Методы и системы автоматизации 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: 136 с. : 8 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

7. СОВРЕМЕННЫЕ ЗАДА ЧИ АВТОМЛ ГИЗА НИИ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ Н

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

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 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 значений гока.
2.4 Аппроксимация для получения модели кривой тока
2.5 Выбор количества отсчетов для достоверного синтеза реального образа профиля стыка
2.6 Метод 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 КАЧЕСТВЕ ДАТЧИКА
3.1 Обобщенная сгрукгура системы автоматического управления
3.2. Математическое описание звеньев системы управления
3.3. Исследование системы управления положением сварочной головки
3.4 Система управлении сварочной головкой в зависимости от градиента частоты коротких замыканий в биссектралыюй 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


В этом случае отклонение стыка свариваемых деталей от заданной траектории приводит к смещению ролика или механического щупа, которые, как правило, связаны с резистором электрической мостовой схемы. Последняя вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный отклонению стыка от заданной траектории. Основным недостатком механических датчиков является их низкая надежность и точность. При встрече с прихватками и другими нарушениями геометрии стыка, возможно, их механическое повреждение. Кроме того, такие датчики должны располагаться впереди сварочной головки на некотором расстоянии, что ограничивает их применение при сварке в труднодоступных местах. Фотоэлектрические датчики стыка нашли более широкое применение в промышленности /, , 6/. Вспомогательная линия наносится параллельно стыку на некотором от него расстоянии с по-мощью, например, резца, как это было сделано в первой фотоэлектрической следящей системе для стана спиральной сварки труб большого диаметра. В другой системе линия наносится на поверхность металла алюминиевым карандашом. Более четкое изображение, а, следовательно, большую точность системы можно получить, если не заранее, а в процессе сварки - что особенно важно - писать вспомогательную линию на бумаге, укладываемой на свариваемом изделии или протягиваемой синхронно с движением свариваемых листов. В ИЭС им. И.О. Патона было предложено окрашивать один из свариваемых листов черной или белой краской, либо обрабатывать его металлической щеткой, создавая тем самым большой контраст в отражательной способности его поверхности по сравнению с другим листом. 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 ее 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 свароч- 1 ной 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.