Способ управления конденсаторной точечной сваркой

 

Изобретение относится к контактной сварке металлов и может быть использовано для управления процессом конденсаторной сварки на контактных точечных машинах в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет исключения влияния начального контактного сопротивления деталей. Через свариваемые детали пропускают подогревный и сварочный импульсы тока. Величину сварочного тока регулируют по заданному значению мощности, выделенной между электродами. Величину напряжения на батарее конденсаторов рассчитывают по заданной максимальной мощности и прогнозируемому изменению сопротивления между электродами. Изменение сопротивления определяется до момента максимума тока. Закон изменения сопротивления принимают линейным. В начале импульса сварочного тока сопротивление принимают равным сопротивлению при максимуме подогревного тока, а конечное сопротивление принимают равным сопротивлению, полученному при качественной сварке. 2 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН (51)5 В 23 К !1/24 (ь.

ПА7:;:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4426819/31-27 (22) 17.05.88 (46) 15.06.90. Бюл. № 22 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) Н. В. Подола, В. С. Гавриш, И. В. Романюк и С. В. Ковалев (53) 621.791.763.1 (088.8) (56) Патент ПНР № 122303, кл. В 23 К 11/24, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 429915, кл. В 23 К 11/10, 1971. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕС.

СОМ КОНДЕНСАТОРНОЙ ТОЧЕЧНОЙ

СВАРКИ (57) Изобретение относится к контактной сварке металлов и может быть использовано для управления процессом конденсаторной сварки на контактных точечных машинах в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к контактной сварке металлов и может быть использовано для управления процессом сварки на контактных точечных машинах в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение качества аварного соединения за счет исключения влияния начального контактного сопротивления деталей.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2— кривые тока и сопротивления между электродами.

Датчики тока 1 и напряжения 2 между электродами подключены к входам усилителей выборки-хранения 3 и 4, сигналы с выхода этих усилителей поступают на входы коммутатора 5, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя

„„ЯО„„1570869 А1

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет исключения влияния начального контактного сопротивления деталей. Через свариваемые детали пропускают подогревный и сварочный импульсы тока. Величину сварочного тока регулируют по заданному значению мощности, выделенной между электродами. Величину напряжения на батарее конденсаторов, рассчитывают по заданной максимальной мощности и прогнозируемому изменению сопротивления между электродами. Изменение сопротивления определяется до момента максимума тока. Закон изменения сопротивления принимают линейным. В начале импульса сварочного тока сопротивление принимают равным сопротивлению при максимуме подогревного тока, а конечное сопротивление принимают равным сопротивлению, полученному при качественной сварке. 2 табл., 2 ил. (АЦП) 6, выход последнего соединен с входом микрокомпьютера 7, выход которого соединен с входом блока 8 управления током, выход которого соединен с входом управления установки 9 для контактной точечной сварки. Входы датчиков тока 1 и напряжения 2 подключены к силовой электрической цепи установки для контактной точечной сварки.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии программа управления процессом хранится в микрокомпьютере 7. Устанавливают на сварочной установке 9 параметры режима сварки: усилие сжатия электродов F, коэффициент трансформации К.р, емкость батареи конденсаторов С . Величину подогревного тока выбирают из условия отсутствия выплесков ме1570869! +! (1k+ Ъ) +Ц!

С» р (2) UI!k

A+I Л! IL

1-20

55 талла и задают путем изменения напряжения на батарее конденсаторов Uses. Включают подогревный импульс тока и производят измерение 1ю. и Uý» .

Сигналы от датчиков тока 1 и напряжения 2 запоминаются одновременно усилителями 3 и 4, а затем последовательно коммутируются на вход АЦП 6 для измерения, с выхода которого данные в цифровом виде считываются в микрокомпьютер 7. Управление работой усилителей 3, 4, коммутатора 5 и АЦП 6 осуществляет микрокомпьютер 7.

