Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки

 

Союз Советских

Социелистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ео721 282 (511 М. к„.2 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180978 (21) 2664578/25-27 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

В 23 К 13/02

Государственный комитет

С.СС P по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150380. Бюллетень N910

Дата опубликования описания 180380 (53) УДК 621. 791.77 (088. 8) А. P ..Казаков, Г . P. Неплох, 4. Е. Лосев, Ф. Г. Свидовский и В.Х.Гурьянов (72} Авторы изобретени я (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРК И

Изобретение относится к высоко-. частотной сварке прямошовных труб, кабельных оболочек и может быть использовано в машиностроительной и 5 трубной промышленности.

Известен способ регулирования процесса высокочастотной сварки труб, в котором воздействуют на мощность источника питания в зависимос-. 1p ти от одного или нескольких сигналов, характеризующих процесс сварки. В качестве сигнала используют, например, сигнал, пропорциональный давлению в св арочном калибре . Этот си гнал сравнивают с заданным, а разность является управляющим воздействием (1), В сварочных устройствах с постоянным давлением осадки исполь20 эуют си гнал, пропорциональный перемещению сварочных валков (2), Принцип регулирования остается неизменным, если в качестве управляющего сигнала используют интегральное излучение из очага расплавления (3) .

Однако все эти способы не дают ,воэможности достаточно точно управлять процессом сварки-, так как каж:.цый из них учитывает изменение лишь одного какого-либо параметра процесса.

Из из вест ных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ автоматического управления регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором воздействуют на мощность источника питания, для чего определяют оптимальный уровень мощности (4) .

Задача управления в этом способе сводится к приведению режима сварки в зону, ограниченную удовлетворительным качеством сварного гоединения за счет учета возмущений, связанных с нестабильностью во времени параметров исходной ленты, причем весовые ссютношения параметров должны быть известны.

Здесь следует учесть, что характер возмущений, производящих дестабилизирующие действия на процесс высокочастотной сварки, различен.

Одни из них связаны с изменениями параметров исходной ленты и скорости сварки, они характеризуют в основном изменения в энергетическом

721282

Р

= со >И ос где IJ — напряжение на индукторе.

Я Таким образом, уровень мощности (Р=-V ), обеспечивающий высокое качество сварного соединения, может быть определен и установлен как результат текущих измерений толщины ленты и скорости сварки путем функЦионального преобразования этих величин в сигнал управления мощностью источника питания:

1) =) l (и о о

Для того, чтобы в системе учитывались и другие возмущения, не зависящие от. изменений толщины ленты и скорости, результирующий управляющий сигнал должен быть суммой сигнала, определяемого в соответствии с (3), и сигнала, пропорциойального разности между эталонным сигналом и интегральным потоком излучения из очага расплавления.

4О Эталонный сигнал, в свою очередь определяется как уровень напряжения на индукторе при номинальных значениях всех параметров настройки режима.

Таким образом предлагаемый способ позволяет осуществить управление режимом сварки, когда возмущения, не связанные с толщиной ленты и скоростью.сварки, учитываются отдельно от них, тем самым существенно расширить динамические свойства системы и качество управления, На чертеже представлена блоксхема регулятора процесса высокочастотной сварки по предлагаемому способу.

Основными функциональными элементами схемы являются: объект регулирования 1, представляющий собою сходящиеся под определенным углом свариваемые кромки трубной заготовки, фо60 тодатчик 2, задатчик 3 эталонной величины температуры, преобразователь

4 сигнала рассогласования температуры, датчик. 5 скорости, датчик 6 толщины ленты, элемент 7 задержки сигна65 ла датчика толщины, преобразовательуровне процесса; другие могут быть приписаны изменениям параметров, определ яющих технологическую настройку режима сварки, например, угол схожде - ния кромок, положение точки схождения кромок и т.п., третьи связаны с нестабильностью работы источника питания и механического оборудования стана, Укаэанные возмущения различаются не только по характеру, но и по силе своего воздействия, Система управления должна обеспечить условия оптимальной сварки во всем диапазоне изменения возмущающих воздействий, т. е. динамический ди апа зон тако го регулятора должен быть очень велик.

Известный способ не удовлетворяет этим требованиям, так как в нем не учтены высокочастотные возмущения.

