Устройство для регулирования процесса электрошлаковой сварки

О Л И С А Н И Е (в 927457ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалистичеси инРеспублик(51)М, Кл. В 23 К 25/00 3 Ьеудерстюанее кюннтет СССР ню аннан нзюбретеннй н ютнрытнй. 75(088. 8) Н.М.Троримов, А.й.троримов и В.1.ВопвсовНаучно-производственное объединение по технологии 1машиностроения "ЦЙИИТИАФф(71) Заявитель 54) ЬСтРОИСтеа .ДЛЯ РЕГУЛИРОВДНИЯ ПРОЦКСД ЭЛЕКТР 6601 АКОВОЙ СВАРКИИзобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для регулирования процесса электрошлаковой сварки и может найти применение, преимущественно, при автоматизации контроля и регулирования процесса электрошлаковой сварки крупногабаритных изделий.Известно устройство для регулирования процесса электрошлаковой сварки, содержащее регулятор напряжения и0 скорости сварки и датцик зазора между иэделиямиНедостатком известного устройства является сложная конструкция, вызван 1 З ная необходимостью использования дополнительного датчика скорости электрода и счетно-решающего блока, Наличие дополнительных элементов в устройстве также снижает надежность его работы.Известно также устройство для ре"гулирования различных процессов, в котором кроме регуляторов предусмотрен усилитель сигнала коррекции и два датчика перемещения контролируемого объекта, в частном случае, установленные параллельно вдоль линии перемещения объекта и подключенные по дифференциальной схеме ко входу усилителя. Данное устройство обладает несложной конструкцией и более высокой точностью регулирования эа счет обеспечения взаимной компенсации ошибок каждого датчика 21.Указанное устройство, достаточно надежное и точное при регулировании различных процессов, обладает существенными недостатками при регулировании процесса электрошлаковой сварки, а именно, оно не способно компенси- ровать ошибки, обусловленные погрешностями определения .зазора на уровне металлической ванны, через измерение зазора перед сварочным электродом,а также ошибки, вызванные искажением прямолинейности кромок,изделий в процессе сварки.9274Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и точности регулирования процесса электрошлаковой сварки,г5Это достигается тем, что в устройстве для регулирования процесса электрошлаковой сварки, содержащем регуляторы напряжения и скорости сварки, усилитель сигнала, коррекции и два датчика зазора между изделиями, установленные параллельно вдоль линии сварки и подключенные по дифференциальной схеме к входу усилителя, один из датчиков дополнительно совместно с выходом усилителя по схеме суммирования подключен к управляющим входам регуляторов напряжения и скорости сварки.Для исключения погрешности в изме- о рении зазора между изделиями перед электродом целесообразнее к управляющим входам регулятора совместно с выходом усилителя подключить выход второго, по отношению к шлаковой ванне, датчика.Для исключения погрешности в измерении зазора между изделиями на уровне шлаковой ванны, вызванной искажением прямолинейности ее кромок в процессе сварки, ввести в устройство потенциальный инвертор, при этом вход инвертора должен быть подключен к выходу усилителя, а его выход подключен к управляющим входам регуляторов совместно с35 выходом первого, ближайшего к зоне сварки датчика. На фиг. 1 показана блок-схема уст.ройства с эскизом установки датчиков40на сварочной головке;на фиг, 1 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 3 - блок-схема устройства с инвертором на выходе усилителя; на Фиг. 4 - принципиальная электрическая схема устройства с операционным инвертирующим усилителем; на фиг.5 - принципиальная электрическая схема устройства с измерительным трансформатором,Устройство для регулирования процесса электрошлаковой сварки состоитиз регулятора напряжения сварки 1,регулятора скорости сварки 2, блока 3,имеющего два датчика зазора Ди Дузел сравнения 4, усилитель 5 сигнала коррекции, узел суммирования 6.Между усилителем 5 и регуляторами 1 и2 может быть включен потенциальный ин 57 4вертор 7. Усилитель 5 имеет фиксированный коэффициент усиленияЬЬй(1) где Ь - высота установки датчика,сигнал которого подается на узелсуммирования, над уровнемванны;Ь=Ъ расстояние между датциками.Устройство работает следующим образом.Датчики Ди Дблока 3 подают на узел сравнения 4 сигналы Хи Х, соответствующие величинам зазора на уровнях указанных датчиков. Разность сигналов усиливается усилителем и на его выходе сигнал коррекции (поправки) равен(Х - Х )" (2) После суммирования узлом 6 этого сигнала с сигналом датчика Дили Дна входы регуляторови 2 поступает измерительный сигналЦ=Х,+ (Х,-Х)илиУХ+ (Х - Х ) . (За)Ьо При прямолинейных кромках зазора из параллельности отрезков прямых, определяющих зазоры трех уровней Хо, Х, Х , справедлива пропорцияХ-Хо Х-Хо Х-ХЬ Б КР;(4) Из (3),(3 а) и (4) следует соответствие измерительного сигнала фактическому зазору Хо в зоне сварки1.