Устройство для исследования сварочных процессов

Устройство для исследования сварочных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦВеСОВ, содержащее процессор , соединенный с оперативньм запоминающим устройством и блоком сопряжения, к последнему подсоединены входы блока сигнализации и печати, блока формирования команд управления и выход блока контроля и измерения сигналов сварочного процесса, входы последнего соединены с выходами блока датчиков параметров режима и блока датчиков параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, выход блока формирования команд управления соединен с входом блока управления сварочной установки и через блок стабилизации параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитным газом и магистрали с входом блока датчиков параметров указанных магистралей, отличающееся тем, что, с целью повышения качества исследований за счет ускорения выбора наиболее эффективных режимов сварочных процессов, в него введены блок задания плана эксперимента, блок привязки данных эксперимента к сварному шву, блок датчиков геометрических параметров сварного шва и его разделки, блок датчиков тепловых , световых, электромагнитных и акустических сигналов в зоне сварки, блок формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и блок формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатьы воздухом и защитные газом, при этом к бло-lj ку сопряжения подключены выход блока Зсшания плана эксперимента и вход блока привязки данных эксперимента к сварному С1ву, входы блока контроля S и измерения сигналов сварочного процесса соединены с выходами блока датН чиков геометрических параметров сварного шва и его разделки и блока дат- i,, чиков тепловых, световых, электрс 1аг-|С|5 СП нитных и акустическиз сигналов в зоне сварки, выход блока формирования эо команд управления соединен с входами блока фо1 1ирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и через блок формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом с магистралями питания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ARTOPCIIOMV СПИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3446455/25-27 (22) 02.06.82 (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) Н.В.Подола, П.И.Руденко, В.С.Гавриш, В.A.Kðèâóëÿê, С.П.Ники-. тин, A.A.Черната, П.А.Карапата и Т.д. Сорокина (7l) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (53) 621.791.762(088.8) (5б) 1. Патон Б.Е. и др. Автоматизированная система для экспериментальных исследований-сварочных процессов на основе ВК М-6000,- "Автоматическая сварка", 1977, Р 11, с. 36-41., 2. Авторское свидетельство СССР .11 912441, кл. В 23 К 11/24, 17.07.80. (54)(57) УСТРОИСтВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СВАРОЧНЫХ ПРОБЕ(;СОВ, содержащее процессор, соединенный с оперативньм запоминающим устройством и блоком сопряжения, к последнему подсоединены входы блоха сигнализации и печати, блока формирования команд управления и выход блока контроля и измерения сигналов сварочного процесса, входы последнего соединены с выходами блока датчиков параметров режима и блока датчиков параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, выход блока формирования команд управления соединен с входом блока управления сварочной установки и через блок стабилизации параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом и магистрали с входом:

3(51) В 23 К 9/10) В 23 K 11 24 блока датчиков параметров указанных магистралей, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения качества исследований за счет ускорения выбора наиболее эффективных режимов

|сварочных процессов, в него введены блок. задания плана эксперимента, блок привязки данных эксперимента к сварному шву, блок датчиков геометри:ческих параметров сварного шва и . его разделки, блок датчиков тепловых, световых, электромагнитных и акустических сигналов в зоне сварки, блок формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и блок формирования возмущений на магистрали пита- Я ния электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, при этом к блоку сопряжения подключены выход блока задания плана эксперимента и вход блока привязки данных эксперимента к сварному шву, входы блока контроля Я и измерения сигналов сварочного процесса соединены с выходами блока дат чиков геометрических параметров свар ного шва и его разделки и блока датчиков тепловых, световых, электромаг нитных и акустических сигналов в зоне сварки, выход блока формирования команд управления соединен с входами блока формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и через блок формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией сжатым воздухом и защитньм газом с магистралями питания.

1058729 устройство содержит процессор 1, соединенный с оперативньм запоминании устройством 2, блок сопряжения 3, соединенный с блоком 4 сигнализацик и печати, блоком 5 формирования команд управления и блоком б контроля и измерения сигналов сварочного процесса, который соеди-, нен с блоком 7 датчиков параметров

Изобретение относится к сварочному произнодстну.и может быть использовано для исследования процессов контактной и дуговой сварки.