Следует также отметить, что в известном способе управления режимом сварки уровень эталонной мощности, подводимой к трубной заготовКе, необходимый для определения уровня мощности, устанавливается произвольно оператором на основании чисто субьективных оценок процесса.

Естественно, что качество сварного соединения в сипьной степени зависит от опыта оператора, его добросовестности и т.д.

Эти недостатки способа управления режимом сварки могут быть преодолены, если ряд возмущений, в первую очередь, высокочастотные, будут учитываться независимо от других возмущений.

Цель изобретения — улучшение качества сварнoro соединения за счет улучшения динамических свойств системы регулирования, а также из- вестной степени формализации действия оператора при выборе оптималь-, ного уровня мощности.

Это достигается тем, что в предпаГаемом способе при автоматическом регулировании процесса высокочастотной сварки формируют сигналы, пропорЦиональные текущим значениям толщины ленты и скорости сварки, осуществляя задержку сигнала,.пропорционального толщине ленты, в функции ,скорости сварки, перемножают их, усиливают и алгебраически складывают с сигналом, пропорциональным

I фазноСти между эталонным сигналом

Температуры и интегральным потоком излучения, и полученный таким образом суммарный сигнал принимают за оптимальный уровень мощности.

Сущност.ь способа заключается в следующем.

Известно, что применительно к высокочастотной сварке условием .реализации процесса в области, близкой к оптимальной, является сохранение постоянным значения приведенной мощности

Здесь » — мощность в кромках;

И вЂ” толщина ленты;

V — скорость сварки;

) о — величина осадки;

10 — теплосодержание.

Для целого ряда объектов, например, при сварке кабельных оболочек, выражение (1) может быть существенно упрощено до .уровня вполне прием15 лемого к требованиям практики:

=K 2(4 )0 -„-„- "-" (2) 721282

Формула, изобретения

Заказ 45/13

0 Подписное

П Патент, д, ул. Проектная,4 ный блок 8 для обработки информации, получаемой с датчиков 5 и 6, элемент сравнения — сумматор 9, система 10 управления высокочастотным источником питания ll сварочное устройство 12, Автоматическое регулирование режима сварки производится следующим образом.

Сигнал датчика 5, пропорциональный скорости сварки, и сигнал датчика

6, пропорциональный толщине ленты, поступают на преобразовательный блок 8, где функционально преобразуются в сигнал управления мощностью источника питания, При этом сигнал пропорциональный толщине ленты, предварительно проходит через элемент 7 нелинейной задержки, в котором время задержки сигнала определяется текущим значением скорости сварки.

Одновременно сигнал интегрального потока излучения из очага расплавления 20 сравнивается в фотодатчике 2 с эталонной величиной от задатчика 3 zeMпературы. Преобразованный до стандартных значений сигнал рассогласования подается на сумматор 9, где склады- 25 вается с сигналом уровня мощности от блока 8; затем результирующий сигнал подается на схему 10 управления мощност ью источник а пи тани я 11, который регулирует проводимую к сварочному gQ устройству 12 мощность.

Предлагаемый способ автоматического регулирования может быть исполь-. зован при локальном нагреве, например, при сварке труб и металлических кабельных оболочек, Использование предлагаемого способа автоматического регулирования позволяет обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимушес тв а: улучшение динамических свойств системы ре гул и ров ани я; возможность. повышения точности поддержания температуры в зоне сварки в широком диапазоне изменения возмущающих воздействий; повышение качества сварного соединения и уменьшение брака выпускаемой продукции; возможность автоматического.выбора уровня оптимальной мощности.

Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором воздействуют на-мощность источника питания, для чего определяют оптимальный уровень мощности, о т и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества изделия за с åò улучшения динамических сВойств истемы регулирования, формируютсигналы, пропорциональные текущим значениям толщины ленты и скорости сварки, осуществляя задержку сигнала, пропорционального толщине ленты, в функции скорости .сварки, перемножают их, усиливают и алгебраически складывают с сигналом, пропорциональным разности между эталонным сигналом температуры и интегральным потоком излучения, и полученный таким образом суммарный сигнал принимают за оптимальный уровень-мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 189087, кл.B 23 К 13/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 504616, кл.B 23 К 13/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 200060, кл,B 23 К 13/02, 1966.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2362228/27, кл,В 23 K

13/02, 1976.