Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки

Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii 935228

J (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл, (22) Заявлено 08. 10. 80 (21) 2989799/25-27 с присоединением заявки М (23) Приоритет

23 K 13/00

В 21 С 37/08

3Ъсударстыниый комитет

Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.82 по пелзи изобретений и атнрытий (53) УДК 621 791. .77(088.8) (72) Авторы изобретения

Г.P Неплох, С.М. Готсбан, А.П. Лазарев и В.Г. Лейзан

Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ

ИзоЬретение относится к сварке и может быть использовано при высокочастотной сварке профилей, труб и металлических кабельных оболочек.

Известен способ автоматического регулирования процесса высокочастот- ной сварки, основанный на использо- вании в качестве управляющего сигнала изменения интегрального излучения, пропорционального площади очага расплавления flf.

В этом способе фотодатчик из режима измерений температуры переводится в режим измерения площади локального очага расплавления. Данный способ не

15 нашел широкого применения при сварке стальных труб из-за того, что выбранная эона визирования в районе очага рапплавления насыщена высоким уровнем помех (слой воды, пар, выплески расплавленного металла) избавиться от которых черезвычайно трудно. Полностью исключено применение данного способа на тех объектах, где зона расплавления и зона, непосредственно расположенная за точкой схода кромок, закры ты от фотодатчика конструкцией сварочного узла.

Известен способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, основанный на измерении ширины очага сварки непосредственно за точкой схода кромок, обладающий повышенной помехоустойчивостью (2).

Однако этот способ также не может быть использован на объектах, где зона сварки закрыта элементами конструкции сварочного узла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки сходящихся .под углом кромок, при котором воздействуют на мощность источника нагревательного устройства в зависимости от интегрального потока инфракрасного излучения, фокусируемого фотодатчиком из зоны визирования, orв каждой точке нагретых кромок, но и от площади зоны, с которой воспринимается излучение. Вследствие этого управляющий сигнал, которому соответствует поток излучения из зоны визирования, одновременно пропорционален площади и температуре нагретой зоны.

Таким образом, путем выбора соотношения размеров эоны визирования и ее положения, известное явление перемещение кромок вследствие изменения угла их схождения — дает здесь дополнительную по отношению к .температуре информацию, используемую в процессе регулирования. фотопирометрический датчик, используемый для реализации способа, превращает одновременно и в датчик угла схождения.Тем самым увеличивается уровень полезного сигнала относительно помехи, чувствительность и быстродействие системы регулирования на отработку ряда возмущений, связанных с изменением угла схождения. Независимо от изменения угла схождения система отрабатывает и другие дестибилиэирующие факторы (например, изменение скорости,,толщины," колебания питающего напряжения), изменяющие температуру нагрева относительно заданной.

На фиг. 1 показана прямоугольная площадка визирования при минимальном угле схождения кромок; на фиг. 2 то же, при максимальном угле схождения; на фиг. 3 — то же, при среднем угле схождения; на фиг. 4 — функциональная схема системы регулирования. прямоугольная площадка визирования, 2 — угол схождения, 3 — кромки свариваемой трубы.

Если угол схождения в процессе сварки окажется минимальным о -мин (см. фиг. 1) в результате изменения, например, условий формовки или электрических режимов, уровень полезного сигнала возрастает вследствие, во-первых, роста интенсивности излучения более нагретых кромок эа счет усиления эффекта излучения. Данное положение подтверждается фиг. 2, иллюстри-. рующей максимальный угол р/ схождемс кс ния. В этом случае резко уменьшается как интенсивность излучения эа счет ослабления эффекта близости, так и площадь, с которой воспринимается излучение.

На фиг. 3 показан случай, относящийся к оптимальному режиму сварки, I

Когда ширина площадки визирования не превышает 1,0-1,5 величины максимального зазора, а длина выбрана про- 55 тяженной, при изменении зазора в процессе сварки поток излучения зависит не только от изменения температуры

3 93522 раниченной прямоугольной площад-: кой (3).

Этат способ эффективно используется при сварке труб и, кабельных оболочек из алюминия и его сплавов, одна- g ко не нашел применения при сварке стальных труб, где уровень помех в зоне сварки, как правило высок. Способ не применим также и в тех случаях, когда зона сварки перекрыта эле- 10 ментами конструкции сварочного узла.

Целью изобретения является повышение качества сварочного соединения за счет повышения стабильности про|цесса сварки, преимущественно сталь- 35 ных изделий, и в том числе в тех слу чаях, когда зона сварки перекрыта элементами конструкции сварочного узла.