Известно устройство для контроля и управления процессом контактной сварки, содержащее процессор, соединенный с оператквньм запоминакщим устройством, расширителем арифметическим, устройствами ввода-нывода для общения с оператором и расширителем ввода-вынода, к которому подключены модули выдачи управлякицкх сигналов, соединенные с блоком управления сварочной установкой, модули ввода дискретных сигналов, соеди- 15 ненные с дискретными датчиками параметрон режима и технического состояния сварочной установки и модулем ввода аналоговых сигналов, соединенные с аналогввьми датчиками параметрон режима, входом и выходом многоканального магнитофона и входом са- . мопкс ца (1)

Данное устройство предназначено для управления контактной сваркой 25 с целью автоматизации исследований процессов. Однако с его помощью нельзя контролировать параметры магистралей питания сварочной установки электроэнергией, сжатьм воз- ЗО духом и защктньм газом, наличие которых н установленных допусках является одним из основных условий.. нормальной работы сварочных установок.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- ройство для управления процессом сварки $2J .

Известное устройство предназначено 40 для управления процессамй контактной и другоной сварки, может быть использовано для исследования этих сварочных процессов, однако за исключением возможности контроля магист-,5 ралей питания сварочных машин электроэнергией, сжатьм воздухом и защктньм газом присущи следующие недостатки: невозможность задания требуемых по сложности и.объему планов эксперимента, сложность моделирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и магистрали питания электроэнергией., сжатьм воздухом к защитными газом, невозможность контроля тепловых, снетовых, электеомагнитных и акустических сигналов в зоне сварки, геометрических параметров сварного шна и разделки шва, сложность привязки данных эксперимента к сварному 60 шну °

Пелью изобретения является повышение качества исследований за счет ускорения выбора наиболее эффективных режимов сварочных процессов. 65

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для исследования сварочных процессов, содержащее npoIIeccop„ соединенный с оперативным запоминающим устройством и блоком сопряжения, к последнему подсоединены входы блока.сигнализации к печати, блока формирования команд управления и выход блока контроля к измерения сигналов сварочного процесса, входы последнего соединены с выходами блока датчиков параметров режима и блока датчиков параметров магистралей пк.гания электроэнергией, сжатык воздухом и защктньм газом, выход блока формирования команд управления соединен с входом блока управления сварочной установки к через блок стабилизации параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом и магистрали с входом блока датчиков параметров указанных магистралей, дополнительно в него введены блок задания плана эксперимента, блок привязки данных эксперюжнта к сварному шву, блок датчиков геометрических параметров сварного шна и его разделки, блок датчиков тепловых, световых, электромагнитных и акустических сигналон н зоне сварки, блок формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки к блок Формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатым воздухом и защитныи газом, при этом к блоку сопряжения подключены вьнсод блока задания плана эксперимента к вход блока привязки C данных эксперимента к сварному шву, входы блока контроля и измерения скгналон сварочного процесса соединены с выходами блока датчиков геометрических параметров сварного шна и его разделки и блока датчиков тепловых, световьчс, электромагнитных и акусти » ческих сигналов в зоне сварки, выход блока формирования команд управления соединен с входом блока формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и через блок формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатии воздухом и защитньм газом с магистралями питания.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройстна.

1058729 режима, блоком 8 датчиков параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитнык газом, блок 9 управления сварочной установки, блок 10 стабилизации параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, блок 11 задания плана эксперимента,,блок 12 привязки данных эксперимента к сварному шву, блок 13 датчиков геометрических параметров сварного шва и его разделки, блок

14 датчиков тепловых, световых, электромагнитных и акустических сигналов в зоне сварки, блок 15 формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной установки и блок 16 формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатым воздухом и защитньм газом. Кроме того, на чертеже обозначено: 17 — магистрали питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитнич газом; а 18 — сварочная установка.

Элементы устройства соединены следующим образом. Процессор 1 соединен с блоком сопряжения 3, к которому подключены выход блока 11 задания плана эксперимента и вход блока 12 привязки данных экспери мента к сварному шву. Выход блока 5 соединен с входами блоков 9,, 10,,15 и 16, причем выходы блоков 9 и 15 подключены к сварочной установке

18, а выходы блоков 10 и 16 — к магистралям 17 питания электроэнергиеР, сжатым воздухом и защитным газом. К входам блока 6 контроля и измерения сигналов сварочного процесса подключены выходы блоков

13 и 14, которые установлены иа сварочной машине 18.

