Способ управления процессом контактной точечной сварки

(54) СПОСОБ СОМ КОНТАКТ (57) Изобретен рочного произво управления пр ной сварки, и для управления тактных точ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт электросваркиим. Е. О. Патона АН УССР(56) Заявка Японии57 в 1129,кл. В 23 К 11/24, 1982.Патент США4302653, кл. В 23981,УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕСНОЛ ТОЧЕЧНОЛ СВАРКИ ие относится к области свадства, а именно к способам оцессом контактной точечможет быть использовано процессом сварки на коных м ашинах в различных отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения за счет устранения выплеска жидкого металла. Цель достигается тем, что величину подогревного тока задают обратно пропорционально сопротивлению между электродами, измеренному в период действия предварительногО импульса тока. Выключают подогревный ток, когда приращение сопротивления по абсолютной величине станет меньше заданного значения. Величину сварочного тока задают прямо пропорционально сопротивлению, измеренному в конце импульса тока подогрева, а его длительность - пропорционально квадрату величины этого сопротивления. Это позволяет стабилизировать сопротивление деталей между электродами перед сварочным импульсом и скомпенсировать влияние разброса толщины свариваемых деталей на качество сварного соединения. 2 ил, з табл.Изобретение относится к сварочному производству, а именно к способам управления процессом контактной точечной сварки, и может быть использовано для управления процессом сварки на контактных точечных5 машинах в различных отраслях промышленности.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения за счет устранения выплесков жидкого металла.На фиг. 1 представлена блок-схема уст ройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временная циклограмма работы сварочной установки.Устройство содержит датчик 1 тока сварки, датчик 2 напряжения между электродами, аналогоцифровой преобразователь 3, микроком пьютер 4, блок 5 ввода-вывода данных, цифро-аналоговый преобразователь 6, блок 7 управления током сварки, блок 8 управления временем сварки, установку 9 для контактной точечной сварки.Элементы схемы соединены следующим образом. Выходы датчиков 1 и 2 подключены к входам аналогоцифрового преобразователя 3, выход последнего соединен с входом микрокомпьютера 4, второй вход которого подключен к выходу блока 5 ввода- вывода данных, а выход микрокомпьютера 4 соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 6, первый выход которого подключен к входу блока 7 управления током сварки, а второй - к входу блока 8 уп- ЗО равления временем сварки. Выход блока 7 управления током сварки соединен с первым управляющим входом управления установки 9 для контактной точечной сварки, а выход блока 8 управления временем сварки соединен со вторым входом управления35 9 установки для контактной точечной сварки. Входы датчиков 1 и 2 подключены к силовой электрической цепи установки для контактной точечной сварки,9.40Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии программа управления процессом хранится в микрокомпьютере 4. По команде сварщика, кото-рая вводится через блок 5 ввода-вывода, микрокомпьютер 4 выдает заданные параметры режима через цифро-аналоговый преобразователь 6 в блоки 7 и 8 управления.В процессе сварки микрокомпьютер 4 50с помощью аналогоцифрового преобразователя 3 измеряет на выходе датчиков 1 и 2 текущие значения тока и напряжения между электродами и производит расчет сопротивления зоны сварки путем деления55величины напряжения на значение тока.Сначала через свариваемые детали пропускают предварительный импульс тока 1 величиной (5 - 10/,) 1, микрокомпьютер 4 рассчитывает начальное сопротивление контакта Кр и в зависимости от его величины выдает сигналы управления на цифро-аналоговый преобразователь 6, откуда они поступают на блок 7 управления током сварки и блок 8 временем сварки. Блок 7 управления током устанавливает величину подогревного тока 1 которая выбирается обратно пропорционально К,. Пропускают подогревный ток 1 и в процессе его протекания рассчитывают величину сопротивления между электродами К сравнивают ее с предыдущим значением К,;, и при достижении абсолютной разницей определенного заданного значения Е микрокомпьютер 4 формирует управляющий сигнал на выключение 1, . Сигнал отключения 1, подается на вход цифро-аналогового преобразователя 6, а с него - на блок 8 управления времени сварки,Таким образом, подогрев заканчивается тогда, когда происходит стабилизация сопротивления, независимо от его начальной величины. Это гарантирует уменьшение выплесков при включении сварочного тока. Однако свариваемые детали даже при стабилизации разброса сопротивления могут иметь различную абсолютную величину этого сопротивления, например, вследствие изменения толщины (диаметра) деталей, Для компенсации влияния абсолютного сопротивления на качество сварки предлагается корректировать 1, и 1,Пропорционально величине К микрокомпьютер 4 формирует управляющий сигнал на задание 1, который передается через. цифро-аналоговый преобразователь 6 на блок 7 управления током. Микрокомпьютер 4 также вычисляет необходимое время, пропорциональное второй степени сопротивления Кпод.к так как по теории подобия время сварки прямо пропорционально квадрату линейного размера деталей. Управляющий сигнал, определяющий момент отключения 1 подается микроком пьютером 4 через цифро-аналоговый преобразователь 6 на устройство 8 управления временем сварки.Способ осуществляют следующим образом.Способ опробован при сварке деталей из разнородных материалов. Для реализации первой части способа (регулирование импульса подогрева) производилась сварка никеля Н 42 диаметром 0,60 мм и константана МНМц-1,5 диаметром 0,57 мм. Проведено три серии опытов, в каждой из них выполнялось три сварки. Первая серия - сварка образцов с номинальными начальным контактным сопротивлением на оптимальном режиме без регулирования импульса подогрева; вторая серия - сварка1299742 иоп оК30 1)1,08 188 0,21 Вычисляется разница 35Кпоп с - Кпоп с опре -зобразов с повышенным начальным контактным сопротивлением на том же режиме без регулирования импульса подогрева; третья серия - сварка образцов с повышенным начальным контактным сопротивлением с регулированием импульса подогрева, согласно первой части предлагаемого способа. Сварка производилась на конденсаторной машине, включенной в систему автоматизации экспериментальных исследований на базе микро-ЭВМ Электроника(ДВК - 2 М) .1-я серия. Режим сварки:напряжение зарядки конденсаторной батареи при подогреве 1)с.род - 28 В;напряжение зарядки конденсаторной батареи при сварке сов. = 204 В; усилие сжатия электродов Р, = 2,5 даН; диаметр верхнего электрода 3 мм, нижний электрод плоский шириной 3 мм, материал БрХЦрНб.Образцы обезжирены и имеют номинальную величину начального контакта сопротивления. Результаты экспериментов приведены в табл. 1. Данные о параметрах режима регистрировались с помощью системы автоматизации экспериментальных исследований и выводились на печать в виде таблиц. Средние значения тока Ър и сопротивления зоны сварки Кзс, рассчитывались по формуле1 ср= -1+12+13) = -1- (0,46+ 0,49+ 0,47)=+ (3,44+ 3,28+ 3,37) = 3,37 (млОм).Выбранный режим сварки обеспечивает отсутствие выплесков и хорошее качество сварки - разрывное усилие при испытаниях сваренных образцов Руазан -- 10 - 11 (даН).2-я серия. Режим сварки тот же, что и при сварке 1-й серии образцов, Свариваемые образцы имеют повышенное начальное контактное сопротивление. Экспериментальные данные представлены в.табл.. В результате испытаний на разрыв разрывное усилие понизилось до 6,4 - 7 (даН), наблюдаются выплески жидкого металла. Качество варки неудовлетворительное.3-я серия. Регулирование подогревного импульса согласно первой части предлагаемого способа, Сварочный импульс оставался неизменным, соответствующим сварочному импульсу 1-й серии опытов. Через свариваемые детали пропускали предварительный импульс тока 1 пр и в момент его максимального значения измеряли 1 и1 зз, Затем, путем деления .)зз на 1 получали значение К.р. Все операции выполнялись с помощью микро-ЭВМ. Результаты экспериментов представлены в табл. 2, в которой в первой строке (а) представлены полученные значения при предварительном импульсе, во второй (б) и третьей (в) - при подогревном, в четвертой (г) - при сварочном.Рассмотрим табл. 2,а. В данном случае 5Кпр.= 6,97 (млОм). Микро-ЭВМ производит по К р расчет коэффициента пропорциональности по формулеК --- 9,4810П.К 8,97 где К,= 3,37 (млОм) - вычисленное среднее значение контактного сопротивления при сварке на оптимальном режиме. Затем вычисляется величина необходимого тока подогрева:1 78= 1,р К= 0,47 0,48= 0,23 (кА),где 1- среднее значение тока при сварке на оптимальном режиме.Для получения подогревного тока, вычисленного по приведенному выражению, задается требуемое напряжение зарядки конденсаторной батареи (коэффициент пропорп циондлъности между 1 ипп и Бс иап Вычисляются на основании экспериментальных дан ных). Затем включается подогревный импульс, во время действия которого измеря- еТСЯ 1 поп , Ь 994, И раССЧИТЫваеТСя Сопро- тивление= 5,23 (млОм), (табл. 2,б) гДе Кпопс - пРеДыДУЩее значениеделяется равным К р.В данном случае получаем(5,23 - 6,07)= 1,74 (млОМ). Вычисленное значение сравнивается с заранее заданным числом, величина которого определяется экспериментальным путем и 45 равняется 0,85 млОм). Так как разницабольше С, включается следующий подогревный импульс. Измеряется попс. )ззр и рассчитывается сопротивление К, = 4,56 (млОм) (Табл. 2,в)50 Вычисляется разница: Кс - Кпоз.; .) = (4,56 - 5,23) =55Она меньше Я, поэтому импульс подогрева выключается и включается импульс сварки, амплитуда и длительность которогосоответствуют оптимальному режиму (табл. 2,г). Аналогично производится регулирование при сварке второй и третьей пары образцов, В результате испытаний на разрыв получено разрывное усилие: Рр-р,= =10,4 даН. Таким образом, путем регули рования подогревного импульса при сварке образцов с повышенным начальным контактным сопротивлением устранены выплески жидкого металла и получено качественное соединение. 10Для реализации второй части способа (регулирование сварочного импульса) проводилась сварка никеля Н 42 диаметром 0,60 мм и никеля НП 2 толшиной о 1= 0,22 мм и толщиной 62= 0,32 мм. С целью подтверждения эффективности способа при изменении толщины свариваемых материалов проведено три серии опытов, в каждой из которых выполнялось три сварки. Первая серия - сварка образцов диаметром 0,60 мм и толщиной 0,22 мм на оптимальном ре- щ жиме без регулирования сварочного импульса: вторая серия - сварка образцов диаметром 0,60 мм и толщиной бр= 0,32 мм на том же режиме без регулирования сварочного импульса; третья серия - сварка образцов диаметром 0,60 мм и толщиной 62= 0,32 мм с регулированием сварочного импульса согласно второй части способа.1-я серия. Режим сварки.напряжение зарядки конденсаторной батареи при подогреве 1.)с.од. = 128 В;напряжение зарядки конденсаторной бата- З 0 реи при сварке Бс.св= 228 в;усилие сжатия электродов Рэ= 2,5 даН; диаметр верхнего электрода 3 мм, нижний электрод плоский шириной 3 мм, материал электродов БрХ,Результаты экспериментов приведены в З 5 табл. 3. Рассчитывались средние значения сопротивления зоны сварки при подогревном импульсе1 г)Яз с под ар -(йз с под 1+ О,з с под + сз с под 3) -40= - (0,58+ 0,59+ 0,58) = - 0,58 кА. 45 Выбранный режим сварки обеспечивает хорошее качество сварки и отсутствие выплесков. Разрывное усилие сваренных образцов Рразр.=- 8,0 - 8,4 даН.2-я серия. Режим сварки тот же, что и при сварке 1-й серий образцов (табл. 3). В.результате испытаний разрывное усилие оказалось низким Рраэр.=2,6 - 3 даН, Качество сварки неудовлетворительное.3-я серия. Регулирование сварочного у импульса согласно второй части способа. Подогревный импульс оставался неизменным, соответствующим подогрев ному импульсу1-й серии опытов. Через свариваемые детали пропускали подогревный импульс тока 1 под И В МОМЕНТ ЕГО МаКСИМаЛЬНОГО ЗНаЧЕНИЯ измеряли 1 под. с и 1.1 ээо, Посредством деле 1 1 ээния определяли Кпод и -1 под. о Результаты экспериментов представлены в табл. 3. Рассмотрим сварку первой пары образцов (строка 1). В данном случае вычисленное сопротивление К .д -- 6,09 млОМ. МикроЭВМ вычисляет коэффициент пропорциональности: Яз.с з) од. с р. 446) где Кз.сз)одср.= 4,46 млОМ - среднее значение сопротивления зоны сварки при подогревном импульсе, соответствующее оптимальному режиму сварки. Рассчитывается необходимое значение сварочного тока 1.:1 св= 1 св.ср. К 2= 0,58 1,36= 0,78 кА. Для обеспечения рассчитанного сварочного тока задается требуемое напряжение зарядки конденсаторной батареи (аналогично описанноу для подогревного импульса). Использование способа позволит стабилизировать сопротивление деталей между электродами перед сварочным импульсом и скомпенсировать влияние разброса толщины свариваемых деталей на качество сварки, Это приведет к устранению выплесков жидкого металла, улучшению качества сварки и внешнего вида соединений. Формула изобретения Способ управления процессом контактной точечной сварки, при котором через свариваемые детали сначала пропускают предварительный ток малой величины, а затем пропускают подогревный и сварочный импульсы тока, причем величину и длительность импульсов тока регулируют в зависимости от сопротивления между электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет устранения выплесков жидкого металла, измеряют величину сопротивления между электродами во время действия импульса предварительного тока, а величину тока подогревного импульса задают обратно пропорционально величине измеренного сопроВключается сварочный импульс. В результате испытаний на разрыв получено разрывное усилие Грвз.= 8,4 - 8,6 даН.Таким образом, путем регулирования сварочного импульса получено качественное соединение при изменении толшины свариваемых образцов.Кошность,В кА Сопро- тивлеУсилие, даН Р,р., даН ниемлом 0,46 1,59 0,73 3,44 2,29 10,0 0,49 1,60 0,78 3,28 2,35 11,0 0,47 1,59 0,75 2,31 3,38 10,0 0,42 1,63 0,68 3,89 2,35 7,0 0,41 1,62 О,бб 4,00 2,40 0,41 1,63 0,66 4,01 2,38 6,8 Т а б л и ц а 2 ошность СопроВ кА тивлеТок, кА Напряжение,В усилие, Р /даНдаН ниемлом а 0,12 0,85 О, 1 О 6,97 2,42 б О 21 1,08 0,22 5,23 2,38 в 0,30 1,37 г О 46 1 58 0,41 4,56 2,37 0,72 3,44 2,33 10,4 6,86 2,38 0,24 5,09 2,37 0,45 4,12 2,34 0,74 3,47 2,31 1 О,О 2,40 7,09 б 0,20 1,03 0,20 2,38 5,25 4,31 2,37 3,39 2,33 10,4 7тивления, а время подогрева определяют в зависимости от величины приращения сопротивления между электродами и прекращают импульсы тока подогрева, когда приращение сопротивления между электродами по абсолютной величине становится меньа 0,12 0,84 0,10 б О 22 1,10 в 0,33 1,36 г 0,46 1,60 а 0,12 0,87 0,11 в 0,32 1,39 0,45 г 0,47 1,60 0,76 ше заданного значения, при этом величину тока сварочного импульса задают прямо пропорционально сопротивлению между электродами, а его длительность задают пропорционально квадрату величины этого сопротивления.. Чайковскес Синицкая открыти Р по делаущскаяиятие, г. У ная, 4 Редактор А. ДолиниЗаказ 812/11ВНИИПИ Государст113035Производственно-по СоставительТехред И. ВТираж 976нного комитета СМосква, Ж - 35,играфическое пред Корректор Подписное изобретений б., д. 4/5жгород, ул. П