Способ контроля процесса сварки трением и устройство для его осуществления

Способ контроля процесса сварки трением и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в инструментальной, станкостроительной , автомобилестроительной, авиационной и др. промьшшенностях при изготовлении деталей сваркой трением. Целью изобретения является упрощение технологии и реализующего ее оборудования. Контроль процесса сварки трением заключается в последовательном контроле основных параметров в характерных точках процесса . В качестве контролируемых пара-, метров выбраны величины давления нагрева, осадки нагрева, давления проковки, времени нагрева. Одновременно с контролем производят регистрацию указанных величин. При получении некачественного соединения блокируют разжим тисков сварочной машины и отведение их в исходное положение. . 2 с.п. и Ъ з.п. ф-лы, 6 ил. СО со 00 со

СОЮЗ С(:ЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) SU (II) (50 4 В 23 К 20 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3957050/31-27 (22) 16.07.85 (46) 23.05.87. Бюл. У 19

ГОСУДИ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (72) В.И.Симонов, И.А.Черненко, Л.Г.Кощеев, Ю.А.Миргород, В.И.Захаров, В.А.Бандин, Л.А.Карташова, В.И.Федченко и В.Г.Миклашевич (53) 621. 791. 14 (088. 8) (56) Заявка Франции У 2407784, кл. В 23 К 19/02, 1979.

Vortragband shand rum ReibschweibKollaguim .24. Februar 1978 Aachen

Aachen "Die oberwachung des VerfahвепзаЪ1аиНез for reibschweissmaschinen durch parametr Kontrolle". .Ing (grand) D. Scherubel, Augburg, S. 91-106. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА СВАРКИ

ТРЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в инструментальной, станкостроительной, автомобилестроительной, авиационной и др. промышленностях при изготовлении деталей сваркой трением. Целью изобретения является упрощение технологии и реализующего ее оборудования. Контроль процесса сварки трением заключается в последовательном контроле основных параметров в характерных точках процесса. В качестве контролируемых пара-. метров выбраны величины давления нагрева, осадки нагрева, давлений проковки, времени нагрева. Одновре- менно с контролем производят регистрацию указанных величин. При получении некачественного соединения блокируют разжим тисков сварочной машины и отведение их в исходное положение..

2 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил, 1311890

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в инструментальной, станкостроительной, автомобильно-строительной, авиационной промышленности и др, при изготовлении деталей и узлов сваркой трением.

Целью изобретения является упрощение технологии контроля и реализующего его оборудования. 10

В процессе сварки осуществляют неодновременный последовательный контроль четырех параметров, а именно: давления нагрева, осадки нагрева, времени нагрева и давления по- 15 ковки. При этом давление нагрева оценивают с задержкой относительно начала сварки на время, равное 2035Х задаваемого времени нагрева, а в момент окончания нагрева (включе- 20 ние режима Проковка ) запоминают время нагрева и осуществляют оценку величины осадки нагрева, а затем запомненного значения реального времени нагрева. Далее с задержкой относительно включения проковки на время, равное 30-45% выставляемого времени проковки, оценивают давление проковки.

Моменты времени для контроля давления нагрева контроля проковки выбираются в указанных пределах прямо пропорциональными задаваемыми технологическими значениями давления наГрева и давления проковки соответст- 35 венно.

Документирование реальных значений контролируемых параметров осуществляют последовательно в момент оценки соответствия этого его значе- 40 ния эталонному.

Отбраковку сварных соединений осу ществляют. по окончании процесса сварки запретом отвода в исходное положение и разжииа тисков машины. 45

На фиг. 1 представлена. структур-! ная схема устройства для контроля процесса сварки трением; на фиг. 2 временные диаграммы процесса сварки трением и контроля его основных пара- 50 метров; на фиг. 3 — структурная схема . блока управления; на фиг. 4 — блок сравнения; на фиг. 5 — блок исходных данных; на фиг. 6 — структурная схема блока управления работой ЦПУ. 55

