Способ сварки и устройство для его осуществления

 

Использование: в сварочном производстве . Сущность изобретения: управление процессом сварки осуществляется путем приведения сварочной ванны в вибрирующее состояние, подачи на ванну излучения (преимущественно в виде света), приема отраженного от ее поверхности модулированного излучения и преобразования последнего в электрический сигнал. Далее электрический сигнал обрабатывают с целью получения конкретных параметров сварочной ванны. Преимуществом данного способа является то, что при его осуществлении должен быть обеспечен доступ лишь к поверхности сварочной ванны, при этом исключается загрязнение последней, которое имеет место при использовании зонда. 2 с. и 10 з;п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) (5!)5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

2 с. и 10 з. п,ф-лы, 5 ил.

1 (21) 4356758/08 (86) РСТ/GB 88/00064 (02.02.88) (22) 03.10.88 (46) 23.02,93. Бюл. N 7 (31) 8702321 (32) 03.02.87 (33) GB (71) Сентрал Электрисити Дженерейтинг . Борд(GB) (72) Рован Томас Дим (AU) и Роберт Д кон

Солтер (GB) (56) Львов Н.С., ГладковЭ,A. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. — М.:

Машиностроение, 1982, с. 193, 194, рис. 7,24 (54) СПОСОБ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сварочному производству. При соединении двух кусков металла с помощью сварки обычно стремятся получить хорошо проваренный шов с равномерным проплавлением, при этом процесс сварки контролирует во избежании непровара или прорывов шва.

Опытный сварщик может вручную контролировать процесс сварки, однако используется и автоматический контроль конкретных параметров процесса сварки, В известных устройствах автоматического контроля сварочного процесса для определения глубины проплавления сварного шва используется излучение, отраженное от тыльной стороны шва, т,е. от нижней части, образующейся в процессе. сварки сварочной ванны. Однако такие устройства нельзя

„„. Ц „„1797538 АЗ (57) Использование: в сварочном производстве, Сущность изобретения: управление процессом сварки осуществляется путем приведения сварочной ванны в вибрирующее состояние, подачи на ванну излучения (преимущественно в виде света), приема отраженного от ее поверхности модулированного излучения и преобразования последнего в электрический сигнал. Далее электрический сигнал обрабатывают с целью получения конкретных параметров сварочной ванны, Преимуществом данного способа является то, что при его осуществлении должен быть обеспечен доступ лишь к поверхности сварочной ванны, при этом исключается загрязнение последней, которое имеет МесТо при использовании занда. применять в том случае, если тыльная сторона шва недоступна. В других известных устройствах используется ультразвуковой зонд, соприкасающийся с металлом вблизи жидкого шва для измерения его проплавления. Недостатком таких устройств является то, что зонд обычно покрывают смазкой, чтобы обеспечить хороший акустический контакт, и смазка подмешивается в жидкий шов.

Известны устройства контроля, определяющие вибрацию жидкого шва путем замера изменений напряжения вольтовой дуги сварочного аппарата. Однако такие устройства требуют применения высококачественных источников питания, поддерживающих короткую устойчивую дугу, за счет чего гарантируется адекватное соотношение сигнал/шум в напряжении дуги.

1797538

20

35

50.3.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения путем автоматического формирования сварного шва с равномерным проплавлением без пражогов и неправаров.

Способ сварки включает этапы формирования сварочной ванны, приведение сварочной ванны в вибрирующее состояние; подачу излучения на вибрирующую поверхность ванны, прием отраженного от вибрирующей поверхности ванны модулированного излучения, преобразования принятого излучения в электрический сигнал и обработку этого сигнала для получения конкретных параметров сварочной 15 ванны.

Сварочное устройство включает средство для формирования сварочной ванны, средство для приведения сварочной ванны в вибрирующее состояние, источник излучения, направляемый на вибрирующуюповерхность ванны, средство для приема от вибрирующей поверхности ванны модулированного излучения, преобразователь, п реобразующий принятое излучение в алек- 25 трический сигнал, и средство для обработки электрического сигнала с.целью получения конкретных параметров сварочной ванны.

Применяемое излучение может быть световым, полученным например, от лазера или от сварочного аппарата, используемого для формирования сварочной ванны, или любое другое подходящее излучение.

На фиг.1 изображена блок-схема сварачнаго устройства; на фиг.2 и фиг.З вЂ” низкочастотные. колебания, которые могут возникать в сварочных ваннах с полным и неполным проплавлением соответственна; на фиг,4 и 5 — частота вибрации сварочных ванн, указанных на фиг,2 и 3 соответственно, На фиг.1 показано сварочное устройство, состоящее из источника питания 1 и сварочной горелки 2, с помощью которой производится сварка двух кусков металла 3 и 4. Свет горелки отражается ot поверхности сварочной ванны, формируемой горелкой 2, собирается оптоволоконным коллектором (оптическим волокном) 5 и передается им на обрабатывающее средство в виде компьютера 6, Свет, собранный в оптическом волокне 5, преобразуется в электрический сигнал фотодиодным устройством в компьютере 6,. где этот сигнал обрабатывается для получения конкрет- 55 н ых параметров сварочной ванны.

