Способ автоматического управления режимом высокочастотной сварки

 

l ббб»1Е

ОП HCAH

ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Завалено 180576(21) 2362228 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 1509.79. Бюллет

Дата опубликования описания

51)м, кл.2

В 23 К 13/02

Гоеударствеиный комнтет

СССР оо дмаи кзобретенкй н открытий

53) УДК 621. 791. .77(088 ° 8) И. В. Лунин, А. Р. Казаков, Б. Я. Качанов, В. П. Стрельников и В. В. Барановский (54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

РЕЖИМОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области высокочастотной сварки прямошовных труб и может быть использовано в машиностроительной и трубной отраслях промышленности.

Известны способы регулирования режима сварки труб, в которых воздействуют на мощность источника питания в зависимости от одного или нескольких сигналов, характеризующих режим сварки. B качестве сигнала используют какой-та сигнал, характеризующий процесс сварки. Этот сигнал сравнивают с заданным и разность является управляю- 15 щим сигналом (1).

Наиболее близким к изобретению является способ автоматического управления режимом высокочастотной Сварки, при котором воздейст- 20 вуют на мощность источника питания в зависимости от величины сигналов, пропорциональных толщине и ширине штрипса, а также скорости сварки (2).

В таком способе регулируется дав- 25 ление в сварочном калибре. На вход регулятора подают и сравнивают два сигнала от датчиков давления и ширины штрипса. Разность сигналов, характеризующая отклонение текуще- 30 го значения давления от задаваемого, подается на исполнительный механизм, который перемещает сварочный валок и этим приводит давление в соответствие с текущей толщиной штрипса. Изменение толщины свариваемых кромок приводит к необходимости изменения степени нагрева, т. е. мощности источника питания, поэтому на регулятор мощности подают сигнал, пропорциональный разности между действительной степенью осадки и заданной. Заданная степень осадки характеризуется сигналами датчиков толщины и ширины штрипса — действительная является функцией измеряемого диаметра сваренной трубы.

Такой способ управления приводит к недостаточной стабильности режима сварки и, следовательно, к изменению качества сварного соединения. Структура управления весьма громоздка и представляет собой комбинацию следящей системы по толщине штрипса и канала управления по мощности. При этом следует учитывать, что зависимость давления в функции от толщины стенки трубы не является однозначной

685461 ь6 аЬ—

КиК и зависит от многих параметров настройки. Степень нагрева определяется косвенно через измерение расстояния между сварочными валками, которые определяю г диаметр, и степень осадки.

Целью изобретения является повышение точности управления, упро" щение схемы управления и улучше" ние ее динамических свойств.

Цель достигается тем, что формируют эталонный сигнал уровня мощности, суммируют его с сигналом, пропорциональным ширине и толщине штрипса, полученный сигнал увеличивают .йропорционально сигналу скорости, а результирующий сигнал используют как задатчик уровня .мощности источника питания, при этом все сигналы реализуют одновременно.

Таким образом, изменение режима 20 осуществляется не на основе косвенных оценок, получаемых как результат измерения уже готового изделия, а непосредственно в процессе образования сварного соединения в соответ- 25 ствии с законом управления, полученных в результате обработки технологии. При этом одноконтурная система управления, обладая высоким быстродействием, не требует изменения существующих сварочных устройств.

Сущность способа заключается в следующем.

Известно, что процесс высокочастотной сварки может быть реализован в весьма узком интервале изменения мощности источника питания даже при условии строгого соблюдения постоянства всех параметров настройки, штрипса и скорости. Задача управления сводится к приведению режима в зону, ограниченную удовлетворительным качеством сварного соединения. Это может быть осуществлено, если известен закон изменения мощности (напряжения на индукторе) в функции параметров штрипса и скорости сварки, соответствующий оптимальному качеству сварки. Такая зависимость определяется экспериментально по результатам техноло- 5О гических испытаний.

Управление может быть осуществ" лено, если уровень мощности определяется по формуле где 0 — напряжение, соответствующее оптимальному качестлн« ву; ,« (Ь, h,р) — функция номинальной настройки (эталонный сигнал) t

1 номинальные значение толщины н ширины штрипса; приращения; частные производные от функции; вектор параметров настройки стана; скорость сварки.

Пример. На стане 20-76 завода Трубосталь была проведена экспериментальная работа по определению 1) „ для трубы 76х3.

В качестве исследуемых факторов принимались:

V — скорость сварки, b — ширина штрипса, h — толщина штрипса, расстояние между сварочныСЬ ми валками (величина, определяющая степень осадки), расстояние между регулировочными валками (величина, определяющая уго.. схождения кромок) .

Все эксперименты строились (как факторны ) на трех уровнях изменения факторов по комбинаторным планам типа планов Хартли. В каждом единичном опыте в качестве выходной величины принималось напряжение на индукторе, значения которого устанавливались o= минимального (явный недогрев кромок) до максимального (перегрев). Всего в каждом опыте устанавливалось 5 уровней напряжения. Для каждого иэ них отбирались образцы труб, которые ,подвергались комплексньм испытаниям на качество сварного соединения. Были включены испытания кольцевых образцов, испытание на раздачу и сплющивание- термообрабатываемых образцов, металловедческий анализ. В результате для каждой из серий напряжений на индукторе в единичном опыте было установлено соответствие между наилучшим качеством напряжения. Эти значения напряжений (U ) были взяты как выор ходные в матрице планирования и после соответствующей обработки получено регрессионное уравнение .() р 8298 + 546 ь+ б, 645(<2 — 36 7Ь +

+S, 389 + 129), (2) адекватно описывающее оптимальный режим в заданной области изменения факторов.

Из формулы (2) получены

В таблице приведены данные зависимости скорости и напряжения на выходе датчика скорости