Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб

Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промышленности. Цель изобретения - повышение точности регулирования процесса высокочастотной сварки труб. При оплавлении свариваемых кромок возникают перемычки, которые изменяют полное сопротивление электромагнитной сварочной системы. Устройство позволяет учесть эти изменения путем определения сдвига фаз между током и напряжением индуктора в определенном частотном диапазоне. В зависимости от полученного сигнала меняется мощность источника нагрева. Устройство включает датчики тока 3 и напряжения 5, детекторы 4, 7 и 11, компараторы 5 и 8, сумматор 6, интегратор 12 с фильтром высоких частот и фильтр 13, подключенный к устройству управления 14 мощностью источника нагрева. Устройство позволяет повысить механические свойства соединения и точность стабилизации процесса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) А1 (51)5 В 23 К 13/00

4 :. 33it:-.М

r. с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4491567/31-27 (22) 10.10.88 (46). 07.09.90. Бюл. Ф 33 (71) Выксунский металлургический завоц и Ленинграцский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) Y.ß.Акимова, Б.Я.Качанов, Б.B.Êîãàí, А.В.Петров, В.Н.Желтухин и В.Н.Романов .(53) 621.791.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 837676, кл. В 23 К 13/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1123812, кл. В 23 К 13/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ТРУБ (57) Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промышленности. Цель изобретения — повышение точ2 ности регулирования процесса высоког. частотной сварки труб. При оплавлении свариваемых кромок возникают перемычки, которые изменяют полное сопротивление электромагнитной свароч-ной системы. Устройство позволяет учесть эти изменения путем определения сдвига фаз между током и напряжением инцуктора в определенном частотном циапазоне. В зависимости от полученного сигнала меняется мощность источника нагрева. Устройство включает датчики тока 3 и напряжения S, цетекторы 4,7 и 11, компараторы 5 и 8, сумматор 6, интегратор 12 с фильтром высоких частот и фильтр 13, подключенный к устройству управления 14 мощностью источника нагрева. Устройство позволяет повысить механические свойства соединения и точность стабилизации процесса. 1 ил.

1590283

15

25

35

45

55

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть, использовано в трубной промышленности.

Цель изобретения — повышение точности регулирования процесса высокочастотной сварки труб.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

При высокочастотной сварке труб

1 . осуществляется предварительный нагрев свариваемых кромок, которые оплавляются, а затем оплавленный металл частично удаляется с их поверх,ности под действием электродинамических сил. В зависимости от геометрических размеров электромагнитной

1 сварочной системы, мощности, выде ляющейся в кромках трубной заготовки, и скорости сварки в области образо1 вания сварного соединения возможно образование участка зазора, форма и протяженность которого определяетICH oo Ho eHHeM Me CKOpOCTbK) OII

1 лавления и скоростью осадки сварива емых кромок. В зависимости от этого, указанный участок может иметь вид параллельного зазора, который в основном сушествует при недогреве свариваемых кромок и характеризует низкое качество получаемого сварного соединения. При нтенсивном перегреве свариваемых кромок означенный учас ток зазора преобразуется в расходящуюся по направлению к оси свароч,ных валков щель достаточно большой протяженности, что также является признаком низкого качества получаемого сварного соединения.

Скорость оплавления кромок в этом случае значительно превосходит скорость их осадки. Таким образом, для каждой конкретной электромагнитной сварочной системы существует такое соотношение между скоростью оплавления свариваемых кромок и их осадкой, при котором качество получаемого сварного соединения является наивысшим, а этот режим работы может быть идентифицирован по протяженности и форме описанного участка.

Помимо описанных процессов, протекающих при высокочастотной сварке труб в области оплавления свариваемых кромок, в наиболее узком месте этого участка (как правило в его начале) возникают перемычки, которые впоследствии разрушаются. При их появлении рассматриваемый участок кромок укорачивается, что сказывается на величине полного электрического сопротивления электромагнитной ñâàрочной системы, а следовательно, на сдвиге фаз между мгновенными значениями тока и напряжения на индукторе. Величина изменения сдвига фаз будет зависить от размеров описанного участка, а они будут характеризовать качество получаемого сварного соединения.

Аналогично, но в значительно большей степени, на изменение сдвига фаз между током и напряжением индуктора будут сказываться отклонения других параметров электромагнитной сварочной системы, таких как угла схождения свариваемых кромок, .их толщины, диаметра трубной заготовки.

