181. Автоматическое управление процессом оплавления при стыковой сварке

Основным направлением автоматизации процесса оплавления при стыковой сварке является изменение основных параметров процесса сварки по заранее выбранным режимам. При этом число регулируемых параметров должно быть сведено к минимуму. Практически управление процессом оплавления ограничено возможностями изменения по заданной программе скорости перемещения плиты машины или вторичного напряжения. Указанные параметры могут изменяться одновременно в функции времени или пути перемещения подвижной плиты. Программирование по перемещению наиболее целесообразно в тех случаях, когда необходимо выдерживать точно заданные размеры свариваемых изделий.

Системы управления процессом оплавления можно разделить на три группы: системы управления скоростью перемещения плиты машины в функции времени или пути; системы управления с обратными (корректирующими) связями по напряжению, току, частоте пульсации тока; самонастраивающиеся системы.

Системы первой группы. Применение систем, обеспечивающих изменение скорости перемещения подвижной плиты машины по заданной программе, целесообразно при сварке тонкостенных деталей (=8-10мм) с небольшим поперечным сечением (до 1000-1500 мм²), когда для получения требуемой зоны разогрева не изменяется типичное напряжение сварочного трансформатора, а оплавление происходит с большим запасом устойчивости. Программа перемещения задается степенной зависимостью L_п=atⁿ, где L_п – перемещение подвижной плиты при оплавлении, мм; t – длительность оплавления, с. Коэффициенты а и п определяются теплофизическими свойствами металла и выбираются в зависимости от ко печной скорости перемещения V_n и припуска деталей _опл.

Системы второй группы. Для стыковых машин могут быть применены системы регулирования 1)тока с воздействием на скорость перемещения подвижной части машины V_п; 2) тока с воздействием на напряжении сварочного трансформатора; 3)мощности воздействия на V_п ; 4) температуры с воздействием на V_п.

Отклонение тока от заданного значения в большую сторону вызывает снижение V_п. При этом скорость оплавления становится больше скорости перемещения подвижной плиты машины, в результате чего сопротивление сварочного контакта возрастает и ток восстанавливается.

Наиболее совершенной из этой группы систем следует считать систему программного управления с обратной связью температуре

Системы третьей группы. Для контактной сварки оплавлением могут быть реализованы системы с самозаменяющейся программой. Программа должна содержать совокупность всех основных параметров режима стыковой сварки, а выбор их оптимальных значений производится автоматически с учетом конкретных условий: толщины деталей, состояния их поверхности, сопротивления сварочного тока и т.п. В системе регулирования используется датчик, измеряющий указанные величины, и в зависимости от результатов измерений происходит выбор оптимального режима. В отличии от систем автоматического регулирования, в которых в любой момент времени известно направление, в котором должна двигаться система для устранения рассогласования, в самонастраивающихся системах направление движения системы определяется автоматическим поиском. То есть, если известно значение регулируемой величины (у) в данный момент времени, но еще не известно направление изменения регулирующего воздействия (х). Для определения этого направления необходимо сравнивание величин или знаков приращений Δу и Δх. То есть зависимость y=y(x) должна иметь экстримум в точке, соответствующей или близкой к оптимальному режиму.

При стыковой сварке оплавлением взрывы перемычек жидкого металла между свариваемыми поверхностями вызывают пульсацию сварочного тока. С увеличением уровня пульсации при сварке создаются более благоприятные условия для формирования соединения.