Способ контроля качества соединений в процессе контактной стыковой сварки

1754367 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 Б 23 К 11/04ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ ИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ. Е.О.Патона ский комбиВ.Богорский; .Дидко вский, И,Т,Ротару и ССР72Изобретение относится к контактйой . подвижной колойны сварочной машины и стйковой сварке и может быть,испольэова-:проскальзывания деталей, измеряют текунд для неразрушающего контроля сварного ".,:-щее значенйе усилейия сварногосоедине- соединения при работе на различном Сть-:,:,:ния до фактической остановки колонны, а в косварочном оборудовании.-.:, качестве контролируемдго йараметра приЦель изобретения - повышение досто-,: нимают вычисленный по результатам изме- верности контроля, .ренйй усиления и разности перемещенияПоставленная цель достигается тем, что подвижной колонныи проскальзывания десогласно способу контроля качества соеди- талей определенный интеграл функции венений в процессе контактной стйковой личины усиления отпеременной - разности . сварки контролируемые значения парамет- перемещения подвижной колонны. сварочров сравнивают с результатами, предвари- ной машины и проскальзываниядеталей на тельно полученными опытным путем, отрезке интегрирования от величины переиэмеряют величину перемещения подвиж- мещения подвижной колонны в момент наной колонны сварочной машины, величину чала осадка до величины, определяемой проскэлцзывания деталей в зажимах маши- разностью значений перемещения подвижны, определяют разность измеренных вели- ной колонны и проскальзывания деталей в чин, причем в процессе осадки измеряет зажимах машины при осадке.текущее значение перемещения подвижной Определенный интеграл функции усиколонны сварочной машины, текущее значе- ления сварного соединения от переменной ние проскальзывания деталей, определяют перемещения подвижной колонны машины разность текущих значений перемещения на отрезке интегрирования от значения пе(21) 4840738/08(71) Институт электросварки ии Криворожский металлургичнат им, В.И,Ленина(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ(57) Использование для неразрушающего контроля соединения; выполненного контактной стыковой сваркой, Сущность изобретения: в процессе осадки измеряют текущие значения перемещения подвижной колоййй сварочйой машины и проскальзывания деталей в зажимах, Измеряют также текущее эначенйе сварочного усилия до остановки колонны, В качестве контролируемого параметра принимают интеграл функции величины усиления от переменной - разности перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей, 3 ил, 1 табл,ремещения в момент начала осадки до значения перемещения в момент окончания осадки при записи с использованием математических символов имеет вид5Знгде Я - значение перемещения подвижнойколонны сварочной машины.в момент начала осадки;Як= Як - Япр значение перемещенияподвижной колонны машины в моментокончания осадки с учетом проскальэывания сварных деталей в зажимных губкахсварочной машины;Як - значение перемещения подвижнойколонйы сварочной машины;Япр - значение проскальзывания сварных деталей в зажимных губках сварочноймашины;Я - перемещение подвижной колоннысварочной машины;Ну - значение величины усиления сварного соединения,Вычисление такого интеграла сводится к определению площади, ограниченнойсверху линией, описываемой уравнениемН = НЯ), снизу осью абсцисс (осью Я), а по 3 Окраям линиями Я = Ян и Я = Як.На фиг,1 и 2 показана зависимость усиления сварного шва от перемещения подвижной колонны сварочной машины приосадке; на фиг.3 - блок-схема устройства.При контактной стыковой сварке оплавлением в начальный момент осадки Я = Янусиление равно нулю и зависимость Н = Н(Я)имеет вид, показанный на фиг.1, а величина8интегралаНу(Я) бЯ определяется пло ОЗнщадью, ограниченной кривой аб и отрезками ав и бв.Рассмотрим случаи различного разогрева после оплавления;45Некачественное соединение можетбыть йолучено вследствие чрезмерного увеличения или уменьшения градиента темпе ратурного поля в зоне термическоговлияния врезультате причин, носящих слу Очайный характер, например повышение напряжения питающей сети, короткогозамыкания и др. На фиг.2 линиями аб. аг, адпокаэанЮ зависимости Н = Н(Я) соответственно в трех случаях; идеальная сваРка, увеличенный градиент температурного поля,умейьшенный градиент температурного поля. Площадь ограниченная линией аб и отрезками ав, бв соответствует величине Зкинтеграла / НЯ)бЯ при идеальной сварке.знПлощадь, ограниченная линией аг и отрезками ав, вг соответствует величине интеграла, вычисляемого при увеличенном градиенте температурного поля, Площадь, ограниченная линией ад и отрезками ав, вд соответствует величине интеграла, вычисляемого при уменьшенном градиенте темйературного поля.