Способ автоматического управления процессом сварки давлением с подогревом и устройство для его осуществления

Способ автоматического управления процессом сварки давлением с подогревом и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ автоматического управления процессом сварки давлением с подогревом по деформации свариваемых деталей, которую сравнивают с эталонной и по полученной разности изменяют давление в полости гидроцилиндра привода сварочного давления, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса путем облегчения определения деформации свариваемых деталей, деформацию определяют по уменьшению давления в полости гидроцилиндра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1191228 A др 4 В 23 К 20/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3744000/25-27 (22) 22.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (72) К. А. Валентинович, В. А. Анкудинов, Л. Ф. Чумак, В. В. Миков и В. Я. Беленький (71) Пермский политехнический институт (53) 621.791.066 (088.8) (56) Казаков Н. Ф. Диффузионная сварка материалов. М.: Машиностроение, 1976, с. 119 — 121.

Авторское свидетельство СССР № 743814, кл. В 23 К 20/00, 04.12.78. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ ДАВЛЕНИЕМ С ПОДОГРЕВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ автоматического управления процессом сварки давлением с подогревом по деформации свариваемых деталей, которую сравнивают с эталонной и по полученной разности изменяют давление в полости гидроцилиндра привода сварочного давления, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса путем облегчения определения деформации свариваемых деталей, деформацию определяют по уменьшению давления в полости гидроцилиндра.

1191228

2. Устройство для автоматического управления процессом сварки давлением с подогревом, содержащее последовательно соединенные блок сравнения величины деформации свариваемых деталей, коммутатор, электромагнитный золотник для управления гидроцилиндром привода сварочного давления, манометр с пружинящей трубкой для измерения давления в полости гидроцилиндра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено задатчиком уровня деформации свариваемых деталей и дат1

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности, к способам и устройствам для автоматического регулирования процесса сварки и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Целью изобретения является упрощение процесса.

На чертеже показана схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит насосную станцию 1, электромагнитный клапан 2, установленный на магистрали давления насосной станции 1, электромагнитный золотник 3 для управления гидроцилиндром 4 привода сварочного давления, манометр 5 с пружинящей трубкой 6 для измерения давления в верхней полости гидроцилиндра 4, ТВЧ-источник 7 с программатором 8 цикла нагрева, блок 9 сравнения величины деформации свариваемых деталей, входы которого подключены к задатчику 10 уровня деформации свариваемых деталей и к датчику 11 изменения давления в полости гидроцилиндра, а выход подключен к коммутатору 12, источник 13 напряжения, соединенный через коммутатор 12 с управляющими обмотками электромагнитного клапана 2 и электромагнитного золотника 3.

Датчик измерения давления 11 содержит тензодатчик 14, соединенный с тензопреобразователем 15 и закрепленный на пружинящей трубке 6 манометра 5, блок 16 памяти, подключенный входом к выходу тензопреобразователя 15 и выходом — к первому входу сумматора 17, второй вход которого подключен непосредственно к выходу тензопреобразователя 15.

Устройство также содержит задатчик 18 давления, подключенный к входу компаратора 19, второй вход которого подключен к выходу тензопреобразователя 15, а выход— к ком м ут атор у 12. чиком изменения давления в полости гидроцилиндра, подключенными к входам блока сравнения.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что датчик изменения давления выполнен в виде тензосопротивлений, электрически соединенных с тензопреобразователем, выход которого подключен к первому сумматору, второй вход которого через блок памяти соединен с выходом тензопреобразователя, при этом тензосопротивления закреплены на пружинящей трубке манометра.

Кроме того, на чертеже показаны свариваемые детали 20, верхний зажим 21, нижний зажим 22, стол 23 и индуктор 24

ТВЧ-источника 7.

Насосная станция 1 содержит насос с электродвигателем (марки Л1Ф-5), обратный клапан, бачок с крышкой для размещения необходимого объема рабочей жидкости с заборным устройством и регулирующий клапан, служащий для настройки необходимого давления в гидросистеме (на чертеде не показаны).

Электромагнитный клапан 2 имеет одну обмотку управления (на чертеже не показана), при подаче на которую напряжения с источника 13 клапана открывается.

Электромагнитный золотник 3 является реверсивным, т.е. имеет две обмотки управления, осуществляющие реверс поршня гидроцилиндра 4.

Программатор 8 цикла нагрева осущест20 вляет им пульсное управление ТВЧ-источником 7 по заданной программе.

Блок 9 сравнения выполнен на операционном усилителе в виде аналогового сумматора, задатчик 10 уровня деформации является задатчиком напряжения, соответствующего заданному уровню деформации.

Тензодатчик 14 состоит из двух тензосопротивлений, включенных по мостовой схеме и электрически связанных с тензопреобразователем 15, выполняющим функ3ð ции усилителя.

Блок 16 памяти запоминает максимальное давление в полости гидроцилиндра после закрывания клапана 2.

Сумматор 17 является аналоговым.

