Способ регулирования сварочного процесса

АРОЧНОГО бретение относитс рования параметро о процесса, преим й сварке, и может о всех отраслях н И о сигров пр к способамрежима сваущественно ибыть и име егу очн пособа явочность ре й ванны, т дугово р. нено в ародного хозяйства.В химическом, энергетическом машиностроении, в судостроении и других отраслях народного хозяйства при изготовлении ответственных конструкций предьявляются повьппенные требования к качеству сварных соединений. Одними из основных контролируемых параметров сварного шва являются его геомет рические размеры, которые, в свою очередь, определяются размерами свароч ной ванны. Поэтому очень важно в процессе сварки поддерживать размеры сварочной ванны постоянными в заданных пределах. Гарантированное и стабильное качественное проплавление можно получить при использовании систем автоматического регулирования проплавления, при которых параметры режима сварки регулируют и калу о реальных значениях разме оплавления.Известен ультразвуковый способ измерения толщины, при котором в качест ве ультразвуковых колебаний используют поверхностные волны и на их пути устанавливают акустическое препятствие 1 1Недостатком этого способа является то, что отсутствует операция регулирования в процессе сварки, а также необходимость установки дополнительного акустического препятствия усложняет измерения.Известен способ автоматического регулирования процесса точечной сварки при котором сварочный ток изменяют в прямопропорциональной зависимости от величины акустической проводимости зоны сварки 21,Недостатком данного сляется также невысокая т гуирования формы свароч87209как способ позволяет измерять только глубину проплава.Цель изобретения - повышение точности регулирования формы проплава, преимущественно при дуговой сварке.Для достижения цели в предлагаемом способе регулирования сварочного процесса, при котором в изделие вводят ультразвуковые колебания и параметрь. режима регулируют и зависимости от 1 О изменения акустической проводимости сварочной ванны, дополнительно определяют размер сваррчной ванны по времени задержки ультразвукового сигнала в сечении,.проходящем через акус ь тическую ось ультразвукового пучка и ось источника тепла, и параметры режи ма регулируют с учетом размера сварочной ванны, при этом ультразвуковые колебания вводят периодически с частотой не менее 2 МС 1, где Чс - скорость сварки; 1, - максимально возможный при данных режимах сварки. размер сварочной ванны.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг, 2 - график зависимости амплитуды сигнала акустической проводимости от глубины проплава свариваемого изделия; на фиг. 3 - график зависимости времени задержки ультразвукового сигнала и размеров ширины сварочной ванны.Блок-схема состоит из сварочной горелки 1, соединенной через блок 2 регулирования параметров с минусовым полюсом источника питания 3, плюсовой полюс которого подключен к свариваемому изделию 4. Сварочная ванна 5, образованная сварочной дугой 6, озвучивается объемными ультразвуковыми40 колебаниями, возбуждаемыми датчиком 7, которые принимаются датчиком 8. Дат чик 9 излучает поверхностные ультразвуковые волны и принимает их после отражения от краев сварочной ванны 5. 4 Датчики 7-9 соединены с дефектоскопом10. Дефектоскоп 10 соединен с дешифратором 11, который, связан с блоком 12 памяти и пороговым устройством 13. Пороговое устройство 13 подключено к 0 блоку 2 регулирования параметров.На фиг. 2 обозначено: А - амплитуда сигнала акустической проводимости эоны сварки; Ь -иэмеряеиай глубина проплава сварочной ванны 5 Ь 4 1 Ьи А 4 А А-произвольные велйчины глубины проплавления и соответствующие им амп литуды сигнала акустической проводи 5мости зоны сварки; О - толцина свариваемого изделия;На .фиг. 3 обозначено: 31 Д- время задержки ульразвукового сигнала; Ь - измеряемый размер (ширина) сварочной ванны 51 Ь,1, Ь 2,Ь и 4,+аАЭ произвольные величины размеров(ширины ) сварочной ванны 5 и соответствующее им время задержки ультразвукового сигнала.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.Между сварочной горелкой 1 и свариваемым металлом 4 возбуждают дугу 6, Тепловая энергия, выделяемая при горении дуги 6, расплавляет металл 4,образуя сварочную ванну 5, От дефектоскопа 1 О через ультразвчковой датчик 7 в свариваемое изделие 4 вводят объемные ультразвуковые колебания, направленные в зону сварочной ванны 5, которые принимает ультразвуковой датчик 8, получая сигнал об акустической проводимости зоны сварки.