Способ контроля процесса осадки контактной стыковой сварки оплавлением

)5 В 2 1/04 ОБРЕТЕНИЯ ЬСТВУ ПИСА АВТ 2й сравнивают его с заданным. По результатам сравнения судят о наличии дефекта. Задают общий припуск на осадку. Общее время осадки разбивают на отдельные интервалы, длительность которых выбирают в зависимости от максимальной скорости осадки, Цля кажцого интервала времени задают оптимальное приращение припуска осадки, Измеряют текущее значение припуска осадки в кажцом интервале времени, сравнивают его с заданным оптимальным значением и по результатам сравнения суцят о соответствии текущих значений скорости заданным оптимальным значениям на протяжении всего процесса осадки. В процессе образования сварного соединения при контактной стыковой сварке осадка является наиболее ответственным этаБюл. Р 15.А.Семенов,резин Горишняко .И Лоска" 088.8) тельство К 11/04, льство С К 11/04,762.3 е свиВ 2 свице СССР1982СР1981 ОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ОСА 7 ЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕ(54) СПОСОБ К КИ КОНТАКТНОЙ СТНИЕМ(57) Изобретение относится к сварке и может быть использовано при кон" тактной стыковой сварке оплавлением деталей с развитым сечением, Цель изобретения - пбвьппение качества сварного соединения за счет повьппения точности контроля параметров.процесса осадки. Задают оптимальное значение скорости перемещения подвижной станины машины в момент, когда вторая производная перемещения отличот нуля. В этот же момент измеют фактическое значение скорости пом с точки зре чественного фор При достоверном параметров проц являются .величи осадки на всех судят о качеств3 ил 4 табл. я обеспечения к этапах юзначно на ря сварного с. ен На фиг. 1 представлен моцелей изменения скорос щения поцвижной станины осадки; на фиг. 2 - стру схема устройства для реа лагаемого способа; на фи фики изменения скорости осадки при оптимальных у диаграмма и перемепроцессетурная блокизации пред 3 - грапроцесселовиях. варке иконтактием де-. я авлеем,овышния .роля ние каа счет араметГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР.может быть использован ной стыковой сварке оп талей с развитым сечен Цель изобретения чества сварного соедин повьппения точности кон ров процесса осадки.На диаграмме (фиг. 1) обозначены:Ч - скорость осадки, мм/с; 1, - припуск на осадку, мм; Д 1, - приращениеприпуска, мм; й - длительность осадки, с; ЕС, - Д- дискреты интервалов времени, с; а а- мгновенные значения скорости; 1 " оптимальная кривая изменения скорости осацки;2 - кривая изменения скорости осадкипри проскальзывании деталей в зажимных губках; 3 - кривая измененияскорости осадки при недостаточномприпуске на осадку; 1 этап - переходной процесс в начале осадки; 11 этап -15движение подвижной станины с постоянной скоростью; 111 этап - пластическая деформация торцов свариваемыхдеталей.Графики изменения скорости в процессе осацки при оптимальных условиях (фиг. 3) представляют оптималь-,ную модель изменения скорости подвижной станины. График 1 соответствуетоптимальной моцели осадки для черных 25металлов, скорость осадки которыхсравнительно невелика (50 мм/с),график 2 соответствует оптимальноймодели для алюминиевых сплавов, укоторых скорость осадки достигает300 мм/с.Формирование оптимально моделипроцесса осадки производится путемзадания оптимального значения скорости перемещения на всех этапах осадки и приращения припуска осадки в 35определенном интервале времени осадки.Весь процесс осадки условно можноразделить на трн этапа (фиг. 1), каждый из которых является определяющимдля качественного Формирования сое-. 40динения и предъявляет конкретныетребования к значению скорости осадки еНа первом этапе (фиг. 1) происходит закрытие искрового промежутка 45между свариваемыми деталями. Скоростьна этом этапе осадки должна бытьдостаточно большой, чтобы предотвратить распространение окисления расплавленного металла и образованиеокисных пленок. Аналогичны требования к скорости и на втором этапе.Здесь происходит вытеснение из эонысоединения расплавленного металлаи окислов, а также выравнивание кратеров, образующихся в результатевзрыва элементарных контактов, Скорость на этом этапе должна быть достаточной, чтобы температура металла в зоне соединения не понизилась ниже температуры плавления, при которой металл теряет свойства жидкптекучести. На третьем этапе происходит пластическая деформация сварнваемых деталей, при которой выравниваются наиболее глубокие кратеры и разрушаются оставшиеся окисные пленки. Скорость осадки на третьем этапе определяется величиной сопротивления металла пластической деформации. Значение данного сопротивления для определенного типа металла зависит от. температуры его нагрева.Исходя из указанных требований,фвесь процесс осадки разбивается на отдельные интервалы и в каждом интервале задается оптимальное мгновенное значение скорости осадки и приращение прнпуска.При изменении параметров осадки, в процессе контроля, общее время осадки разбивается на отдельные интервалы ЬС, Д (Фиг. 1). Дискретность разбиения определяется по теореме Котельникова, согласно которой/ 9 (1) где 1 - частота следования импульсов датчика перемещения.Форма моделей (фиг. 3), обусловленная различной пластичностью алюминия и стали, различна, Так, задний фронт графика 2 мало чем отличается от переднего, в то же время на графике 1 он существенно длиннее.Интервалы времени определяются максимальной скоростью осадки, при этом для, стали Дй = 1/50 = 20 нБ, для алюминия Дс = 1/300 = 3,3 нЯ.Мгновенное значение скорости осадки в течение определенного интервала времени вычисляют по Формуле0 = ДИД, (2) где Ч - скорость перемещения, мм/с;а 1. - приращение. перемещения, мм;,Дй - интервал времени, с. Н каждом интервале времени Д в процессе контроля производится измере" ние приращения прнпуска осадки Д 1. и сравнение его с заданной величиной. Еслиприращение припуска равно задан" ному на данном интервале времени, то согласно (2) и скорость равна заданному значению, так как величина дпостоянна. Такий образом, при измерении указанных параметров Формируется реальная модель процесса осадки, ко8606 51 О 20 25 30 35 40 45 50 55 5 155торая сравнивается с оптимальной заданной моделью.Если отклонения выходят за пределызаданного допуска, стык бракуется.Например, если скорость осадки припластической деформации выше оптимальной (кривая 2, фиг, 1), значит величи1на сопротивления пластической деформации низкая. Это говорит о том, чтостык перегрет либо произошло проскальзывание деталей в зажимах и пласти ческая деформация недостаточна. Приэтом сварное соединение некачественно, так как из-за отсутствия достаточной пластической деформации непроисходит разрушения оставшихся встыке окисных пленок и уплотненияструктуры металла в зоне сварки, чтоприводит к некачественному соединению еЕсли реальная модель процессаосадки имела вид, показанный на кривой 3 (Фиг. 1), то величина припуска осадки Ь меньше заданного. Этоявляется следствием либо недостаточного нагрева, либо неисправностипривода осацки.Одной из причин недостаточногонагрева может быть снижение 2 сварочной машины. Следовательно, предоставляется воэможность контроли ровать такой важный параметр технического состояния машины,Устройство для реализации предлагаемого способа (Фиг. 2) состоит издатчика 1 скорости перемещения импульсного типа, счетчика 2 импульсов/датчика перемещения, задатчика 3,блока 4 сравнения, блока 5 индикации,генератора 6 временных интервалов,счетчика 7 временных интервалов.Датчик 1 скорости перемещенияжестко соединен с подвижной станинойсварочной машины (не показана)Придвижении подвижной станины на выходесхемы. датчика через каждый миллиметрФормируется импульс, Выход датчика1 соединен с входом счетчика 2 им-пульсов датчика 1 перемещения. Вйходгенератора б.временных интерваловсоединен с входом 9 задатчика 3 скорости и с входом счетчика 7 временных интервалов, Выходы счетчиков 2и 7 подключены к входам 8 и 10 задатчика 3 скорости, выходы которого соединены с входами блока 4 сравнения.Выход последнего соединен с входомблока 5 индикации. Устройство работает следующим образом.С датчика 1 скорости перемещения поступают импульсы на вход счетчика 2 импульсов датчика перемещения.Каждый импульс соответствует 1 йм.На выходе счетчика 2 импульсов датчика перемещения формируется сигнал в двоично-десятичном коде, значение которого соответствует пройденному пути, численно равному количеству поступивших импульсов сдатчика 1. На вход счетчика 7 времен 15 ных интервалов поступают импульсы с генератора 6 временных интервалов.,Число интервалов и их длительность устанавливаются в зависимости от скорости осадки, требуемой для данногосвариваемого иэделия, На выходе счетчика 7 присутствует сигнал в двоичнодесятичном коде, численно равный текущему времени с момента началаосадки,Задатчик 3 скорости выполнен наПЗУ, в котором записаны заданные оптимальные значения параметров осадки. С каждым очередным импульсом с гене-, ратора временных интервалов происходит считывание текущего значения приращенияприпуска осадки с выхода счетчика 2 и сравнение его с заданным оптимальным значением для данного интервала времени.Если текущее значение припуска осадки равно заданному в данном интервале времени, значит скорость равна заданной согласно Формуле (2). При этом на выходах 11 и 12 задатчика 3 скорости и входах 13 и 14 блока 4 сравнения сигналы равны нулю, Блок сравнения выполнен по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Если на обоих входах этой схемы сигналы равны, что в данном случае свидетельствует о равенстве измеренных значений параметров процесса осадки заданным, то на выходе блока 4 сравнения сигнал равен нулю. Если сигналы на входах блока 4 сравнения различны по уровню, то на его выходе появляется сигнал логической единицы, свидетельствующий о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы, Этот факт Фиксируется на блоке 5 индикации, загорается индикатор "Брак" с указанием причины.