Следовательно, необходимо из общего сигнала, обусловленного сдвигом фаз между током и напряжением индуктора, выделить информационную составляющую, характеризующую размеры участка оплавления свариваемых кромок. Поставленная задача разрешима благодаря различию частотных диапазонов изменения сигналов, характеризующих процессы, протекающие в области оплавления свариваемых кромок, и изменение геометрических размеров электромагнитной сварочной системы. В первом случае частотный диапазон ограничивается 300-500 Гц, а во втором

1-20 Гц. Таким образом, контроль за качеством получаемого сварного соединения осуществляется посредством определения сдвига фаз между мгновенными значениями тока и напряжения на индукторе и выделения по частотному признаку информационной части сигнала, описывающего область оплавления свариваемых кромок.

Устройство содержит трубную заготовку 1, охваченную сварочным индуктором 2, имеющим магнитную связь с датчиком 3 тока, выход которого через первый детектор 4 и первый компаратор 5 соединен с первым входом сумматора 6. Выходные информационные клеммы сварочного индуктора 2 соединены с входом датчика 7 напряжения, выход которого через второй детектор 8, второй компаратор 9 и инвертор l0 соединен с вторым входом сумматора 6, чей выход через третий детектор 11, интегратор с фильтром ния. Этот сигнал подают на первый вход блока 14 управления мощностью источника нагрева, а на второй вход этого блока подают постоянный сигнал от задатчика 15 управляющего сигнала, который является каналом ручногб управления мощностью источника нагрева.

В качестве датчика тока можно использовать пояс Роговского,. а в качестве датчика напряжения — емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторов.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность регулирования процесса сварки, а следовательно, качество получаемого сварного соединения. Механические свойства получаемого сварного соединения повышаются на 157., а коэффициент вариации,, характеризующий точность стабилизации процесса сварки, возрастает бо-лее чем в 1,3 раза.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб, содержащее блок управления мощностью источника нагрева и датчик напряжения на индукторе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования процесса сварки за счет компенсации возмущающих факторов, влияющих на процесс нагрева кромок и образование сьарного соединения, в устройство введены последовательно соединенные датчик тока индуктора, первый детектор и компаратор, последовательно соединенные второй детектор, второй компаратор и инвертор и последовательно соединенные сумматор, третий детектор, интегратор с фильтром высоких частот и фильтр, причем вход второго детектора подключен к выходу датчика напряжения на индукторе, выходы первого компаратора и инвертора подключены к входам сумматора, а выход фильтра соединен с первым входом блока управления мощностью источника нагрева, вторОЙ ВхОд котОрОгО сОединен с задат чнком управляющего сигнала.

5 1590283 б

12 высоких частот и фильтр .13 соединен с первым входом блока 14 управления мощностью источника нагрева. К второму входу этого блока подключен датчик 15 управляющего сиг5 нала.

Устройство работает следующим образом.

Свариваемые кромки трубной заготовки 1 нагреваются с помощью сварочного индуктора 2. Выходной сигнал датчика 3 тока, пропорциональный току и имеющий его частоту, с помощью первого детектора 4 и первого компаратора 5 преобразуют в прямоугольные импульсы одной полярности, постоянной амплитуды и частоты, равной частоте тока индуктора. Этот сигнал подается на первый вход сум- 2О матора 6. Выходной сигнал датчика 7 напряжения, подключенного к информационным клеммам индуктора 2, пропорциональный напряжению на индукторе и имеющий его частоту, с помощью 25 второго детектора 8 и второго компаратора 9 преобразуется так же, как и выходной сигнал датчика 3 тока, и через инвертор 10 подается на второй вход сумматора 6. Таким образом, на первый и второй входы сумматора

6 поступают прямоугольные импульсы противоположной полярности одинаковой амплитуды и частоты (так как частота тока и напряжения на индукторе равны), но смещенные друг относи35 тельно друга на время, равное разности фаз между током и напряжением на сварочном индукторе 2. Выходным сигналом сумматора 6 является после- 40 довательность двухполярных прямоугольных импульсов постоянной амплитуды, частота которых равна частоте входных сигналов, а длительность разности фаз между током и напряжением сварочного индуктора 2. Проинтегрировав этот сигнал с помощью интегратора с фильтром 12 высокой частоты, пОлучают его среднее значение, а пропустив сигнал через фильтр 13, выделяют составляющую пропорциональную изменения разности фаз частотой 300-500 Гц, которая характеризует изменение размеров области оплавления свариваемых кромок и качество получаемого сварного соединеI