Последний рассчитывает сопротивление между электродами в момент максимума тока

R o i=U»/1аодщ. Все функции измерения, расчета и формирования управляющих воздействий выполняет микрокомпьютер 7. После расчета К-: микрокомпьютер 7 прогнозирует график изменения сопротивления во время действия сварочного импульса

R(t)=Rook R" " R t (1) где R, tc — предварительно определенные и занесенные в память микрокомпьютера величины сопротивления при сварочном импульсе в момент времени 1=1.m достижения током максимума, которые соответствуют получению качественных сварных соединений по формулам:

= (Ue. !2 R2) 1 +!2

«+! !«

1гз полученным после записи системы дифференциальных уравнений в приращениях для схемы замещения конденсаторной машины, рассчитывают намагничивающий ток сварочного трансформатора i, напряжение на

И" батарее конденсаторов U, и сварочный ток во вторичном контуре 4 через параметры сварочной машины L o, L s, С„"и Rs=R«+R!.

I! //

Здесь U, и С вЂ” напряжение на конденсаторах и емкость, приведенные к вторичному контуру машины, L o и 1 pg — индуктивности, обусловленные основным потоком намагничивания сварочного трансформатора и рассеяния вторичного контура, Rk — активное сопротивление контура; R (t) — сопротивление деталей между электродами. По величине определенного сварочного тока

i,s(t) =!г рассчитывают мощность

P (t) = i s(t) К (1) (3) с учетом прогнозируемого сопротивления R(t).

Расчет тока производят по величине заданного напряжения Uc на конденсаторах, о полученного при качественной сварке деталей с номинальным значением контактного сопротивления. Затем определяют макси5

40 мальное значение мощности из массива

P=P(t) и сравнивают его с заданным Р

Величина. мощности P определяется заранее по экспериментальным данным и заносится в память микрокомпьютера. По результатам сравнения задается напряжение на батарее конденсаторов U,",!! больше или меньше заданного U„s на 20Я и снова выполняют расчет тока сварочного импульса i,s(t) и мощности

P(t) по формулам (2) и (3) с учетом формулы (1). Определяют значение максимальной мощности Р,„. По найденным значениям Р„, и Р и заданным U„ и U„s строят линейную зависимость U. s=1(Р ), по которой находят требуемое значение напряжения U„s, соответствующее заданной величине мощности о

Pm. После этого конденсаторы заряжают до напряжения U„s и включают сварочный импульс. Если рассчитанная мощность отличается от Р меньше, чем на 5О, то напряжение на конденсаторах не корректируют и сварку производят при U„s=U„s, Эффективность способа регулирования исследовали при сварке деталей электроннооптических систем кинескопов из олова Н 42

Я 0,5 мм и константана МНМу 40 О 0,6 мм на сварочной установке СМС-6. Сваривали детали с номинальным значением начального контактного сопротивления и с говышенным на 50 — 100О при заданном значении напряжения на конденсаторах. Затем осуществляли сварку деталей с повышенным сопротивлением с применением разработанного способа регулирования процесса. Качество сварки оценивали по величине разрывного усилия F, соединений. Расчеты и регулирование производили с помощью микроЭВМ «Электроника МС1201.1». Сварка выполнялась при усилии сжатия F =4 даН, емкости конденсаторов С =200 мкФ, коэффициенте трансформации Кто=125, электроды цилиндрические Я 2,5 мм из БрХЦрНб.

В табл. 1 представлены результаты, средние из 10 — 12 опытов (заданные значения параметров равны: U „s=235 В, Р„,=

=0,63 кВА) .

На первом этапе сваривались образцы с номинальным значением начального контактного сопротивления (R vi!=5220 мкОм и R. i =5080 мкОм) при U„=U„s. Получены сварные соединения хорошего качества (Fpl=98 и Fpg=92 даН). На втором этапе сваривали детали с повышенным сопротивлениемм (К-л3= 8370 м кОм и К порд

= 7220 мкОм) без регулирования при о

U„,s=U„s. Получены сварные соединения неудовлетворительного качества (F,в=3,8 и Г 4=4,4 даН) . На третьем этапе выполняли сварку деталей с говышенным сопротивлением (Кладь=7900 мкОм и Клохг,=

=9790 мкОм) с регулированием напряжения на конденсаторах по предложенному способу. Расчеты по формулам (1) — (3) позволили определить требуемое напряжение

1570869

Формула изобретения

Т а б л и, а 1

Uc»

1 иод мкОм

Состояние

p ) даН т„, кЛ кЗА поверхности деталей

5220 335 О, 405

5080 235 0,401

8370 235 О, 304

7220 235 0,337

7900 280 0,397

9790 300 0,416

0.632

0,604

0,477

0,511

0,630

О, 622

9,8

9,2

3,8

10,0

10,2

Нормальное

То же

Окисленное

То же

Окисленное.

То же

Т а б л и ц а 2

Способ управления контактной точечной сваркой — 235 В

1: = 275 В

Р, кВА св кА кА кВА

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

О, 188

0,389

О, 504

0,563

G.592

О, 604

О, 605

0,600

0,589

0,134

0,197

0,230

0,249

0,262

0,272

0,280

О, 287

0,293

0,137

О,?84

0,368

0,411

0,432

0,441

0, 442

0,438

0,430

О, 157

0Ä2"i

0,269

0 39!

Q 306

0 31 .

u„ 7 (э

О э зо (1 и э-1л

1

U+,8 на конденсаторах: U,",â5=280 В, U„aв=

=300 В.

Результаты расчетов тока сварки ),>(t) и мощности P(t) представлены в табл. 2.

Прочность сварных точек, полученных при регулировании U, 8, составила Г;=10,0 даН и Р =10,2 даН, что свидетельствует о хорошем качестве сварки. Полученные экспериментальные данные подтверждают эффекTH BHOCTb CI1OC063 уl1p 2 8 1Eния.

В электронной промьппленности при изготовлении узлов ответственного назначения применяются сварочные машины типа ССГ1-3 без устройства автоматического регулирования сварочного тока и времени сварки. Сварочный цикл машин состоит из подогревного тока, длительность и величина которых жестко установлены заранее. Также фиксировано и время паузы между импульсами.

Предложенный способ выгодно отличается от известного тем, что, регулируя величину сварочного тока, можно получать соединения более высокого качества.

Реализация способа регулирования напряжения на конденсаторах (или угла включения тиристоров) по требуемому значению мoLUности, выделенной между электродами, позволяет устранить возникновение непроваров и улучшить качество сварки. Способ управления процессом кон.у саторной точечной сварки, при когорой через сваривае Ibfe детали пропускают подогревнои и сварочный импульсы тока, причем величину сварочного тока регулируют по заданному значению максимальной мощности. выделенной между электродами, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет исключения влиянияя начального контактного сопротивления деталей, напряжение на батарее конденса. горов рассчитывают по заданному значению максималшюй мощности и прогнозируемому изMåíå:t Hþ c0IlротиBëåHèÿ,ежд электродаv.è, которос определяется до момента максимума сварочного тока, причем в начале импульса сварочного тока значение сопротивления принимают равным значению сопротивления при максимуме подогревного тока, а значение сопротивления в конце процесса сварки принимают равным значению сопротивления, полученному при проведении качественного процесса сварки, при этом закон изменения сопротивления принимают

26 линейным и по результату расчета корректируют напряжение на батарее конденсаторов.

15?0869

Продолжение табл. 2

П = 275- 3235 В

46 кА

?а, Р, Р, кВА мс кА кВА Ьа 2

Составитель Г. Чайковский

Редактор М. Келемеш Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 1477 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )(— 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

3,2

3,4

Макс

0,299

0,305

0,311

0,316

0,320

0,320

0,325

0,315

0,325

0,419

О, 404

О, 387

0,367

0,345

0,320

0,313

0,267

0,442

0,350

О, 357

0,363

0,369

0,375

О, 380

0,380

0,371

О, 380

0,574

0,554

0,530

0,503

0,472

0,438

0,429

0,404

0,605