Система автоматического регулирования физических параметров режима контактной точечной сварки.

⇐ ПредыдущаяСтр 19 из 19

Регуляторы температуры околоэлектродной зоны и инфракрасного излучения. Размеры сварного соединения определяет температура металла в зоне сварки. Однако измерять температуру расплавленного металла ядра или окружающей его зоны в процессе сварки деталей не представляется возможным. Исследованиями установлено, что при выполнении ряда условий температура в контакте электрод — деталь (на поверхности детали) характеризует температуру и размеры литой зоны сварного соединения.

С целью контроля и автоматического регулирования процесса точечной сварки температура в контакте электрод — деталь измеряется одним из электродов, представляющим собой контактную термопару. Для этого в электрод вводится тонкая, изолированная теплостойкой изоляцией, константановая проволока, образующая с ним термопару медь — константан. В результате нагрева металла в процессе сварки в термопаре появляется напряжение U_т.п., которое подается на вход соответствующей контрольно-регистрирующей аппаратуры. Последняя по достижении заданной температуры на поверхности детали выключает сварочный ток машины. Температуру, при которой необходимо отключить ток, определяют экспериментально, контролируя размеры литого ядра сварных точек.

Регулирование процесса точечной сварки по температуре в контакте электрод — деталь обеспечивает достаточно стабильные размеры ядра точек при колебаниях I_св, изменении размеров рабочей поверхности электродов и усилия сжатия, а также шунтировании.

Метод контроля и регулирования по температуре имеет существенные недостатки, из-за которых ограничено его практическое использование. Значительное влияние на оценку по температуре размеров зоны расплавления оказывают состояние поверхности свариваемых деталей, размеры электродов и особенно степень их охлаждения. Вследствие износа рабочей поверхности электродов термопара имеет небольшой срок службы. Быстродействие системы регулирования с термопарой — низкое вследствие ее большой инерционности.

Можно использовать специальный электрод в специальном канале, которого устанавливается заподлицо с торцом электрода вставка из тугоплавкого прозрачного материала, например кварца. Вставка связана с фотодатчиком через световод. При сварке на поверхности заготовки возникает свечение, которое регистрируется фотодатчиком и используется для управления процессом нагрева.

Косвенное измерение температуры можно осуществлять бесконтактным способом на основе использования датчиков инфракрасного излучения – фоторезисторов.

Фоторезисторы воспринимают инфракрасное излучение с поверхности деталей вблизи зоны сварки. Фоторезисторы крепятся к электроду кронштейном. Фоторезисторы, устанавливаемые сверху, защищены от инфракрасного излучения и служат для компенсации влияния окружающей температуры. Контроль температуры Т_и на поверхности изделия осуществляют фоторезисторы. Однако и бесконтактные методы измерения Т_иимеют свои недостатки, поскольку свечение металла наблюдается к концу процесса сварки, когда ядро уже образовалось и поэтому можно лишь констатировать его наличие. Активное регулирование процесса идет с запаздыванием. На показания фоторезисторов влияют внешние помехи: засветка от посторонних источников, изменение плотности и прозрачности окружающей среды из-за пыли, паров воды и т. д. Поэтому рассмотренные контактные и бесконтактные методы контроля и регулирования по температуре до сего времени мало применяют в производстве.

Регуляторы перемещения электродов под действием теплового расширения металла. В процессе точечной сварки в результате нагрева и последующего расплавления металла под электродами происходит местное увеличение толщины свариваемых деталей. Металл в зоне сварки расширяется и происходит раздвижение электродов сварочной машины. Этот так называемый «дилатометрический эффект» можно использовать в качестве показателя, характеризующего размер сварной точки. Между величиной перемещения электродов и объемом расплавленного металла существует взаимосвязь, которая используется при построении автоматических регуляторов. Приращение линейного размера свариваемых деталей при сварке составляет 8—10 % от их суммарной толщины.

Расширение деталей вызывает перемещение электрододержателя вместе с подвижной частью сварочной машины. Величина этого перемещения измеряется датчиком, жестко связанным с неподвижной частью сварочной машины. Подвижный элемент датчика связывается с электрододержателем. В простейшем случае для измерения перемещения используются контактные электромеханические датчики, срабатывающие при перемещении электрода на установленную величину.

В регуляторах применяется индуктивный датчик, представляющий собой измеритель малых перемещений. Он состоит из двух катушек W1 и W2 установленных на магнитопроводах, жестко связанных с неподвижной частью сварочной машины. Катушки последовательно включены с обмотками дифференциального трансформатора Т. В воздушном зазоре магнитопроводов расположен якорь, механически связанный с верхним подвижным электрододержателем. В процессе сварки этот электрододержатель под действием сил теплового расширения перемещается вверх на величину h и изменяет индуктивное сопротивление катушек W1 и W2. На выходе трансформатора T появляется сигнал рассогласования, пропорциональный h, который используется в автоматическом регуляторе для управления временем протекания сварочного тока.