Из фиг.2 видно, что отклонение про-. цесса сварки от идеального случая ведет к завышению или занижению величины инэк теграла. Если величина интегралаНЯ)бЯэн не укладывается между крайними значениями заданного интервала сварка считается некачественной,На фиг.3 представлена блок-схема устройства, позволяющего реализовать предложенный способ контроля качества сварных соединений.Схема состоит из датчиков 1 и 2 перемещения, блока 3 сравнения, датчика 4 перемещения, блока 5 эталонных значений, цифрового компаратора 6, аналого-цифрового преобразователя 7, персональной ЭВМ 8 и блока 9 индикации.Датчик перемещения предназначен для измерения текущих значений подвижной колонны сварочной машины и своим выходом связан со входом блока 3 сравнения,Датчик 2 перемещения предназначен для измерения проскальзывания деталей в зажимных губках сварочной машины и своим выходом связан со входом блока 3 сравнения.Блок 3 сравнения предназначен для алгебраического сложения сигналов и своим выходом связан со входом цифрового компаратора б,Датчик 4 перемещения предназначен для измерения текущих значений усиления сварного соединения и своим выходом связан с входом цйфрового компаратора б. Блок 5 эталонных значений предназначен для формировайия сигнала, пропорционального величине оптимального значения, и своим вйходом связан со входом цифрового компаратора б. Цифровой компаратор б предназначен для передачи в аналогоцифровой преобразователь 7 поступающих сигналов поочередно с задержкой не более 250 нс по команде с ЭВМ и своим выходом связан со входом аналого-цифрового преобразователя 7 (АЦП), а своими входами связан с ЭВМ 8,АЦП 7 предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровой и своими выходами связан со входами ЭВМ 8, асвоими входами с выходом ЭВМ 8,ЭВМ 8 предназначена для вычисленияопределенного интеграла, сравнение результатов с эталонным значением и выдачисигнала о результате контроля качества,ЭВМ 8 связана своим выходом с блоком 9индикации.Блок 9 индикации предназначен длясигнализации о качестве сварного соедике.ния,Устройство работает следующим образом,С началом осадки с датчиков 1 и 2 перемещения поступают текущие значения величины перемещения подвижной колоннысварочной машины и проскальзывания вблок 3 сравнения, где выполняется их алгебрайческое сложение, Полученный сигналпоступает в цифровой компаратор 6, Одновременно с началом осадки на сварной стыкопускается Т-образная корундовая консоль,при помощи которой выполняется измерение текущих значений усиления датчиком 4перемещения, которые поступают в ЦК 6.Также в ЦК б поступают сигналы с блока 5эталонных значений, По команде,.поданнойиз ЭВМ 5 дискретно через заданные промежутки времени или пути прохождения подвижной колонны сигналы из ЦК 6 вустановленном порядке поступают в АЦП 7,По команде, поданной из ЭВМ 8, преобразованные аналоговые сигналы в цифровыепоступают в ЭВМ 8. В ЭВМ 8 с начала осадки определяется площадь элементарныхпрямоугольников (со сторонами: измеренное усиление и величина перемещения),Площадь элементарных прямоугольниковсуммируется. После окончания осадки просуммированная площадь сравнивается сэталонным значением, Если она входит вустановленные пределы, то выдается сигнал на блок 9 индикации о качественномсварном соединении, если не входит; то выдается сигнал о некачественном соединении.Для измерения текущих значений подвижной колонны сварочной машины Я(блок 1) величины текущих значений проскальзывания сварных деталей Зпр (блок 2)и текущих значений усиления сварного соединения Су (блок 4) использовались системы измерительные электронные, модель217 (217.0,00.0.00 П С),В качестве блока сравнения использовался дифференциальный усилительК 140 УД 7, В качестве блока 5 эталонных значений использовался потенциометр.В качестве цифрового компаратора 6 использовался компаратор типа К 561 ИП 2,В качестве АЦП 7 использовался преобразователь типа К 1113 ПВ 1.В качестве ЭВМ использовалось ЭВМ типа 1816 В Е 48.В качестве блока 9 индикации использовался индикатор АЛС 324 А.