Сварочная ванна встряхивается и приводится в вибрирующее состояние кратковременным мощным импульсом электрического тока. Вибрирование ванны можно вызвать также кратковременным понижением величины электрического тока сварки или кратковременным импульсом давления газа, используемого в процессе сварки..

Характер вибрации сварочной ванны зависит от его параметров, например, массы и глубины, и эти характеристики ванны содержатся в световом излучении, собранном в оптическом волокне 5 и в соответствующем этому излучению электрическом сигнале. Обрабатывающее средство определяет конкретные параметры сварочной ванины и контролирует ее размер и глубину провара при помощи соответствующего управляющего сигнала; Указанный сигнал может задавать величину сварочного тока или скорость формирования сварного шва илй оба эти параметра вместе. Если сварочная ванна черезмерно велйка (что регистрируется по значениям частоты и амплитуды ее вибрацианного перемещения), тогда управляющий сигнал будет уменьшать сварочный ток или увеличивать путевую скорость формирования сварного шва. В свою очередь, если сварочная ванна. слишком мала, тогда необходимо, чтобы указанный сигнал увеличивал величину сварочного тока или же уменьшал скорость формирования шва. Управляющий сигнал по существу задает режим энергопитания процесса сварки и перемещения сварочной головки.

В описанной аппаратуре источником светового излучения, собираемого в оптическом волокне 5, служит горелка 2, однако в других случаях может применяться и независимый источник, например лазер.

Кроме того, хотя в описанном устройстве применяется видимый источник света, следует отметить; что в других случаях может быть использован источник излучения какой-либо другой подходящей частоты.

На фиг.2 и 3 изображены типы вибрации сварочной- ванны 7, которая проникает сквозь рабочие детали 3 и 4 соответственно пьлностью и неполностью. На фиг,4 и 5 изображены объединенные частотные характеристики ванн, указанных на фиг.2 и 3 соответственно. По этим характеристикам обрабатывающее средство 6 выдает управляющий сигнал на источник питания 1.

По сравнению с базовым объектом-про.тотипом данные способ и устройство обеспечивают следующие преимущества: доступ требуется только к наружной поверхности сварочной ванны, которая всегда доступна, - сварочная ванна не загрязняется смазкой, возможно использование сравнительно дешевого источника питания для сварки.

1797538

Формула изобретения

1. Способ сварки, заключающийся в том, что формируют сварочную ванну, на поверхность которой подают излучение, принимают отраженное от поверхности сварочной ванны излучение, преобразуют принятое излучение в электрический сигнал и обрабатывают электрический сигнал для определения параметров сварочной ванны, отличающийся тем, что; с целью повышения качества сварного соединения и увеличения точности регулирования сварочного процесса за счет модуляции сигнала обратной связи, проводят колебания сварочной ванны, причем вычисленные параметры сварочной ванны сравнивают с заданными; определяют сигнал рассогласования, по которому изменяют сварочный ток или скорость перемещения сварочной горелки для сведения сигнала рассогласова: ния к нулю.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что колебания сварочной ванны проводят кратковременным импульсом сварочного тока.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что колебания сварочной ванны проводят кратковременным понижением сварочного тока.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что колебания сварочной ванны проводят кратковременным импульсом давления газа, используемого в процессе сварки.

5. Способ по п.1, о т л и. ч а ю шийся тем, что на поверхность сварочной ванны подают световое излучение.

6. Способ по п.1, о т л и ч а ю-шийся ,тем, что на поверхность сварочной ванны подают лазерное излучение..

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность сварочной ванны подают излучение сварочной дуги.

8. Способ по пп.5 — 6, отличающийся тем, что прием отраженного от поверхности сварочной ванны излучения производят оптическим волокном.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что преобразование принятого излучения в электрический сигнал производят фотодиодом.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметров сварочной ванны вычисляют массу и/или глубину сварочной ванны.

11. Способ по п.1, отл ича ю щи и с я тем, что.сварочный ток или скорость перемещения сварочной горелки изменяют автоматически, 12. Сварочное устройство, включающее в себя источник сварочного тока, сварочную горелку, источник излучения, направленный на поверхность сварочной ванны, фотопри-. емное-устройство для приема модулированного излучения, отраженного от поверхности сварочной ванны,и преобразователь излучения в электрические сигналы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, устройство снабжено блоком для колебания сварочной ванны и процессором для вычисления параметров сварочной ванны и сравнения их с заданными параметрами и получения в результате на выходе сигнала рассогласования, вход которого связан с выходом преобразователя излучения в электрические сигналы.

1797538

1797538

5Hz

Составитель В.Ган оййей

Редактор С.Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Гунько

Заказ 661 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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