Блок ll задания плана эксперимента представляет собой запоминающее устройство с последовательной записью и считыванием информации.емкостью не менее 32 тыс. машинных слов.

Перед началом эксперимента оператор-исследователь..заносит в этот блок план эксперимента, в который входят следующие данные число сварных точек (для контактной сварки) или длины сварного ива (для дуговой сварки) в эксперименте; параметры режима сварки по каждой точке или образцу шва, значения возмущающих воздействий на механические и электрические узлы сварочной установки, а также на магистрали питания электроэнергией, сжатыми воздухом и защитньаи газом.

Перед йачалом сварки процессор через блок сопряжения считывает из блока задания плана эксперимента требуемое для исследований число сварных точек или длину шва, а также заданные для первой точки или первого отрезка шва параметры режима, которые передаются в блок управ ления сварочной установкой, значения возмущающих воздействий на механические и электрические узлы сварочной установки, которые передаются процессором в блок формирования возмущений на электрические узлы сварочной установки и значения возмущакших воздействий на магистрали

5 0 узлы сварочной машины используются исполнительные механизмы двух типов дискретные — для моделирования одного уровня возмущений, например выключен силовой вентиль, зажат магнитньм прижимнии устройством привод, прекра65 питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, которые передаются в блок формирования этих возмущений. После выполнения сварки первой

15 точки процессор снова обращается в блох задания плана эксперимента и считывает данные о параметрах режима и возмущакших воздействий для следуют щей точки или участка .сварного шва, которые передаются в соответствующие блоки. Указанная последовательность операций повторяется, пока не будет сварено заданное число точек или зада иная длина шва . В качес тве блока задания плана эксперимента может быть использовано устройство считывания с перфоленты типа 1501 кассетный накопитель на магнитной ленте.и т.п.

Перфолента или кассета с магнитной лентой могут быть записаны либо с помощью предлагаемого устройства управления, либо на автономном устройстве подготовки данных, которые серийно выпускаютСя промышленностью.

Блок 15 формирования возмущений на меха н ическ ие и влек трическ ие узлы сварочной машины представляет собой набор исполнительных механизмов, которые позволяют изменить рабочие характеристики узлов для моделирова40 ния их износа (старение) или полного выхода из строя, например для контактной машины: выход из строя силового вентиля, увеличение сопротивления вторичного контура, разладка стабили45 затора напряжения, затирание привода сжатия, износ редукторов иэлектропйевмоклапанов, снижение или прекращение подачи охлаждающей воды; для дуговой установки: выход из строя силового вентиля, изменение активного или индуктивного сопротивления источника питания (изменение внешней характеристики источника), разладка стабилизатора напряжения или длины дуги, застопоривание привода подачи присадочной проволоки или горелки, снижение или прекращение подачи охлаждающей воды или защитного газа.

В блоке формирования возмущений на механические или электрические

1058729 щена подача охлаждакщей воды, и аналоговые — для моделирования ступен чатого многоуровневого возмущения, например последовательного включения в электрическую цепь магазина сопротивлений. 5

В качестве исполнительных уст ройств в блоке формирования возмущений на механические и электрические узлы сварочной машины используются пневмо-и гидрореле для формирования IO возмущений в цепях питания водой, воздухом и защитньм газом, магнитные прижимные устройства для формирова- ния возмущений типа затирание приводов подачи электрода, присадочной 15 проволоки, контактные реле для формирования возмущений в целях управления (стабилизатора напряжения и длины дуги), тиристоры и семисторы для моделирования изменения парамет- р0 ров силовых электрических цепей сварочной установки, выход из строя силовых вентилей.

В экспериментальных исследованиях с процессора через блок сопряжения в блок формирования возмущений на электрические и механические узлы сварочной машины поступает управляющий код,в соответствии с которьак переключаются исполнительные механизмы в блоке формирования возмущений. Состояние исполнительных механизмов может-изменяться только. после подачи и приема очередного управляю" щего кода в блоке формирования возмущений на электрические и механичес-З5 кие узлы сварочной машины.

