книги из ГПНТБ / Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов

н . с . Л Ь В О В

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

Москва

1973 М А Ш И Н О С Т - Р О Е Н И Е »

ВВЕДЕНИЕ

Качество сварных изделий может быть повышено совершен­ ствованием технологии сварки, подъемом уровня механизации, автоматизации и культуры сварочного производства. Однако эти мероприятия приводят к желаемым результатам при ис­ пользовании объективного и оперативного контроля параметров основного технологического процесса и сопутствующих ему вспомогательных процессов. Контроль необходим при подго­ товке к сварке исходных материалов и оборудования для вы­ полнения сварных соединений, при эксплуатации сварочного оборудования, испытаниях сварных изделий, нормировании сва­ рочных работ, приемке готовой продукции и проектировании сварочной аппаратуры.

роль исходных материалов. Контроль основного металла, пред­ назначенного, например, для дуговой сварки, включает в себя внешний осмотр; анализ на свариваемость и склонность к го­ рячим трещинам; испытания механических свойств; проверку химического состава. Сварочная проволока контролируется .по химическому составу и наличию на поверхности окалины, ржав­ чины, масла, грязи, графитовой смазки. Перед ручной сваркой проверяют качество защитного покрытия электродов, а перед сваркой под флюсом — его химический состав, однородность, объемную массу, величину зерен, влажность. Защитные газы контролируют по химическому составу и влажности.

Второй этап — контроль заготовок, соответствия их требу­ емому составу и сертификату; проверка чистоты свариваемых поверхностей, подготовленности кромок.

Третьим этапом является контроль сборки. Оценивается пра­ вильность сборки и использования сборочных приспособлений; соответствие зазоров в соединениях, разделки кромок, качества и числа прихваток значениям, заданным допусками и техниче­ скими условиями, технологическим инструкциям и чертежам.

Четвертый этап предварительного контроля — контроль го­ товности и исправности технологического оборудования и источ-

пиков питания сварочной цепи, аппаратуры управления ею и измерительных приборов. Контролируется наличие напряжения сети и его стабильность, целость и правильность соединений, исправность аппаратуры, положение переключателей и регули­ рующих элементов. Путем пробных включений контролируется исправность сборочно-сварочных приспособлений, стендов, ма­ нипуляторов. При сварке особо ответственных изделий прово­ дится пробная сварка на заданных технологией режимах.

В сварочном производстве используется различное оборудо­ вание: механическое, электрическое, пневматическое, гидравли­ ческое и т. д. Для повышения надежности оборудования необ­ ходимо строгое соблюдение графика планово-предупредительно­ го ремонта и периодических осмотров. Каждый сварочный аппарат, источник, агрегат, машина должны проходить (в уста­ новленные для нее контрольные сроки) аттестацию по уточне­ нию ее электрических, механических и технологических харак­ теристик и соответствия их паспортным данным. Отклонения по основным параметрам не должны превышать ± 5 % , по вспо­ могательным — ± 1 0 % .

рывно контролировать: чистоту свариваемой поверхности и при­ меняемых материалов; взаимное пространственное положение сварочного электрода и свариваемого изделия; исправность сва­ рочного оборудования, аппаратуры управления и приборов кон­ троля; качество очистки шва от шлаковой корки и излишков

После окончания сварки контролируют качество готового сварного изделия. Метод и объем контроля, а также характер, число и размер допустимых дефектов в каждом конкретном случае определяют в зависимости от категории сварного изде­ лия, установленной техническим проектом. Однако ни один из методов неразрушающего контроля сварных соединений в от­ дельности не выявляет влияния всех дефектов. Поэтому целесо­ образно применение комплекса методов.

Особый контроль надо установить за теми параметрами, точность соблюдения которых обусловлена требованиями тех­ ники безопасности.

При разработке технологии новых способов сварки или ее совершенствовании необходимо применять методы лаборатор­ ного контроля и измерительную аппаратуру высокой точности. Сварные образцы подвергают различным воздействиям (темпе­ ратурным, агрессивных сред и т. д.), искусственному старению (выдержке при заданной температуре и определенных атмо­ сферных условиях и т. д.), механическим испытаниям, затем готовят из них шлифы и исследуют под микроскопом. В про-

цессе этих работ также контролируют и регулируют различные параметры: температуру, расход, давление, скорость, временные интервалы и т. д.