Предложенный способ контроля качества соединений применялся при контактной 5 10 стыковой сварке оплавлением квадратных заготовок 60 х 60 мм на экспериментальной установке на базе машины для контактной стыковой сварки оплавлением типа КП 15 При сварке с целью сравнения достоверности оценки качества сварного соединения параллельно проводился контроль качества соединений посредством прототипа и при помощи предложенного способа,20 Затем из всех сварных соединений изготавливались образцы и подвергались разрушающему контролю с целью определения механических свойств при ударе, Изготавливались шлифы для определения характера прохождения волокон;Режим для сварки был выбран следующим;Напряжение холостого хода сварочныхаторов, В 6,8а оплавление, мм 20 а осадку. мм 12значения в предлагаемомаля заданного интервала ус 30 трансформ Припуск н Припуск н Граничные способе контр того за эталонтанавливались 20от значения интеграла, определенного для варианта сварки, приняПри контактной стыковой сварке пульсирующим оплавлением квадратных загото вок 60 х 60 мм за эталонное принятозначение интеграла 45 мм .2С началом осадки на сварной стык опускается Т-образная корундовая консоль, при помощи которой выполняется измере ние текущих значекий усиления. Одновременно измеряют текущее значение перемещения подвижной колокны сварочной машины, текущее значение проскальзывания деталей до фактической остановки 50 колонны. Дискретно через заданные промежутки времени или пути прохождения подвижной колонны определяют площадь элементарных прямоугольников (со сторонами; измеренное усиление и величина пе ремещения), В нашем конкретном случаечерез каждых 0,2 мм с начала осадки определялась площадь элементарных прямоугольников. Площадь элементарных прямоугольников суммируется. После окончания осадки просуммированная площадь1754367 Свариваемыв матери.алы и номерпартии Величина первмеще. ния подвижной колонны. мм Величинаусилениясварного со.единения,мм Ин ика ия Механические свойства Ударная вяэкосткПримечание Прототип По предлагаемому конт. олю качестваПовышенныйй раэворот волокон Линэооб. раэныв с ос.татками литого металле, матовые пятне 12 2"4 3,5 19-63 35сравнивается с эталонным значением. Еслионо входит в установленные пределы, товыдается сигнал о качественной сварке.На данном режиме было сварено трипартии,В первой партии процесс сварки прошел нормально на установленном режиме.Разогрев в процессе сварки зоны термического влияния оптимальный. Осадкапроходила полностью до установленной величины без проскальзывания; Оба способаконтроля с 1 лгналиэировали о качественнойсварке. Исследованные образцы далиудовлетворительные результаты.Во второй партии был смоделированпроцесс. с повышенным напряжением питающей сети на том же режиме, В результатепроизошло нарушение процесса нагрева.На свариваемых деталях возрос градиенттемпературного поляОсадка проходилаполность 1 о до установленной величины безпроскальзывания, Способ контроля качества сигнализировал о качественной сварке.Предлагаемый способ контроля качества соединений сигнализировал о некачественной сварке. Образцы, исследуемые послесварки, показали на неудовлетворительныерезультаты.В третьей партии был смоделированпроцесс с короткими замыканиями на томже режиме. В результате градиент температурного поля уменьшился по сравнению с. оптимальным. Способ контроля качества. сигнализировал онекачественном соединении, Образцы показали на неудовлетворительные результаты,Получейные результаты сведены в таблицу. Как видно из таблицы, среднее значение ударной вязкости при применениипредлагаемого способа контро)тя повышается наа"2 а"1 . 100 А 69 -35ан 1 35 х 100"97%.Формула изобретения 5 Способ контроля качества соединений впроцессе контактной стыковой сварки, при котором контролируемые значения параметров сравнйвают с результатами, предварительно полученными опытным путем, при 10 этом в качестве контролируемого параметра используют параметр, который характеризуется величиной перемещения подвижной колонны сварочной машины и величиной проскальзывания деталей в за жимах машины, отл и ч а ю щи й с ятем,что, с целью повышения достоверности контроля, в процессе осадки измеряют текущее значение перемещения подвижной колонны сварочной машины и текущее значение 20 проскальзывания деталей, определяют разность текущих значений перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания деталей, измеряют текущее значение усиления сварного соедине ния до фактической остановки колонны,вычисляют по результатам измерения усиления и разности перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей определенный интеграл функции величины 30 усиления от переменной - разности перемещения подвижной колонны сварочной машины и проскальзывания деталей на отрезке интегрирования от величины перемещения подвижной колонны в момент начала 35 осадки до величины, соответствующей разности значений перемещения подвижной колонны и проскальзывания деталей в зажимах машины при осадке, и в качестве параметра, характеризуемого величиной 40 перемещения подвижной колонны сварочной машины и величиной проскальзывания деталей в зажимах машины, принимаютэтот интеграл.1754367 з.Г РГ 3 Редактор А,Долин Производственно-издательский комбинат " нт", г, Ужгород, ул.Гагарина аказ 2849 ВНИИПИ ГоСоставитель А,ДидковскийТехред М,Моргентал Корректор Т.Палий ТиражПодписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5