Регуляторы, построенные на использовании дилатометрического эффекта, обеспечивают компенсацию влияния основных возмущений на качество сварного соединения. Главный недостаток этих регуляторов — невозможность работы при выплесках металла, а также зависимость их точности от стабильности сил трения подвижной части машины.

Регуляторы сопротивления. В процессе сварки электрическое сопротивление участка цепи между электродами (зоны сварки) изменяется по сложному закону, причем к концу сварки его величина R_к меньше, чем в начале. По величине конечного сопротивления или по его относительному изменению R_от=(R_m — R_к)/R_ср, где R_cp — среднее сопротивление за время сварки, можно судить о размерах сварной точки.

Поскольку непосредственное измерение сопротивления в процессе сварки представляет значительные трудности, используют косвенный метод, при котором отдельно измеряют падение напряжения между электродами и сварочный ток, а затем делят первое на второе, в результате чего формируется сигнал, пропорциональный величине сопротивления зоны сварки.

180. Автоматическое управление предварительным подогревом при контактной стыковой сварке.

Прерывание тока производится вследствие разрыва сварочной цепи при возвратно-поступательном движении одной из деталей лист вследствие периодического отключения первичной обмотки сварочного трансформатора от сети. Второй способ применяется очень редко, поскольку он требует точной обработки торцов заготовок под сварку.

Системы автоматического управления подогревом можно разделить на три основные группы: cистемы управления длительностью подогрева по току или напряжению короткого замыкания; cистемы управления временем подогрева по заданной программе; cистема управления с обратными (корректирующими) связями по мощности, энергии или температуре металла.

Системы первой группы. Процесс прерывистого подогрева самопроизвольно заканчивается, когда торцы заготовок разогреваются настолько, что возможно устойчивое оплавление при установленной скорости перемещения. Управление приводом возвратно-поступательного перемещения подвижной плиты машины в этом случае осуществляется на основе информации о значении тока (или напряжения) короткого замыкания торцов заготовок. В начале процесса подогрева, когда детали не разогреты и величина контактного, сопротивления в моменты замыкания деталей минимальна, ток короткого замыкания имеет максимальное, а напряжение минимальное значение. По мере разогрева и оплавления торцов заготовок контактное сопротивление возрастает, что приводит к соответствующим изменениям начальных значений тока и напряжения в моменты коротких смыканий. Когда ток (или напряжение) примут установившиеся значения, соответствующий датчик вырабатывает сигнал для перехода привода перемещения в режим непрерывного оплавления.

Для автоматизации подогрева в качестве датчика может быть использовано реле напряжения – РСН. Обмотка реле подключена к зажимным губкам машины. При включении сварочного трансформатора срабатывает реле, которое своими контактами замыкает цепь питания реверсивного пускателя приводного двигателя. При этом подвижный зажим машины перемещается «вперед» до тех пор, пока свариваемые заготовки не замкнут накоротко сварочную цепь. При коротком замыкании напряжение резко падает и становится недостаточным для удержания сердечника реле, его контакты размыкается, и через пускатель включает двигатель на реверс. После разрыва сварочной цепи напряжение на электродах машины повышается, включается после реле РН и повторяется очередной цикл нагрева. Эти циклы будут повторяться до тех пор, пока при последующем соприкосновении торцов напряжение хотя и уменьшается, но не достигнет порога отпускания реле.

Системы второй группы. Наибольшее распространение получили системы программного управления подогревом. Обычно программируются длительность импульсов тока короткого замыкания и пауз между ними, а также общее время подогрева. Команда на переход от подогрева к оплавлению подается счетчиком импульсов. После отработки заданного числа импульсов подогрева по сигналу счетчика происходит уменьшение скорости перемещения плиты машины, что обеспечивает гарантированный переход к режиму устойчивого оплавления

Принудительный переход к непрерывному оплавлению возможен и без изменения скорости перемещения подвижной плиты машины, если обеспечить повышение вторичного напряжения сварочного трансформатора по окончании цикла подогрева.

Системы программного управления обеспечивают более стабильный разогрев деталей, чем системы первой группы, однако и они далеко не совершенны, так как колебания напряжения сети и сопротивления короткого замыкания оказывают сильное влияние на температуру заготовок. Так, при колебаниях напряжения сети относительные изменения температуры равны приблизительно удвоенному относительному изменению напряжения.

Системы третьей группы. Влияние колебаний напряжения сети и сопротивления сварочного контура машины на температурное поле в деталях к моменту перехода к режиму непрерывного оплавлении можно уменьшить при использовании систем автоматического регулирования подогрева с обратными связями по энергии, мощности или температуре металла.

При использовании систем с обратными связями по температуре вырабатывается сигнал на переход к оплавлению в момент достижения заданной температуры в строго фиксированной точке свариваемых деталей.

Системы третьей группы имеют общий недостаток — они не могут обеспечить формирование заданного температурного поля в деталях в условиях действия возмущений технологического.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 1819