На фиг. 2 обозначено: О — время нагрева, ВД вЂ” время проковки. Оптимальным минимумом параметров, характеризующих процесс сварки трением„ является давление нагрева, осадка нагрева, время нагрева и давление проковки. Первые три параметра достаточно полно характеризуют первый этап сварки трением — нагрев. Действительно, контролируя давление нагрева и скорость нагрева (а контроль осадки нагрева эа время нагрева явля61. ется скоростью нагрева (†) можно вы5t явить практически все возможные причины возникновения брака: косые торцы заготовок, окалину и ржавчину на торцах, случайную подмену одного материала другим и др. Более того, скорость осадки косвенно оценивает и давление нагрева, так как изменение его величины повлечет за собой изменение скорости нагрева. Кроме того, практика показывает, что если машина сварки трением вышла на режим нагрева, в дальнейшем величина давления нагрева не изменяется. Исходя из изложенного, предлагается осуществлять контроль давления нагрева в одной точке (А на фиг. 2), с задержкой относительно начала нагрева на величину =20-35Xt„. Диапазон 20-357 выбран опытным путем, исходя из возможностей гидроприводов машин сварки трением. Величина задержки а с„ для каждой машины и конкретной технологии выбирается прямо пропорциональной величине давления нагрева, так как чем больше давление нагрева, тем больше времени понадобится машине для выхода на режим нагрева.

Характерной точкои развития процесса является момент окончания нагрева и включения режима "Проковка" (точка В на фиг. 2). В этот момент предлагается: запомнить значение времени нагрева (); оценить величину осадки нагрева (m. 2); оценить запомненную величину времени нагрева (и, 3). Затем с задержкой относительно момента включения проковки на величину at„ =30-45_#_t„> предлагается оценить давление проковки (точка 4 на диаграмме давления фиг ° 2).

Проковка в меньшей степени чем "нагрев влияет на качество сварного соединения. В случае выхода гидроприбора машины на режим (достижение величины давления в главном цилиндре значения Р=Р„ ) можно говорить о oM, что давление проковки не повле1311890 4 чет за собой снижение качественных показателей характеризующих стык.

Диапазон изменения 4t =30-45Xt выбран в результате анализа диаграмм реальных сварок, как и bt . Величина Д tä „ определяется исходя из работы конкретной машины сварки трением и выбирается прямо пропорциональной величине давления проковки.

В случае выполнения четырех нера- 10 венств в течение цикла сварки: Р„, +Д

?.н с „» + Ь (точка 2) > н,тр нлр а с„сй н,тр + з(точка 3) y Ppp р Ь4с с. Р„р(Р„, + Д (точка 4), можно 15 гарантировать качество сварного соединения.

И, наоборот, в случае невыполнения одного и более неравенств — сварное соединение отбраковывают. Причем 20 наиболее наглядно отбраковку осуществлять запретом разжима и отвода в исходное положение тисков машины сварки трением..В этом случае до тех пор, пока не будет выявлена при- 25 чина брака, цикл сварки прерывается.

Предлагается также в момент А распечатывать реальное значение давления нагрева, в момент времени  — значения осадки нагрева и времени нагрева 30 .и в момент времени С вЂ” значение давления проковки. И в случае выхода значения реального параметра за пределы строба и Д распечатывается реальное значение параметра, что позволяет в дальнейшем ОТК контролировать и паспортизировать сварные соединения.

Структурная схема устройства для контроля процесса сварки трением 40 содержит датчик 1 давления и датчик 2 о перемещения, подключенные через коммутатор 3 к аналого-цифровому преобразователю (АЦП). 4, блок 5 управления цифропечатающим устройством, со- 15 единенный с цифропечатающим устройст- . вом (ЦПУ) 6, генератор 7, соединенный со счетчиком 8, блок 9 исходных данных через блок 10 сравнения и блок 11 управления соединен с блоком 50

12 управления машины сварки трением МСТ.

По команде блока 12 управления

МСТ ",Начало нагрева" на блок 11 управления выдаются следующие команды: подключение к АЦП 4 через коммутатор

3 датчика давления; счетчик 8 начинает отсчитывать время сварки и величину Д „; с блока исходных данных 9 на блок сравнения подключаются регистры давления нагрева.

По окончании времени 6 t блок 10 сравнения оценивает величину давления нагрева и транслирует оцениваемое значение давления нагрева на вход цифропечатывающего устройства 6; по команде с блока 11 управления, блок 5 управления работой ЦПУ осуществляет управление распечатной величины Р на ЦПУ: По команде с блока управления коммутатор подключает датчик 2 перемещения на вход АЦП 4, через него на вход блока 10 сравнения. На вход блока 10 сравнения с блока 9 исходных данных 9 подключаются регистры осадки.