Испытания способа контроля процесса осадки контактной стыковой1558606 сварки и устройства для его реализации проводились на сварочной машине КА при сварке рельсов типа Р.5Установленные оптимальные параметры режима сварки первой партии рельсов сведены в табл, 1.Основные контролируемые параметры процесса осадки Ьвс - величина Таблица 1 Стык Время оплаврипус садки Усилиезажатия ос ю 12 22 12 20 10 20 10 18 8 20 Год при контро асио предладством устро не обнаруже допустимых о лег.аеств на и откл энач аб ц а 2 Т и Сты Наличие и харак."тер деАектов взоне соединеСтрелапрогибаЯу мм силн разрушения Р, т 1 208 45 2 210 48 3 210 48 4 215 51 5 205 43 1 е партии рельсоветры режимаустановлены смых отклонений елированыны бракавыходе параа допустимые промо ые прич ния при технол сварки превыш (табл. осадки злица Скоростьосадки7мм/с Усили ричиирака Показаблокадикаци осадки 1 ,щк жатия 100 120 5 29 . Бда100 30 10 20 оСПроскал зывание 7 ( 3 100 120 4 40 120 5 100 120 82011 10107 аа Ь Ь1 О, с ч,1 100 2 100 3 110 4 120 5 120 ак видно из табл,роцесса осадки соглому способу и посрдля его реализационений от заданныхений сварке второ гические пар преднамеренн кием допусти 3),120 120 110 120 120 припуска на осадку, мм, Ч - скорость осадки, мм/с. Допустимые отклонения указанных параметров (по требованию технологии сварки рельсов) Ь = +2 мм, Ч: = + 3 мм/с, При необходимости заданная точность может быть установлена в пределах +мм. Скорость Показания блокаосадки индикацииЧо мм/с Испытания сваренных образцов перпартии рельсов проводились путем ружения зоны соединения на спельном прессе.Результаты испытаний сведены н Таким образо наиболее вероят сварного соедин метров процесса нормы, Т а1558606 Та блица 4 20 Стык Усилие НалиЧие и ха"рактер дефектовв зоне соедиСтрелапрогибаБ, мм разрушения Р, т 25 ения 21 Матовые пятна,непроварыОкисные пленкиМатовые пятна 30Непровары, матовые пятнаОкисные пленки 2 105 3 166 4 87 17 24 14 5 95 16 9Нри сварке стыка 1 припуск на осадку на сварочной машине выставлен 5 мм.Устройство настроено на контроль црипуска 5 мм с допуском 1012 мм. Сварка5стыка 2 проводилась при низком усилиизажатия, что привело к проскальзыванию деталей в зажимах в момент осадки,так как при этом возрастает усилие,необходимое для фиксации деталей взажимах, Время сварки стыка 4 снижено цо 40 с. Это привело к недопустимому снижению зоны нагрева,и, какследствие, припуск на осадку нижезаданного значения. 15Результаты испытаний сваренныхстыков второй партии сведены втабл. 4,Характер дефектов, обнаруженных при испытаниях сваренных образцов, подтверждается показаниями устройства для реализации предлагаемого способа.40Способ обеспечивает высокую точность измерения и достоверность контроля параметров процесса осадки благодаря цифровому методу обработки информации, при этом возможно сопряжение с микроЭВМ и другими средствами45 вычислительной техники. Таким образом, предлагаемый способ гарантирует достоверную проверку качества сварных соединений, в то время как известные способы и устрой 1 ства могут не фиксировать некоторые причины брака соединения, а также браковать годные стыки.Формула изобретения Способ контроля процесса осадки контактной стыковой сварки оплавлением, при котором задают оптимальное значение скорости перемещения подвижной станины в момент когда вторая производная перемещения подвижной станины отлична от нуля, в этот же момент измеряют фактическое значение скорости, сравнивают измеренное значение с заданным и по результатам сравнения суцят о наличии дефектов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения точности контроля параметров процесса осадки, задают оптимальную модель изменения скорости перемещения подвижной станции в процессе осадки по заданному оптимальному значению скорости перемещения, для чего задают общий припуск на осадку, а общее время процесса осадки разбивают на отдельные интервалы, длительность которых обратно пропорциональна максимальной скорости осадки, задают оптимальные приращения припуска осадки для каждого интервала времениформируют фактическую модель изменения скорости перемещения подвижной станины в процессе осадки по заданному оптималь-. ному значению скорости перемещения, для чего измеряют текущее значение приращения осадки на каждом интервале времени, сравнивают измеренное значение приращения с заданным оптимальным приращением и их несовпадение указывает на наличие дефекта.1558 б 06 рректор Г Черни при ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составитель Г,Чайковскийедактор Н.Тупица Техред И,Дидик Заказ 801 ТВНИИПИ Государственного ком113035, Мо ираж 649 Под итета по изобретениям и о сква, Ж, Раушская наб писное крытия д, 4/5