= У,= ХоВ схему устройства (фиг. 2) в качестве датчиков зазора использован; потенциометрические датчики перемещения постоянного тока Ди Д, имеющие питание от источника-Ч , и усилитель на транзисторах Т 1, Т 2 с истоцниками коллекторного питания Еи Е, Коэффициент усиления величиной .сопротивления К должен быть установлен по условию (1)и = - = иЬ Ь(1 а)й, УИз-за неравномерности нагрева вдоль стыка вблизи зоны сварки кромки получают искривление выпуклостью внутрь. зазора, что вносит погрешность в измерение Хо по описанной схеме. Для уменьшения этой погрешности коэффициент усиления усилителя по сравнению с величиной, определяемой Формулой (1 а), должен быть скорректирован слеи= - при сходящемся зазоре ном сигнале и отрицатель-и, = -(6)Настройкой сопротивлений К и Кобеспечивают наименьшую погрешность 20при и, си и. (7)Кроме того, для уменьшения погрешности, вызываемой искажениями поямолинейности кромок, в блок-схеме уст-,ройства фиг. 3 введен потенциальный инвертор 7 и использован, для получения измерительного сигнала первый датчик, ближайший а зоне сварки. Соответственно, в принципиальной схеме З 0 устройства фиг, 4 применен ивертирующий операционный усилитель, выходной сигнал которого складывается с сигналом датчика Д. Это улучшает состав измерительного сигнала, уменьшая 1 в ЗЗ нем долю коррекции поправку ) в гЛ, раз, что видно из сравнения сигналовци Упо (3) и(3 а). 40В схеме устройства по Фиг. 5 применяется датчики перемещения на переменном токе, имеющие питание от источника Ч, а в качестве усилителя 5 использован трансформатор, коэф 45 Фициент трансформации которого равен отношению высоты установки первого датчика к расстоянию между датчиками. Инвертирование сигнала достигается фазировкой обмоток, Это существенно упрощает устройство и снижает его стоимость. Повышается надежность устройства. Однако погрешность измерения сварочного зазора, особенно вызванная непрямолинейностью кромок,увеличивается по сравнению с погрещнос" тью устройства по фиг. 4, но меньше погрешности известных устройств в 2- 3 раза. 5 9274 дующим образом: при расходящемся зазоре - в сторону уменьшения; при сходящемся зазоре - в сторону увеличения. Корректировка величины коэф-, Фициента должна быть тем больше, чем больше искажение прямолинейности кромок. В устройстве по Фиг. 3 и Фиг.4 это достигается тем, что усилитель выполнен с разным коэффициентом усиления для разной полярности сигнала 10 усилителя: при расходящемся зазоре и положительном сигнале коэффициент усиления равен 5.7 6Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении качества сварки посредством повышения точности регулирования процесса через стабилизацию проплава кромок, скорости свар-. ки и условий кристаллизации металла шва; в повышении надежности УСтройстеа; облегчении работы оператора-сварщика в части контроля за уровнем ванны, поскольку при постоянной скорости сварки равномерное перемещение сварочной головки и Формирующих ползунов с той же скоростью вверх исключает .вытекание металлической ванны через нижний край и переливание шлаковой ванны через верхний край ползуна,Формула изобретенияУстройство для регулирования процесса электрощлаковой сварки,содержащее регуляторы напряжения и скорости сварки, усилитель сигнала ксдрекции и два датчика зазора между изделиями, установленные параллельно вдоль линии сварки, подключенные по дифференциальной схеме к входу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и ,точности регулирования, один из датчиков совместно с усилителем дополнительно подключен к управляющим входам регуляторов напряжения и скорости сварки.2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения погрешности в измерении зазора между изделиями, к управляющим входам регуляторов совместно с выходом усилителя подключен выход второго, по отношению к шлаковой ванне датчика.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения погрешности в измерении зазора между изделиями на уровне шлаковой ванны, вызванной искажением прямолинейности ее кромок в процессе сварки, в устройство введен потенциальный инвертор, при этом вход инвертора подключен к выходу усилителя; а его выход подключен к управляющим входам регуляторов по схеме суммирования совместно с вы ходом первого, ближайшего к зонесварки, датчика,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе