН Л СРВ А ПП БРАК = УСН А СРВ Л ПП и выдачей соответствующего сигнала "Норма" или "Брак" в блок 19 индикации,Все выводы регистра 16 заведенына блок 17 диагностической индйкации.По состоянию диагностической индикации можно определить работоспособность прибора и возможную причинубрака в каждом цикле сваркиВведение датчиков ускорения, усилителя с переменным коэффициентомусиления, компараторов сигналов ускорения и тока, блока управления режимами, блоков формирования признаковкачества сварного соединения и диагностической индикации выгодно отличает предлагаемое .устройство от известного, так как повышается точностьконтроля и расширяются функциональные возможностиПовышение .точности контроля достигается за счеттого, что разпоэнаются причины брака, вызванные уменьшением усилиясжатия свариваемых деталей по сравнению с требуемой нормой.Расширение функциональных возможностей достигается за счет того,что .устройство может быть использовано для контроля качества сварныхсоединений из различных материалов(например, нейзильбер - серебро,нейзильбер - платина, нейэильберзолото, нейзильбер - нейзильбер и др.)диаметров, а также конфигураций(например;плоскость -штырь, штырь-штырь и др.).Кроме того, в устройстве вырабатывается и выдается на индикацию диагностическая информация о возможныхпричинах брака, состоянии механической и электрической частей сварочнойустановки, что позволяет более опе,ративно осуществлять ее настройкупри отключении заданных технологических параметров от нормы, а также осуществлять поиск оптимального режимасварки в заданных техпроцессом диапазонах регулировок сварочного токаи емкости накопительных конденсаторов.1049216 ль Г. ЧайковскийГергельоКорректор Ю.Макаренко став хред Редактор Р. Цицика акаэ В 300 Филиал ППП "Патент" г; ужгород, ул. Проектная, 4 11 Тираж 110 б ВНИИПИ Государственного коми по делам иэобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушска