Машина для контактной стыковой сварки

Машина для контактной стыковой сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СТЬЬКОВОЙ СВАРКИ преимущественно толстр стенных деталей большой протяженности , содержащая сварочные трансФорматоры , в первичные обмотки которых включены управляемые вентили, подключенные к последовательно соединенньам фазовращателям ипрограммирующим устройствам, измерительную цепь, состоящую из блока индикации и последовательно соединённых датчика сварочного тока, датчика короткого замыкания сварочной цепи и задатчика контролируемой длительности короткого замыкания с блоком сравнения , отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем повышения стабильности процесса оплавления, в машину введены схемы ИЛИ, схема И, триггер, измерительные цепи установлены на каждой вторичной обмотке сварочных трансформаторов, при этом вторые выходы датчиков короткого замыкания через одни схемы ИЛИ подклю9 чены к соответствукицим фазовращат лям , выходы задатчйков контролируемой длительности короткого замыкания с блоком сравнения соединены через другую схему ИЛИ со схемой И, другой вход которой соединен с прог§ раммирующим устройством, а выход схе мы И через триггер соединен с блоком индикации. СО ;о а: а :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

9 Яи(13 (51) В 23 К 11 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2806347/25-27 (22) 05.06.79 (46) 07.09.83. Бюл. Р 33 (72) Б.Е. Патон, В.К. Лебедев, Н.В. Подола, С.И. Кучук-Яценко, .

В.П. Кривонос и Б.Л. Грабчев (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О. Патона (53) 621.791.762(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 165260, кл. В 23 К 11/04, 17.03.62.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 202379, кл. В 23 К ll/04, 02.10 ° 65, 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2424470/27, кл. В 23 К 11/04, 30.11.76. (54)(57) МАШИНА ДЛЯ KOHTAKTHOA С1Ы-.

КОВОИ СВАРКИ преимущественно толсто-. стенных деталей большой протяженности, содержащая сварочные трансформаторы, в первичные обмотки кото" рых включены управляемые вентили подключенные к последовательно ñîåдиненным фазовращателям и.программирующим устройствам, измерительную цепь, состоящую из блока индикации и последовательно соединенных датчика сварочного тока, датчика короткого замыкания сварочной цепи и эадатчика контролируемой длительности короткого замыкания с блоком сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества свар ных соединений путем повышения стабильности процесса оплавления, в машину введены схемы ИЛИ, схема И, триггер, измерительные цепи установлены на каждой вторичной обмотке сварочных трансформаторов, при этом вторые выходы датчиков короткого замыкания через одни схемы ИЛИ подклю- Pg чены к соответствующим фазовращателям, выходы эадатчиков контролируемой длительности короткого замыкания с блоком сравнения соединены через другую схему ИЛИ со схемой И, другой вход которой соединен с прог- Я раммирующим устройством, а выход схемы И через триггер соединен с блоком индикации.

1039669

Изобретение относится к обработке и сварке материалов и может быть использовано при контактной стыковой сварке оплавлением деталей преимущественно с развитым сечением большой протяженности.

Известны машины для контактной стыковой сварки оплавлением, содержащие управляемые вентили в первичной цепи сварочного трансформатора и устройства для контроля, параметров режима сварки (1) . При этом .одним из основных контролируемых параметров является непрерывность процесса оплавления, которая оценивается либо по амплитуде сварочного тока (2$, 15 либо по наличию высокочастотных пуль»

1 саций сварочного тока.

Общим недостатком, присущим всем известным устройствам контроля неп-. рерывности оплавления, является or- 20 раниченная область их применения, а именно при сварке деталей с компакт- ным сечением или с развитым сечением небольшой протяженности. В этом случает при коротком замыкании даже не- 25 большого участка сварочной цепи процесс оплавления полностью прекращается, что легко обнаружить с помощью датчика тока, установленного в первичной цени сварочного трансформатора.

Кроме того, при сварке деталей с развитым сечением большой протяженности, например труб большого диаметра листов, где длина оплавляемой поверхности составляет несколько метров, наблюдаются короткие замыкания на отдельных участках свариваемых поверхностей, в то время как на других участках процесс оплавления не 40 прерывается. Понятно, что наличие локального короткого эамыкайия торцов перед осадкой приводит к снижению надежности сварного соединения в целом, 45

Применение известных способов и устройств контроля непрерывности оплавления в данном случае не приводит к желаемому результату, поскольку ток в первичной. цепи сварочного трансформатора, как было выше показано, не отражает локальной стабильности процесса по всей длине оплавляемых поверхностей.

Кроме того, стыковые машины для сварки деталей с развитым сечением большой протяженности имеют несколько сварочных трансформаторов. В частности, машина типа K-700 для сварки труб 1420 мм имеет девять сварочных трансформаторов, причем вторичные 60 обмотки трансформаторов имеют несколь ко токоподводов, равномерно распределенных.по длине оплавляемых поверхностей. Поэтому контроль тока в первичной цепи каждого сварочного транс-65 форматора также не приводит к желаемому результату.

Наиболее близкой к изобретению является машина для стыковой сварки непрерывным оплавлением, содержащая измерительную цепь в виде последовательно включенных датчика (измерителя) сварочного тока, датчика короткого замыкания сварочной цепи, задатчика контролируемой длительности короткого замыкания с блоком сравнения, блоков памяти и индикации.

В свою очередь, датчик короткого замыкания (к.з) сварочной цепи состоит иэ датчиков наличия сварочного тока и его частоты пульсаций, выходы которых подключены к задатчику контролируемой длительности к.з. через логический блок определения ко роткого замыкания (3 .

В случае короткого замыкания сварочной цепи на вход логического блока определения к.з. поступают сигналы наличия сварочного тока и отсутствия его высокочастотных пульсаций. При этом логический блок Ъыдает разрешение на начало отсчета времени.

Если длительность к.з. превысит заданный (допустимый) интервал времени, включается блок индикации и информация запоминается.

Однако известная однотрансформаторная сварочная машина не лишена отмеченных выше недостатков. Кроме того, в ней не предусмотрены средства, обеспечивающие высокую стабильность ,процесса оплавления путем регулирования процесса по сигналу обратной связи, воздействующей на источник питания.

Известно, что при сварке деталей с большим поперечным сечением требуемый .разогрев деталей можно получить за счет снижения напряжения по заданной программе. Для повышения устойчивости процесса при сварке на пониженном напряжении управляемые вентили охвачены положительной обратной

I связью по току оплавления, воздействующей на фазовращатель при превышении заданного тока. Однако применение известных корректоров напряжения при сварке. деталей с развитым сечением большой протяженности не эффективно, поскольку короткое .замыкание на небольшом участке сварочной цепи не приводит к существенному изменению полного тока оплавления. Корректоры напряжения по току оплавления имеют еще тот недостаток, что требуют большого количества экспериментов для определения зависимости угла включения управляемых вентилей от величины сварочного тока для каждого типоразмера свариваемых деталей. Поэтому наиболее универсальны корректоры напряжения по частоте пульсации сва::1:039669 рочного тока, не.требующие перенаст ройки с изменением режима сварки.

Цель изобретения — повышение качества сварных соединений путем повышения стабильности процесса оплав-. ления. .5 . Поставленная цель достигается тем, что в машину для контактной стыковой сварки введены схемы ИЛИ, схема И, триггер, измерительные цепи установлены на каждой вторичной обмотке 10 сварочных трансформаторов, при этом вторые выходы датчиков короткого за-. мыкания через одни схемы ИЛИ подключены к соответствующим фазовращате.-.. лям, выходы задатчиков контролиру- 15 емой длительности короткого замыкания с блоком сравнения соединены че- рез другую схему ИЛИ со схемой И, другой вход которой соединен с программирующим устройством, а выход cxe-. щ() мы И через триггер соединен с блоком индикации.

- На фиг. 1 показана функциональная

iсхема машины для стыковой сварки оплавлением; на фиг. 2 - принципиаль- 25 ная электрическая схема канала йзмерения длительности короткого замыкания сварочной цепи; на фиг. 3 — записи сварочного тока и напряжения, иллюстрирующие работу управляемых вен-30 тилей с обратной связью по наличию,. коротких замыканий.

Машина (фиг. 1) содержит сварочные трансформаторы 1 с токоподводами

2 вторичных обмоток к свариваемой заготовке 3. На каждом токоподводе установлен датчик 4 сварочного тока в виде катушки индуктивности. Выходы датчиков 4 сварочного тока подключе+ ны к входам соответствующих датчиков 40

5 короткого замыкания сварочной цепи, выходы которых подключены с одной стороны к задатчикам контролируемой .длительности к .з. с блоками б сравнения, а с другой — к соответствую-. 45 щей схеме ИЛИ 7 в цепи автономной обратной связи. При этом выходы блоков 6 сравнения подключены к схеме

ИЛИ 8 в цепи измерения длительности к.з., выход которой подключен к б оку50

9 индикации через первый вход И 10, и триггер 11, а второй вход схемы И 10 подключен к программирующему устройству 12, задающему режим сварки и вы-. дающему команду разрешения контроля непрерывности оплавления.