Аналогичны устройство и работа блока 16 формирования возмущений на магистрали питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм га- 40 зом. При этом для изменения парамет ров в электросети используется силовой тиристорный трехфазный источник питания, а для изменения давления в сети питания газом и сжатьм воз- 45 духом - редук тор, управ ляемый элек тродвигателем.

Hpoveccop передает в ходе экспериментальных исследований управляющие сигналы в блок формирования возмущений на магистрали питания электроэнеДт ией, сжатьм воздухом и защитньм газом. Этот код в блоке формирования возмущений изменяет угол включения силовых тиристоров для изменения напряжения электросети или включает на соответствующую коду длительность двигатель управления редукторами для изменения давления воздуха. или защитного газа. таким 60 образом, возможно плавное изменение (С точностью до дискретности управляющего сигнала от процессора) напряжения сети и давления воздуха и защитного газа. 65

Предлагаемое устройство работаеч следукщнм образом.

Перед началом экспериментальных исследований в блоке 11 задается план эксперимента, который включает значения параметров режима и моделируемых возмущений на разных сварных точках или разных участках сварного шва. В оперативное запоминающее . устройство 2 вводится программа контроля или управления сварочньм процессом в зависимости от характера исследований. Процессор 1 по этой программе через блок сопряжения 3 и блок 5 вьщает в блок управления

9 сварочной. установки команды отработки заданных параметров режима и при необходимости в блок 10-команды стабилизации параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом, которые считывают из блока 11, а в блоки 15 и 16 — команды моделирования возмуще ний на электрические и механические узлы сварочной установки и магистрали питания электроэнергией, сжатыь воздухом и защитным газом, которые также считываются из блока 11. Сигналы датчи ков параметров магистралей питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом блока 8, датчиков параметров режима блока 7,, датчиков геометрических параметров сварного шва блока 13 и датчиков тепловых, световых, электромагнитных и акустических сигналов s зоне сварки блока

14 измеряются блоком 6 и через блок сопряжения 3 вводятся в.процессор 1.

Процессор 1 осуществляет согласно программе, хранящейся в оперативном запоминающем устройстве 2, обработку полученных данных, заносит их в опе-. ративное запоминающее устройство 2 и при необходимости выдает рассчитанные величины через блок сопряжения

3 в блок 4.сигнализации и печати..

Кроме того, процессор 1 выцает через блок сопряжения 3 команды в блок 12 привязки данных эксперимента к сварному вву для отметки контролируемой сварной точки или участка шва на образце. По этим отметкам накопленные в оперативном запоминающем, устрой-: стве 2 данные могут быть дополнены результатами металлографического анализа сварного шва.для их взаимного анализа, построения математических и моделей процесса, исследования алгоритмов контроля и регулирования.

Результаты исследований выдаются в блок 4 сигнализации и печати.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа возможностью задания требуемых по сложности и объему, планов эксперимента вследствие налйчия в устройстве блока задания плана эксперимента. В предлагаемом устрой)058729

Составитель Г. Чайковский

Редактор М.Дылын Техред Л.Микеш Корректор И. Муска

Заказ 9665/11 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.у жгород, ул. Проектная,4 стве возможно с большой точностью моделировать возмущения на электрические и механические узлы сварочной установки и магистрали питания электроэнергией, сжатьм воздухом и защитньм газом благодаря наличию блоков F формирования соответствукщих возмущений. Наличие в предлагаемом устрой-. стве блоков датчиков геометрических параметров сварного шва и его разделки и блока датчиков тепловых, свето- 3{3 вых, электромагнитных и акустических сигналов в зоне сварки позволяет контролировать разные стороны процесgy, формирования сварного шва и тем саиьм разрабатывать более точное ма-. тематическое описание (математическую модель) процесса, контролировать и регулировать сварочные установки.

В предлагаемом устройстве благодаря наличию. блока привязки данных эксперимента к сварному шву просто связать автоматически регистрируемые параметры процесса сварки с данныи, которые могут быть получены только с привлечением дополнительных технических средств, .например с результатами металлографического анализа.

Все это в конечном счете приводит ,к повышению качества и эффективности исследований процессов сварки.