150. Сварочные напряжения, деформации и перемещения. Общие понятия и классификация.

Рассмотрим в плоскости сечения, разделяющего тело на две части, малую площадкуF c нормалью N, содержащую некоторую точку М. Ввиду малости площадки F действующие на нее внутренние силы можно считать равномерно распределенными, а их равнодействующую Р_п -приложенной в центре площадки. Отношение Р_п /F представляет собой среднюю интенсивность внутренних сил на площадке F и называется напряжением на данной площадке. Напряжением в точке М на данной площадке F называется предел соотношения равнодействующей внутренних сил Р_п, действующих на этой площадке, к ее площади при стягивании ее в точку М.

Внешние силы создают напряженное состояние тела и одновременно деформируют его, то есть изменяют его форму и размеры без изменения массы.

Отношение изменения длины бесконечно малого линейного элемента тела к его первоначальной длине называется относительной линейной деформацией в точке по данному направлению.

Изменение прямого угла между двумя бесконечно малыми линейными элементами, выходящими из одной точки, называется сдвигом в этой точке в плоскости линейных элементов.

Изменение положения (координат) точки тела при деформации называется перемещением.

Деформированным состоянием в точке тела называется совокупность деформаций всех линейных элементов, проходящих через данную точку.

Полностью деформированное состояние в точке определяется относительными линейными деформациями трех взаимно перпендикулярных линейных элементов тела, проходящих через данную точку, и тремя углами сдвига этих линейных элементов в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Несмотря на очевидную разницу между понятиями «деформация» и «перемещение» исторически сложилось так, что в большинстве случае под названием «сварочные деформации» фактически понимают перемещения отдельных точек сварной конструкции, а не деформации металла, как это рассматривается в теории упругости и пластичности.

151. Автоматизация управления положением сварочной головки (следящие системы с регуляторами непрямого действия).

Для автоматического управления положением сварочной головки (электрода) относительно свариваемого изделия предложено большое количество разнообразных следя­щих систем, однако в промышленности они применяются недостаточно широко. Это объясняется главным образом отсутствием или малой на­дежностью датчиков, пригодных для условий сварочного производства.

Следящим системам с регуляторами непрямого действия присуще разнообразие способов преобразования информации, полученной от датчика, в сигнал, используемый для управления по­ложением сварочной горелки.

Следящие системы с электромеханическими датчиками. Основная особенность электромеханических датчиков — наличие в них копирующего элемента — щупа, который-под действием пружин или сил тяжести находится в контакте с копируемыми поверхностями или кромками изделия. Точка копирования может находиться перед точ­кой сварки или сбоку от нее.

Следящие системы с фотоэлектрическими датчиками. Датчики этих систем можно отнести к группе так называемых видеосенсоров. Сигнал управления возникает при смещении датчика относительно контрастной линии, границ отражающих или излучающих поверхно­стей и экранирующих элементов.

Следящие системы с электроразрядными датчиками. Они основаны на использовании электрической цепи, образуемой щупом-электро­дом, изделием и электрическим разрядом (например, дугой) между ними. В качестве щупа-электрода можно использовать специальный электрод, расположенный впереди точки сварки, или сварочный электрод. Последний вариант — наиболее перспективный.

Следящие системы с электромагнитными датчиками. Они наиболее распространенные. Электромагнитные датчики могут быть использо­ваны для определения положения: стыка без разделки кромок, кромки верхнего листа нахлесточного соединения, скосов кромок; для измере­ния расстояния до поверхности свариваемых элементов, ширины за­зора, величины превышения кромок, а также для определения поло­жения начала и конца свариваемого изделия или прихваток.

Следящие системы с телевизионными датчиками. Они относятся к наиболее современным и перспективным, создаются на базе прикладных (промышленных) телевизионных установок (ПТУ) замкнутого типа.

Из анализа особенностей различных следящих систем следует, что способ измерения положения стыка свариваемого соединения, датчик и его конструкцию можно выбрать, учитывая следующие основные факторы: тип сварного соединения; габариты свободного пространства в зоне, прилегающей к соединению; материал изделия; характер его поверхности и кромок, подготовленных под сварку; особенности технологического процесса изготовления изделия.