По команде "Конец нагрева" с,блока 12 управления МСТ блоком 11 управления формируются последовательно команды, по которым блоком 10 сравнения запоминается величина времени нагрева; блоком 10 сравнения оценивается величина осадки нагрева .и транслируем ее на вход ЦПУ 6.

Блок 5 управления ЦПУ обеспечивает распечатку осадки нагрева.

С блока 9 исходных данных на блок 10 сравнения подключаются регистры tz.

Блок 10 сравнения оценивает величину времени нагрева и транслирует ее на вход ЦПУ 6.

Блок 5 управления ЦПУ обеспечивает распечатку времени нагрева. Счетчик отсчитывает величину Д „ „ . На вход блока 10 сравнения через коммутатор 3 и АЦП 4 подключается датчик давления. С блока 9 исходных данных. .".а вход блока 10 сравнения подключаются регистры давления проковки.

По окончании отсчета времени Дt блоком 11 управления формируются последовательно команды, по которым блок 10 сравнения оценивает величину давления проковки и транслирует ее на вход ЦПУ 6; блок 5 управления

ЦПУ обеспечивает распечатку величины давления проковки.

В случае выявлений брака блоком 10 управления формируется команда "Брак", по которой блоком 12 управления МСТ формируется команда запрета разжима тисков и отвода их в исходное положение.

Блок управления представлен на фиг. 3. Управление счетчиком осуществляется триггером 13 начала нагре5 131189 ва (фиг ° 3) . Блоком 14 управления коммутатором в соответствии с сигналами bt и сигналом с выхода блока 15 управления каналом контроля перемещения формируются команды P или L, по которым коммутатор 3 осуществляет подключение к АЦП или датчика давления 1, или перемещения 2, По команде "Нач. нагрева" с блока 12 управления МСТ (фиг. 1) триггер 13 f0 начала нагрева разрешает подсчет временных импульсов счетчиком 8 (фиг. 1), На вход блока 16 выявления брака поступает сигнал с блока 10 сравнения (фиг. 1), который харак- f5 теризует результат сравнения реального значения параметра и эталонного Д, а блоком 17 выбора регистра обеспечивается подключение пары регистров (требуемого значения и 4 ) оцени- 20 ваемого параметра. Сигналами опроса брака, поступающими на блок 16 выявления брака, являются: для давле ния нагрева — gt ; для осадки нагрева — конец нагрева, формируемый триг- 25 гером 18 нагрева; для времени нагрева и давления — проковки сигнала, формируемые блоком 19 управления каналами контроля, Блок выбора регистра срабатыва- 30 ет после поступления на один из его входов сигнала с триггера 20 задержки, На регистр АЦП 21 блока сравнения (фиг. 4) поступает результат преобразования с АЦП 4, т.е. или код 35 давления, или перемещение.

На регистр 22 времени нагрева поступает код времени нагрева. Так как выходы обоих регистров объединены, то подключение на вход первого суммато- 40 ра .23 кода времени или давления перемещения определяется блоком 11 управления К (фиг. 1). С помощью первого сумматора 23 осуществляется операция вычитания, где уменьшаемое 3Р— ре- 45 альное значение контролируемого параметра, а вычитаемое (, — эталонное его значение.

На втором сумматоре 24 осуществляется сравнение величины, получен ной на первом сумматоре 23 разности и допускаемой отклонением Д, задаваемым, как и величина 8 >, узлом 9 исходных данных (фиг. 1)Ф . 55

В случае, когда F — 8> — Д „ фиксируется брак и сварйое соединение отбраковывается. Если F — 8 < Д,— значение оцениваемого параметра находится в пределах допустимых отклонений, цикл сварки продолжается.

С выхода второго сумматора 24 результат преобразования поступает на вход блока 16 выявления брака (фиг. 3), блока 11 управления (фиг.1), инвертор 25, подключенный на вход управления регистра АЦП 21, обеспечивает противофаэное подключение регистра АЦП 21 и регистра 22 времени нагрева на вход первого сумматора 23.