Первичные обмотки сварочных трансформаторов 1 подключены к питающей; сети через соответствующие управляемые вентили 13 (например, тиристор» ные контакторы), имеющие собственные О фазовращатели 14. Последние электри-. чески связаны с одной стороны с программирующим устройством 12, а с другой — с выходом соответствующей схемы ИЛИ 7 в цепи обратной связи. 65

Датчик 5 к.з. состоит из датчиков

15 и 16 наличия сварочного тока и

его частоты пульсаций, выходы кото" рых подключены к логическому блоку

17 (определения к.з. с инвертором 18 на выходе (фиг. 2). Входы указанных датчиков подключены к обмотке датчика (измерителя) 4 сварочного тока.

Последний установлен на токоподводе таким образом, чтобы силовые линии электромагнитного поля, создаваемого сварочным током, проходящим по соответствующему токоподводу, пересекали витки катушки под прямым углом.

При -этов в катушке наводится ЭДС, пропорциональная сварочному току.

Задатчик контролируемой длительности к.з. с блоком 6 сравнения состоит из интегрирующей цепочки 19 и

20 с элементом 21.

В качестве программирующего устройства и фазовращателя могут быть .использованы. различные известные устройства.

Предлагаемая машина работает сле- дующим образом.

После возбуждения процесса оплавления программирующее устройство 12 выдает команду фазовращателям 14 на изменение угла включения управляемых вентилей 13 для перехода на сварку при пониженном напряжении питания.

Если на каком-либо участке (или участ ках) оплавляемых поверхностей происходит короткое замыкание, срабатывает соответствующий датчик 5 к.з. При этом на выходе датчиков 15 и 16 появляются сигналы логической 1 (нет высокочастотных пульсаций, есть ток) и на выходе элемента 18 — логическая 1, которая, воздействуя через схему ИЛИ 7 на фазовращатель, переводит соответствующие управляемые вентили 5 в режим полнофазного включения. Увеличение подводимой электрической мощности к определенному участку оплавляемых поверхностей приводит к ускоренному нагреву и разрушению образовавшихся перемычек ме-, талла на данном участке. Процесс оплавления восстанавливается и автономная обратная связь по наличию к.з. отключается (на выходе датчика 1.6 логический 0, соответственно на выходе элемента 18 логический 0 ), сварка продолжается на пониженном напряжении питания.

В конечной стадии оплавления перед осадкой производится контроль длитель1:эсти прерывания процесса.

Команда разрешения контроля выдается программирующим устройством 12 подачей сигнала логической 1 на второй вход схемы 10 (фиг. 2). Если на каком-либо участке оплавляемйх поверхностей длительность к.з, превысит допустимую величину (заданную интегРирующей цепочкой 19. 20),то на выходе

1039669

У

7l

Я гя

У, Ю

ЛВ ,Ю

Prrr.2

Заказ 6795/11 Тираж 1106

ВНИИПИ

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 соответствующего блока 6 появляется сигнал логического 0, а на выходе схемы 8 — логической 1 .

При этом на выходе схемы 10 присутствует сигнал логического 0, который опрокидывает триггер 1l и вклю- чает сигнальную лампочку 22 блока 9 индикации. При осадке деталей (во избежание ложного срабатывания схемы контроля к.з.) с программирующего устройства 12 на второй вход схемы: !О

10 подается сигнал логического 0 запрет контроля.

По окончании цикла сварки оператор отключает сигнальную лампочку

22 нажатием кнопки Сброс 23.

Из рассмотрения кривых на фиг. 3 видно, что благодаря действию автономной обратной связи процесс оплавления протекает устойчиво при пониженном напряжении питания и не прерывается длительными короткими замы- каниями.

В тех алучаях, когда источник питания имеет запас по напряжению, автономная обратная связь по наличию коротких замыканий действует при сварке как на высоком, так и на низком напряжении. Повышение стабильно ти процесса оплавления и автоматиче кое обнаружение случаев локального прерывания процесса способствуют св . евременному выявлейию дефектных стыков.