Сигнал акустической проводимости, амплитчда А которого несет информацию о глубине проплавления И ( фиг. 2), поступает в дефектоскоп 10 и фиксируется на экране электроннолучевой трубки, Ультразвуковой датчик 9 возбуждает на изделии 4 поверхностные ультразвуковые колебания, акустическая ось которых проходит через ось источника тепла, и принимает отраженные от краек ев сварочной ванны 5 ультразвуковые колебания, Время задержки 13 дД поверхностных ультразвуковых колебаний несет информацию о размере Ь сварочной ванны 5 в измеряемом сечении (фиг,3). Сигналы поступают также в дефектоскоп 10 и фиксируются на экране, С дефектоскопа 10 оба сигнала поступают в дешифратор 11, в котором сигнал о времени задержки преобразуется в амплитудный сигнал. В блоке 12 памяти задается закон изменения сигналов, соответствующий определенюам значениям размеров сварочной ванны 5, При отклонении измеренных размеров от заданных пороговое устройство 13 вырабатывает сигнал на изменение параметров режима, который поступает в блок 2 регулирования параметров режима. Блок 2 регулирования параметров режима изменяет параметры режима сварки до исчезновения сигнала рассогласования. Таким образом, располагая акустическую ось датчиков 7-9, проходящую через ось дуги в се872095 формула изобретения чении, перпендикулярном направлению сварки, получаем информацию о двух параметрах сварочной ванны 5, а именно о глубине проплава и ширине. А так как ширина и глубина сварочной ванны 5 в данном сечении максимальны и, в свою очередь, определяют ширину и глубину сварного шва, то одновременное измерение и регулирование указанных параметров сварочной ванны 5 1 О позволяет получать шов постоянных размеров в заданных, пределах,Расположение акустической оси датчиков в указанном сечении позволяет получать сигналы с максимальной чувствитель ностью, точностью, и с высокой достоверностью.Периодичность контроля укаэанных геометрических параметров сварочной ванны 5 с частотой 2 Чс Ь обусловле О но временем существования сварочной ванны с , за которое сварочная ванна переместится в новое положение. При меньшей частоте измерения размеров сварочной ванны возможно резкое 25 снижение качества сварного шва при наличии различных возмущений в процессе сварки.Помимо регулирования формы сварочной ванны системой автоматического регулированияСАР), предлагаемыйЗО способ можно осуществить при управлении процессом сварки вручную. Это можно сделать следующим образом. При сварке на экране дефектоскопа визуально наблюдают эа амплитудой сигнала поверхностньм ультразвуковых колебаний и за временем задержки поверхностных ультразвуковых колебаний и изменяют параметры режима таким образом, чтобы выдержать эти сигналы в установленных пределах, соответствующих заданным размерам сварочной ванны е 6Длительность паузы 2,5 с Длина дуги З,бми Диаметр вольфрамовогоэлектрода 3,0 мм Угол заточки электрода 30 ф Диаметр притупления0,5-0,6 мм Расход аргона 5 л/мин Предварительно осуществляют импульсную сварку, добиваясь зеданных размеров формы шва, и фиксирукг амплитуду сигнала объемных ультразвуковых колебаний и время задержки поверхностных ультразвуковых колебаний, Выход дефектоскопа соединяют с пороговым устройствомтриггером) значение порога срабатывания которого устанавливают равным фиксированной пред" варительно амплитуде и времени задержки ультразвуковых датчиков,При совпадении сигналов триггер срабатывает подавая команду на отключение сварочного тока.Таким образом поддерживают постоянными размеры сварочной ванны, и, соответственно, размеры сварного шва в процессе сварки. Предлагаемый способ регулированиясварочного процесса позволяет регулировать размеры шва в процессе сваркии поддерживать их в строго заданныхпределах,Способ позволяет также разработатьсистемы автоматического регулировагния размеров сварочной ванны при других способах сварки, дает воэможностьполучать размеры сварных швов в эаданньм пределах, что исключает рядопераций по контролю сварных швов иисправлении брака, а это, в свою очередь, значительно снижает затраты, П р и м е р, Способ осуществляют при импульсной аргонодуговой сварке неплавящимся электродом стыковых соединений пластин размером 300 х 100 х 4 мм из стали 12 Х 18 НОТ, Сварку осуществляют на макете устройства, представляющего привод перемещения горелки относительно изделия. На макете неподвижно относительно горелки крепятся ультразвуковые датчики, которые контактируют со свариваемым ме 55 таллом.Режим сварки следующий:Сварочный ток в импульсе 450 АТок в паузе 30 А Способ регулирования сварочного процесса, преимущественно при дуговой сварке, при котором в иэделие вводят ультразвуковые колебания и параметры режима регулируют в зависимости от изменения акустической проводимости сварочной ванны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно определяют размер сварочной ванны по времени задержки ультразвукового сигнала в сечении, проходящем через акустическую ось ультразвукового пучка и ось источника тепла, и параметры режима регулируют с учетом размера сварочной ванны, при этом ультразвуковые колебания вводят периодически с частотой не менее 2 МВЬ, где- скорость сварки 1 Ь -максимально возможный при данных режимах сварки размер сварочной ванны. 872095 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 567951, кл. 6 01 В 17/02, 1973,2, Авторское свидетельство СССРУ 2 ф 5320, кл. В 23 К 29/11, 1968каз 8890/18 Тирам 1151 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035 Москва Жа Раушская наб.одписн Яе ППП "Патент"; г. Уигород,ул.Проектная,4 Составитель Г. Тютченкова тор Л, Плисак Техре М. Рейвес Кощектор Л. Бокаа