Метод и система автоматического процесса формирования сварочного соединения при многопроходной сварке

• Автор: Воронцов, Николай Иванович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Л СОВРЕМЕННЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.1. Определение области измеряемых параметров. Актуальность

работы

1.2. Методы и системы автоматического управления положением

сварочной головки по параметрам электрической дуги.

Математические модели сварочных процессов

ВЫВОДЫ

2.0ПРЕДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Разработка методов управления сваркой электродугового стыка

2.2. Построение зависимости изменения длины дуги при сварке
таврового соединения
2.3 Разработка метода определения отклонения от заданных
параметров сварочной горелки относительно стыка на основе
многоточечного анализа мгновенных значении тока.
2.4 Аппроксимация для получения модели кривой тока
2.5 Выбор количества отсчетов для достоверного синтеза реального
образа профиля стыка
2.6 Метол получения сигналов отклонения из последовательности
отсчетов.
2.7. Исследования информационной модели и оценка ее соответствия
реальному процессу
ВЫВОДЫ
3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУР АВТОМАТИЧЕСКИХ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ПРИ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДУГИ В КА ЧЕСТВЕ ДАТЧИКА
3.1 Обобщенная структура системы автоматического управления
3.2. Математическое описание звеньев системы управления
3.3. Исследование системы управления положением сварочной
головки
3.4 Система управления сварочной головкой в зависимости от
градиента частоты коротких замыканий в биссектральной плоскости
стыка.
3.5 Устройство управления сварочным током при многопроходной сварке
3.6 Устройство автоматической коррекции движения сварочной
головки
4. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ
4.1. Обоснование выбора контроллера
4.2. Реализация системы сбора данных на Р1Сконтроллере
4.3. Результаты испытаний и внедрение систем управления положением сварочной головки
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это дает возможность с помощью фотоэлектрического датчика, размещенного впереди сварочной головки, направлять его по стыку с точностью 2,0 мм. Повысить точность слежения здесь нельзя, так как слежение осуществляется по одной кромке, а не по оси стыка. В некоторых следящих системах используется сканирующий по кругу фотоэлектрический датчик. Окружность сканирования располагается так, что центр се совпадает с электродом, поэтому она пересекает то стык, то сваренный шов. Это позволяет по неравенству интервалов времени между пересечениями стыка и кромки шва с одной стороны, и кромкой шва и стыком с другой, стороны после соответствующей обработки сигнала получить сигнал, однозначно характеризующий положение электрода относительно стыка. В качестве чувствительного элемента датчика во многих случаях целесообразно использовать фотодиод. Сигнал с фотодиода поступает на усилитель, настроенный на пропускание несущей частоты сигнала. Общими недостатками использования фотоэлектрических датчиков является их низкая помехозащищенность при работе в зоне действия сильного светового излучения сварочной дуги, невысокая надежность при использовании в производственных условиях, а также необходимость нанесения контрольных линий или окраски изделий для повышения контраста. Принцип действия электромагнитных датчиков стыка основан на изменении величины воздушного зазора в магнитных контурах, включающих в себя электромагнитное устройство и свариваемые кромки. При смещении датчика от стыка величины магнитных потоков в контурах различны, и на основе этого формируется сигнал рассогласования пропорциональный величине отклонения. Электромагнитный датчик располагается впереди сварочной головки и отслеживает стык на некотором расстоянии от нее, и, следовательно, не учитывает коробление металла на этом интервале. Основной недостаток электромагнитных датчиков заключается в том, что при превышении кромок свариваемых листов в сигнале рассогласования появляется систематическая ошибка, приводящая к смещению сварочной головки от стыка. Для свариваемых листов превышение кромок не должно быть более % от их толщины, но не более 2 мм для листов толщиной свыше мм //. Решают эту задачу путем введения в датчик дополнительного электромагнитного элемента, реагирующего только на превышение кромок. Выходное напряжение этого дополнительного датчика подается на вход усилителя так, чтобы скомпенсировать влияние превышения кромок на сигнал основного датчика. МВТУ им. Баумана исследования, компенсации ошибки от превышения кромок таким способом удается достичь только при одном значении превышения. Кроме того, реализовать конструкцию такого датчика довольно сложно. Комплексное оснащение автоматизированной сварочной установки различными датчиками рассмотрено в работе /4/. Здесь описаны особенности применения механических и лазерных датчиков, систем управления на базе телевизионной камеры и другие устройства. В работе также рассмотрены достоинства сварки вращающейся дугой, которая обеспечивает повышение скорости сварки в полтора раза по сравнению с обычной сваркой плавящимся электродом. Проведено сравнение кривых сварочного тока при различной частоте колебаний конца электрода в пределах от 1,5 до Гц. Исследован механизм формирования углового шва при сварке с вращением и без вращения конца электрода. Высокоскоростное вращение электрода обеспечивает получение наплавленного металла без наплывов и подрезов и улучшение свариваемости металла. Рассмотрен механизм, обеспечивающий вращение конца электрода. Сварочная установка оснащена роботом для дуговой сварки -АР со специальной сварочной горелкой и источником сварочного тока инверторного типа. Фирма Baumer Electric выпустила индукционные датчики положения стыка серий М и М, работоспособные в магнитных полях с плотностью магнитного потока < мТа /1/. Датчики имеют тефлоновое покрытие, предотвращающее настывание брызг расплавленного металла, рабочий диапазон температур -" ч-ч-°С и предназначены для отслеживания положения электрода относительно стыка свариваемых деталей как при лазерной, так и при дуговой сварке.