Блок 9 исходных данных обеспечивает набор требуемых эталонных значений контролируемых параметров, допустимых отклонений, а также запоминание этих значений. Выбор пары регистров 8, и 5 осуществляется селектором 26. Конкретные значения о и набираются с помощью пульта 27 набора. Выходы регистров объединены в две группы: регистры 28 — 3 1 Рц, L „, t„, Ря составляют одну группу, а регистры а, 32 (допустимое отклонение давления нагрева), Д 33 (осадки нагрева), 34 (времени нагрева), Д4 35 (давления проковки) вторую группу регистров, выходы которых объединены. Выбор пары регистров Гт и Д, т.е. Р,„ или Д, или ид, или г. и д или Р„и Д осуществляется блоком 9 управления (фиг. 1), а именно, блоком 17 выбора регистра (фиг. 3, выход С).

Значение кодов 8 и Д поступает на блок 10 сравнения (фиг. 1); Fqp на первый сумматор 23, а Д вЂ” на второй сумматор 24.

Блок 5 управления работой цифропечатающего устройства (фиг. 1) форми- . рует команды Запрос ЦПУ", "Прогон

ЦПУ", по которым обеспечивается распечатка значений параметров (фиг. 6).

Счетчик 36 сигналов "Готовность ЦПУ", поступающих с выхода ЦПУ, и дешифратор 37 обеспечивают разрешение распечатки очередного контролируемого параметра. Блок 38 формирования "Запрос ЦПУ" формируется по сигналам блока 11 управления (фиг. 1), а именно сигналам, осуществляющим опрос брака блока 16 выявления брака (фиг. 3).

Тем самым, обеспечивается одновременность контроля и распечатки именно реального контролируемого значения параметра. Непосредственно распечатываемое значение параметра поступает на вход ЦПУ 6 (фиг. 1) с выхода бло1311890 8 ка 10 сравнения, а именно, с объединенных выходов регистров времени АЦП

21 и 22 (фиг. 4) .

Блок 39 формирования сигнала

"Сброс" (фиг. 6) обеспечивает формирование двух сигналов: "Сброс" и

"Прогон ЦПУ". Первый формируется после распечатки последнего- четвертого параметра Р„ „ и поступает на вход всех элементов устройства для установки их в исходное состояние в случае отсутствия брака. При включении устройств контроля и в случае выявления брака (отклонение параметра эа пределы допустимого) команда- "Сброс" формируется вручную, с помощью кнопки "Сброс" (не показана).

Команда "Прогон ЦПУ" обеспечивает формирование свободных зон на бланке распечатки параметров, что облегчает анализ результатов документирования.

В случае поступления на вход блока 39 формирования сигнала "Сброс" (фиг.6) сигнала "Брак" с УУ 11 (фиг. 1), а именно, с выхода блока 19 выявления брака (сигнал Л, фиг. 3) блоком 39 формирования сигнала "Сброс" (фиг,6) формируется сигнал Прогон" ЦПУ, длительность которого в 2 раза больше длительности сигнала "Прогон", сформированного без брака. Это обеспечивает в материалах документирования выделение документа бракованного сварного соединения.

Пример. Производят сварку трением заготовок ф 32 из стали

35хГСА на машине ГД-2001. Режим сварки следующий: давление нагрева Р„ =

=70 МПа (давление проковки Р=150 МПа, 40 осадка нагрева hlи=7 мм, суммарная осадка hl „ =11 мм, время нагрева

t<=12 с, время проковки t p =9 с; время нарастания давления нагрева

=1,5 с, время нарастания давле- 45 ния проковки,с,,р =1 с. На осцилло,грамме (фиг. 12) приведены кривые изменения основных параметров сварки во времени. Контроль давления нагрева осуЛ ществляется в момент времени t кцнт. м 50

=3 с относительно начала сварки, время нагрева t и осадка нагрева

hl „ — в момент включения проковки, давление проковки P — в момент врепр мени контр Р— — 1,2 с относительно 55 включения проковки. Допустимое отклонение реального параметра от эталонного (выставленного) для давления нагрева а „ составляет 3 МПа, давления проковки „ 5 МПа,,для осадки нагрева и hl 0,3 мм, для времени нагрева

ht 1.с. Регламентация процесса сварки осуществляется по осадке нагрева.

Из 200 сварных заготовок, сваренных на приведенном режиме с описанным контролем параметров 6 сварены на параметрах, выходящих за установленные пределы, т.е. зафиксирован брак по параметрам. Все 200 сварных заготовок подвергнуты одинаковой термической обработке и из них подготовлены детали, которые испытывались на из- гиб. Все 194 детали, сваренные с соблюдением предлагаемой технологии, о загнуты на угол 180 (П) без разрушения и образования трещин. Иэ 6 деталей, сваренных с нарушением описанной технологии, 5 оказались бракованными (разрушались при угле загиба менее 180 (П).