Продолжительность операций контроля составляет 20—30% продолжительности собственно сварки, затраты же на контроль нередко в несколько раз превосходят ее стоимость. Эти затраты можно снизить использованием более совершенных методов контроля и его автоматизацией. При применении полуавтомати­ ческих систем контроля затрачивается до 50% рабочего време­ ни оператора, а автоматических — не более 2%.

производства в целом.

ГЛАВА I

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Всварочной цепи необходимо измерять следующие электри­ ческие параметры: напряжение и силу тока (постоянного и пе­ ременного), мощность (постоянного и переменного тока), ча­ стоту тока, коэффициент мощности, количество энергии, а также сопротивление, емкость, индуктивность, взаимную индуктив­ ность, сдвиг фазы.

Эти параметры могут быть измерены непосредственно при­ бором, либо путем сравнения измеряемой величины с эталоном. Приборы непосредственной оценки просты и недороги, но ха­ рактеризуются невысокой точностью, так как потребляют энер­ гию от контролируемой цепи.

учитывать конкретные условия его применения — влажность и температуру среды, наличие электрических и магнитных полей, механические и другие воздействия.

Измерение тока и напряжения. Включение приборов непо­ средственной оценки на первый взгляд не представляет особых затруднений. Однако при этом необходимо, во-первых, чтобы включение измерительного прибора непосредственной оценки не влияло на работу контролируемой цепи, сопротивление ампер­ метра было значительно меньше (не менее чем на порядок), а сопротивление вольтметра значительно больше сопротивления контролируемой цепи. Во-вторых, каким бы способом ни изме­ ряли электрические параметры сварочной цепи, какие бы при­ боры при этом не использовали, необходимо правильно выбрать место их включения, ибо сварочная цепь обладает особенностя­ ми. Нередко приходится отказываться от прямых методов из­ мерений и пользоваться косвенными. Напряжение, пропорцио­ нальное току сварки, можно получить, например, на последова­ тельной обмотке возбуждения сварочного генератора.

Для исключения влияния приборов на контролируемую цепь или расширения пределов измерений в п раз сопротивление

выполняется на переменном токе, можно, например поясом Роговского. Он представляет собой тонкую гибкую ленту из изо­

измерении малых напряжений и токов в высокоомных цепях. Фотоэлектрооптический усилитель состоит из гальванометра, оптической системы и дифференциального фоторезистора, ток которого и является выходным. Фотоэлектрооптические усилите­ ли серийно выпускает ленинградский завод «Вибратор»- Коэф­

фоторезистора Ф одинаково, в результате чего выходной ток схемы отсутствует. При ихфО рамка гальванометра поворачи­ вается, освещенность одной половины фоторезистора увеличи­ вается, а другой уменьшается. При этом ток компенсации

іих

и—-- достигает такой величины, что напряжение на резисторе RK уменьшается в соответствии с измеряемым.

Рис. 1. Схема автоматических фотоэлектрооптических усилителей-компенсаторов для измерения напряжения

(а) и тока (б)

Компенсатор, схема которого показана на рис. 1,6, предна­ значен для измерения тока ix. Ток компенсации / к зависит от

. R + R

измеряемого тока 1т К = їх K —•d - .

Измерение несинусоидальных токов. Для контроля импульс- но-дуговой сварки стандартная измерительная аппаратура не­ пригодна, так как ток изменяется не по синусоиде и имеет не­ постоянную частоту следования импульсов. Обычные приборы, кроме того, инерционны. Нужны устройства, позволяющие за­ фиксировать и проанализировать значения параметров процесса после его завершения.

Рис. 2. Схемы устройств для измерения амплитудного (а и б) и действующего (в) значений тока сварки

Амплитудное значение тока сварки может быть измерено по схеме, показанной на рис. 2, а. Под действием импульса тока от датчика Тр, в качестве которого используют трансформатор то­ ка с короткозамкнутым витком или пояс Роговского, заря-