Поставленная цель достигается тем, щ что согласно способу автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором воздействуют на мощность источника нагревательного устройства в зависимости от интегрального потока инфракрасного излучения, фокусируемого фотодатчиком из эоны визирования, ограниченной прямоугольной площадкой, длину прямоугольной площадки визирования ограничивают с одной стороны положением точки г схождения кромок во всем диапазоне ее колебаний вне зоны визирования, а с другой - областью с температурой на кромках, равной 0,4-0 5 температуры в точке схождения, а ширину этой площадки выбирают равной 1,0-1,5 величины максимального зазора между кромками в зоне визирования, соответствующего максимальному углу схождения в диапазоне его колебаний.

Одним из существенных параметров, влияющих на процесс сварки, является величина угла схождения кромок. При изменении угла схождения. кромок и со45 ответственно величины зазора между кромками, изменяется. степень проявления эффекта близости, в результате чего происходит перераспределение плотности тока на свариваемых кром50 ках, а следовательно, и изменение температуры на кромках.

5 9352 когда угол схождения кромок и интенсивность излучения (температура кромок) соответствует средней величине.

Регулирование процесса высокочастотной сварки производится с помощью системы автоматического регулирования (см. фиг. 4), содержащей фотодатчик 4 с задатчиком 5 эталонной величины температуры, преобразовательный блок 6 для обработки сигнала, схему tO управления 7 с высоковольтным выпрямителем 8 и ламповый генератор 9, подающий высокочастотное напряжение на индуктор 10.

Система автоматического регулиро- 15 вания работает следующим образом.

Сигнал интегрального потока излучения подается в фотодатчик 4, снабженный диафрагмой, установленной перед фотоприемником фотодатчика и or- 2o раничивающей зону визирования площадкой 1, и светофильтром, подавляющим излучение из инфракрасной части спектра.

Ширину с1 площадки 1 выбирают рав- 2s ной 1,0-1,5 величины максимального зазора между кромками в зоне визирования, соответствующего максимальному углу схождения в диапазоне его колебаний. 30

Длина 6 площадки 1 ограничена с с одной стороны положением точки схождения кромок 11 во всем аиапаэоне ее колебаний, вне зоны визирования, а с другой стороны - зоной с темпера-З турой на кромках, равной 0,4-0,5 температуры в точке схождения, ниже которой мощность излучения мала (вследствие низкой температуры) и ее можно не учитывать без ухудшения 4в чувствительности способа.

Сигнал интегрального потока инфракрасного излучения иэ зоны визирования 1 сравнивается в фотодатчике 4 с эталонной величиной. задатчика температуры 5. Сигнал рассогласования фотодатчика, преобразованный до стандарт- . ного значения в блоке 6, подается на схему управления 7 высоковольтного выпрямителя 8, который через анодные цепи лампового генератора 9 регулирует подводимую к индуктору 10 мощность.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки сходящихся под углом кромок, при котором воздействуют на мощность источника нагревательного устройства в зависимости от интегрального потока инфракрасного излучения, фокусируемо" го фотодатчиком из зоны визирования, ограниченной прямоугольной площадкой, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения стабилизации процесса сварки, преимущественно стальных изделий, длину прямоугольной площадки визирования ограничивают с одной стороны положением точки схождения кромок во всем диапазоне его колебаний вне зоны визирования, à с другой - зоной с температурой на кромках, равной 0,40,5 температуры в точке схождения, а ширину этой площадки выбирают равПри отклонении температуры в зоне визирования от эталонного значения или при изменении угла схождения изменяется интенсивность излучения, что приводит к образованию сигнала

28 6 рассогласования, который изменяет мощность источника питания индуктора 10, следовательно, и температуру в зоне визирования 1 до эталонного значения так, чтобы сигнал рассогласования на выходе фотодатчика 4 стремился к нулю.

Предлагаемый способ автоматического регулирования может быть использован при локальном нагреве, напри" мер, при сварке стальных труб и стальных гофрированных кабельных оболочек., Использование предлагаемого способа автоматического регулирования поз.воляет осуществить работу системы регулирования при меньшем уровне помех, поскольку эона визирования фотодатчика располагается в значительно более чистой от помех зоне нагрева в сравнении с насыщенной помехами зоной расплавления, повышает чувствительность фотодатчика на отработку возмущений, связанных как с изменением температуры в зоне нагрева, так и колебаниями угла схождения кромок относительно среднего значения.

Кроме того, зона визирования располагается ближе к источнику сварочного тока — индуктору - это уменьшает запаздывание в системе, что приводит к улучшению динамических свойств системы регулирования.

935228

ВНИИПИ Заказ 4114/16 Тираж 1153 Подписное

Филиал ППП "Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 ной 1,0-1,5 величины максимального зазора между кромками в зоне визирования, соответствующего максимальному углу схождения в диапазоне его колебаний.

Источники информации., .принятые во внимание при.экспертизе l . Авторское

NÃ 200060, кл. В

2. Авторское 572349, кл. B

5 3. Авторское

11 657938, кл. B (прототип).

8 свидетельство CCCP

23 К 13/02, 1966. свидетельство СССР

23 K .13/00, 1976. свидетельство СССР

23 K 13/00, 1977