Задатчик 18 является задатчиком напря35 жени я

Компаратор 19 (аналоговый) управляет коммутатором 12, закрывая клапан 2 при превышении заданного давления в верхней полости гидроцилиндра 4 над давлением задатчика 18 (величина превышения

1191228 может быть установлена произвольно — компаратор выполняет логическую функцию

«Больше») .

Возможен также вариант устройства, при котором задатчик 18 и компаратор 19 отсутствуют, а электромагнитный клапан 2 заменен вентилем, закрываемым вручную, однако это затруднит эксплуатацию установки и снизит ее производительность.

Способ осуществляется следующим образом.

При нажатии кнопки «Вверх» на пульте управления на коммутатор 12 подается сигнал, который подключает источник 13 напряжения к управляющей катушке клапана 2, при этом клапан 2 открывается, одновременно коммутатор 12, подключая соответствующие обмотки электромагнитного золотника 3 к источнику 13, соединяет магистраль давления насосной станции 1 с нижней полостью, а магистраль слива — с верхней полостью гидроцилиндра 4, поршень гидроцилиндра занимает верхнее положение, после чего в зажимы 21 и 22 устанавливают свариваемые детали 20.

После нажатия кнопки «Вниз» («Сварка») начинается автоматический цикл работы устройства.

Коммутатор 12 перебрасывает золотник 3 на подачу масла в верхнюю полость гидроцилиндра 4. Давление в верхней полости возрастает и непрерывно изменяется тензодатчиком 14, сигнал которого через тензопреобразователь подается на компаратор 19, поршень движется вниз и сжимает заготовки, после сжатия давление продолжает возрастать и, достигнув заданного уровня, установленного задатчиком давления 18, и несколько превысив его, фиксируется клапаном 2, который автоматически закрывается по сигналу компаратора 19, одновременно с выхода компаратора 19 подается сигнал на программатор 8, который осуществляет включение ТВЧ-источника 7 и программный нагрев стыка свариваемых деталей 20 посредством индуктора 24.

При этом давление, соответствующее началу цикла нагрева (максимальное давление), запоминается в блоке 16 памяти.

По мере разогрева и деформации деталей происходит осадка и движение поршня гидроцилиндра 4 вниз. При этом давление в верхней полости гидроцилиндра падает.

Величина падения давления (редукции давления) определяется конструктивными особенностями гидроцилиндра и величиной осадки (деформации) . С увеличением деформации свариваемых деталей возрастает изменение давления в верхней полости гидроцилиндра 4.

Таким образом, имеет место взаимнооднозначное соответствие величины осадка (деформации) и величины изменения давления в верхней полости гидроцилиндра.

Величина изменения давления. измеряемая датчиком 11, определяется путем вычитания в аналоговом сумматоре 17 из значения максимального давления, зафиксированного в блоке памяти 16 текущего значения давления, измеряемого тензодатчиком 14 в процессе нагрева деталей.

При достижении давлений заданной величины, устанавливаемой в задатчике 19 уровня деформации, блок 9 сравнения через коммутатор 12 перебрасывает золотник 3, соединяя верхнюю полость с магистралью слива насосной станции 1. Деформация деталей резко замедляется (независимо от величины остаточного давления в верхней полости гидроцилиндра или величины перегрева свариваемого стыка на заданном уровне), предотвращая, например, излишнюю «бочкообразность» при сварке режу20 щего инструмента.

С окончанием цикла нагрева программатор 8 осуществляет самоустановку в исходное положение, а также сброс напряжения блока 16 памяти до заданного (нулевого) уровня, путем разряда запоминающего конденсатора.

После освобождения свариваемых деталей из нижнего зажима при нажатии кнопки «Вверх» коммутатор 12 открывает клапан 2, соединяя магистраль давления насосной станции 1 с нижней полостью гидроцилиндра 4, при этом поршень перемещается в верхнее положение. После освобождения сваренных деталей из верхнего зажима и установки новых деталей в зажимы 21 и 22, нажатием кнопки «Вниз» («Сварка»)

35 начинается второй цикл работы устройства, который протекает аналогично предыдущему.

Благодаря контролю деформации сварив аемых деталей по уменьшению давления в полости гидроцилиндра привода сва40 рочного давления упрощается процесс управления, так как не требуется дополнительное сложное оборудование.

Прил ер. Сваривали заготовки диаметром 6 мм из быстрорежущих сталей, марок Р18, Р9К5, Р6М5 и др. с заготовками

45 из конструкционных сталей марок 40Х, 45Х, 38Х и др.

Свариваемые детали нагревали до температуры 1100 С и сдавливали усилием

5 кгс/мм . Нагрев импульсный: длительность первого импульса 16 с. длительность паузы 3 с, длительность второго импульса 4с.

Качество соединения контролировали по допустимой деформации свариваемых деталей (0,4 — 0,6 мм). которую определяли по уменьшению давления в !8,5 кгс/мм - до 16,0 кгс/см- в полости гидроцилиндра привода сварочного давления.