Применение способа и устройства для контроля процесса сварки трением позволяет упростить технологию койтроля и конструкцию устройства для контроля процесса сварки трением.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ контроля процесса сварки трением, при котором сравнивают текущее значение каждого из контролируемых параметров и при отклонении их на величину более допустимой от эталонного значения отбраковывают сварное соединение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологии контроля и реализующего его оборудования, в качестве контролируемых параметров выбирают величины давления нагрева, осадки нагрева, времени нагрева и давления проковки, контроль которых осуществляют в следующей последовательности: давление нагрева контролируют в момент времени, соответствующий 20-35Х заданного времени нагрева, в момент включения режима проковки контролируют время нагрева и величину осадки нагрева, в момент времени, соот-, ветствующий 30-457 заданного времени проковки, контролируют давление проковки, причем момент времени для контроля давления нагрева и момент времени для контроля давления проковки выбирают в указанных пределах пря-, мо пропорционально заданным техничес1311890

1О ким значениям давления нагрева и давления проковки соответственно.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа в момент контроля осуществляют дополнительно регистрацию величин каждого из контролируемых параметров.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при отклонении 10 контролируемых параметров от эталонного значения более чем на допустимую величину подают сигнал на запрет разжима и отведения тисков сварочной машины в исходное положение, что яв- !5 ляется сигналом для отбраковки сварного соединения.

4. Устройство для контроля процесса сварки трением, содержащее датчики давления и перемещения, подключен- 20 ные через коммутатор на вход аналого" цифрового преобразователя, генератор, подключенный к первому входу счетчика, блок управления машинной сварки трением, о т л и ч а ю щ е е с я 25 тем, что в него введены последовательно соединенные блок исходных данных, блок сравнения и блок управления, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика„ второй 30 выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, четвертый вход блока сравнения соединен с первым выходом блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, вторым входом счетчика и входом блока исход- 40 ных данных, пятый выход блока управления соединен с входом блока управ ления машины сварки трением, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым 45 входами блока управления.

5. Устройство по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на триггере начала нагрева, вход которого является третьим входом блока управления, а выход — третьим его выходом, второй вход блока управления соединен с первым входом блока управления коммутатором и первым входом блока выделения брака, выход которого является пятым выходом блока управления, первый вход блока управления соединен с вторым входом блока выявления брака, третий и четвертый входь1 которого соединены соответственно с первым и вторым выходом блока управления каналами контроля, первый вход которого соединен с вторым входом управления коммутатором, выходом блока управления каналом контроля перемещения и первым входом блока выбора регистра, выход которого соединен с четвертым выходом блока управления, второй вход блока выбора регистра соединен с первым выходом блока управления коммутатором, второй выход которого является вторым выходом блока управления, четвертый вход которого через триггера конца нагрева соединен с входом блока управления каналом контроля перемещения, пятым входом блока выявления брака и первым выходом блока управления, выход триггера задержки соединен с третьим входом блока выбора регистра и вторым входом блока управления каналами управления.

6. Устройство по и. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, блок сравнения выполнен на регистре аналогоцифрового преобразователя, первый вход которого является третьим входом блока сравнения, второй вход которого соединен с первым входом регистра нагрева, выход которого соединен с выходом регистра аналого-цифрового преобразователя и первым входом первого сумматора, второй вход которого является первым входом блока сравнения, выход первого сумматора соединен через второй сумматор с первым выходом блока сравнения, четвертый вход которого соединен с вторым входом регистра времени нагрева и через инвертор — с вторым входом регистра аналого-цифрового преобразователя.

7. Устройство по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок исходных данных выполнен на пульте набора, выход которого соединен с первыми входами регистров блока, вторые входы которых соединены с входом блока исходных даннь1х, выход которого соединен с выходами всех регистров блока, третьи входы первого и пятого регистров соединены с первым выходом селектора., второй выход которого соединен с третьими входами

ll ui iavo l2 второго и шесторого регистров, тре- селектора, четвертый выход которого тьи выходы третьего и седьмого ре- соединен с третьими входами четверто гистров соединены с третьим выходом го и восьмого регистров.

z д1

1311890

Составитель В.Грибова

Редактор С.Патрушева Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 1921/13 Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-3 5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4