175. Контактная стыковая сварка как объект автоматического управления

Нагрев металла при стыковой сварке осуществляется за счет тепла, выделяемого в зоне контакта при прохождении тока. По технологии выполнения процесса сварки ее разделяют на два вида: сварку сопротивлением и сварку оплавлением, которая в общем случае включает в себя три стадии: подогрев, оплавление и осадку. Во время первых двух стадий торцовые части свариваемых заготовок нагреваются. Сварное соединение образуется при пластической деформации разогретых торцов заготовок во время третьей стадии – стадии осадки.

Предварительный подогрев осуществляется чаще путем сообщения одной из деталей возвратно-поступательного движения, обеспечивающего периодическое замыкание и размыкание сварочной цепи. Режим оплавления определяется скоростью перемещения подвижной плиты машины V_п, вторичным напряжением холостого хода трансформатора U_2х..х, сопротивлением машины Z_к3, вылетом деталей и припуском на оплавление _опл. Наибольшее влияние на формирование температурного поля в свариваемых деталях оказывают скорость V_n и напряжение U_2х..х.

Процесс оплавления прерывист по своей природе. Если перерывы в протекании тока в сварочной цепи отсутствуют, то на отдельных уча­стках контактирующих поверхностей паузы неизбежны. Кратковре­менные перерывы оплавления не оказывают влияния па стабильность и равномерность нагрева металла даже при самых малых скоростях сближения деталей (0,1—0,2 мм/с). Только в конечный период оплавления, перед осадкой, длительность прерываний процесса должна быть ограничена. Одно из основных требований к системе управления сварочной машиной — обеспечить наряду с устойчивостью также непре­рывность процесса оплавления металла перед осадкой.

При длительной работе сварочной машины (при больших значе­ниях ПВ) увеличивается активное сопротивление токоведущих частей контура вследствие нагрева. Кроме того, активная составляющая сопротивления корот­кого замыкания машины изменяется с увеличением переходных сопро­тивлений контактов токоподводящих цепей, особенно на участке «губка—деталь» при плохой зачистке поверхностей деталей. С уве­личением сопротивления машины возрастает напряжение U_2xx-минимально необходимое для возбуждения процесса оплавления, увеличивается глубина кратеров на торцах и суммар­ная площадь дефектов в соединении, соответственно снижа­ется качество сварных соединений. Наиболее опасны одновременно действующие даже небольшие отклонения нескольких параметров, если каждое из них способствует, например, снижению устойчивости процесса оплавления или изменению требуемой величины зоны нагре­ва. Общее отрицательное воздействие нескольких отклонений части приводит к дефектам в сварных соединениях.

Возмущения, наиболее опасные при контактной стыковой сварке, подразделяются на внешние и внутренние. К внешним возмущениям относятся: колебания напряжения сети; нестабильность контактных сопротивлений между электродом и деталью; нестабильность началь­ного контактного сопротивления между деталями.

Внутренние возмущения составляют: медленные изменения сопро­тивления сварочного контура; возмущения, обусловленные нестабиль­ностью пускорегулирующей аппаратуры машины, и др. Возмущения внутреннего характера при правильном уходе за машиной оказывают значительно меньшее влияние на процесс сварки. Поэтому главная задача автоматизации процесса — компенсация влияния внешних возмущений.