Файл: Фельдман Л.С. Неразрушающий контроль качества клеесварных соединений.pdf

Сварочный ток является одним из основных параметров процесса, а его величина в значительной степени опреде­ ляет прочность соединения. Поэтому вопросам измерения сварочного тока уделяется большое внимание. При раз­ работке аппаратуры для измерения сварочного тока кон­ тактных машин необходимо установить, какое значение тока (действующее, амплитудное или среднее) должен изме­ рять прибор. На основании проведенных расчетов [49] установлено, что при сварке нержавеющих и низкоуглеро­ дистых сталей толщиной 0,1—0,2 мм и тоньше эквивалент­ ная тепловая постоянная времени зоны сварки значи­ тельно меньше времени сварки, поэтому процесс характе­ ризуется амплитудными значениями тока. С увеличением толщины металла постоянная времени растет быстрее, чем время сварки (для общепринятых режимов), поэтому режим сварки характеризуется эффективным значением тока. При сварке легких сплавов, имеющих высокую тепло­ проводность, режим сварки может характеризоваться амплитудным значением тока. Таким образом, для контроля режима сварки по току необходимы два типа приборов: измеритель эффективных значений и измеритель ампли­ тудных значений тока.

Для регистрации и измерения тока во вторичной цепи сварочных машин применяется датчик, работающий на основе эффекта Холла в полупроводниках [23]. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной электро­ движущей силы на пластинке полупроводника, через которую протекает ток при наличии магнитного поля, пер­ пендикулярного к поверхности пластинки. Э. д. с. Е про­ порциональна составляющей напряженности магнит­ ного поля Я , нормальной к поверхности пластинки, и току /, протекающему через пластинку, т. е.

зовать э. д. с. для регистрации сварочного тока, так как известно, что напряженность Я в данной точке магнитного поля пропорциональна сварочному току /. Эффект Холла практически безынерционный, что позволяет использовать

38

его для регистрации очень быстрых изменений сварочного тока.

Пластинку датчика размером 8x4x0, 4 мм выпили­ вают из монокристалла низкоомного электронного германия, легированного сурьмой.

На рис. 15 представлена электрическая схема датчика для регистрации сварочного тока с использованием эффекта Холла [24]. Питание датчика осуществляется от сухого элемента СЭ. Величина тока питания регулируется пере­ менным сопротивлением R1 и устанавливается в пределах 10—25 ма по миллиамперметру мА. Питание включается тумблером ВК- Переменное сопротивление R2 служит для так называемой балансировки датчика, которая заключает­

лографа и величины вторичного тока машины.

При помещении пластинки датчика в магнитное поле сварочного контура машины на выходных клеммах воз­ никает э. д. с , пропорциональная сварочному току. Эта э. д. с. подается на вход магнитоэлектрического или элект­ ронного осциллографа для регистрации кривой тока. Для определения величины тока необходимо знать мас­ штаб осциллограммы, записанной с датчика Холла. Для этого одновременно производится запись осциллограмм тока с датчика Холла и с калиброванного датчика от электрододержателя машины; ток питания и вибратор осцилло­ графа должны быть неизменными.

Датчиками тока вторичной цепи сварочной машины могут быть трансформаторы с немагнитными сердечниками (тороидом), которые помещаются на токоведущем элементе вторичного контура машины.

Эффективное значение тока точечных и роликовых однофазных машин в пределах 3,5—35,0 ка может быть

39

измерено амперметром сварочного тока АСТ-2 [69]. При­ бор работает по схеме замещения: в моменты пауз (при отсутствии тока) на гальванометр подается питание от стабильного источника постоянного тока — сухого эле­ мента; в момент измерения (при протекании тока во вто­ ричном контуре) ток сухого элемента замещается равным по величине током с тороида.

Прибор имеет два диапазона измеряемых токов. Погреш­ ность измерения 5%, минимальная длительность измеряе­ мых токов 0,04 сек.

Для измерения действующего значения тока однофаз­ ных сварочных машин может быть также применен электрон­

катушка, надеваемая на токоведущую часть сварочного контура машины. Э. д. с. датчика интегрируется с помощью интегрирующего усилителя 2. Сигнал усилителя поступает на вход диодного квадратора. Выходной ток квадратора, пропорциональный квадрату мгновенного значения сва­ рочного тока, поступает на вход интегрирующего усилителя 6. Амплитуда выходного напряжения усилителя 6 пропор­ циональна квадрату действующего значения сварочного тока.

«Запоминание» максимального значения тока осуще­ ствляется емкостью, заряжаемой через диод. Для измере­ ния потенциала заряженной емкости также используется

40

усилитель 2. Емкость к усилителю подключается с помо­ щью реле Р. Отсчет показаний амперметра производится непосредственно в килоамперах по шкале магнитоэлектри­ ческого прибора, включенного на выход усилителя 2. Шкала прибора выполнена по квадратичному закону. При­ бором можно измерять ток как по «положительным», так и по «отрицательным» полупериодам сварочного тока.

Наибольшие трудности возникают при измерении сва­ рочного тока в трехфазных низкочастотных и конденса­ торных машинах (МТИП, МТПТ, МТК, МШШИ, МШШТ). Приборы, предназначенные для измерения тока однофаз­ ных машин, для этой цели непригодны, так как интегри­ рующие устройства их схем не рассчитаны на интегриро­ вание импульсов напряжения одной полярности длитель­ ностью более 0,01 сек, как это имеет место в трехфазных сварочных машинах. Для низкочастотных и конденсатор­ ных машин принято измерять не действующее значение тока, а его амплитуду.

Для измерения амплитудного значения тока на низко­ частотных и конденсаторных сварочных машинах приме­

до 0,5 сек. Прибор комплектуется двумя трансформато­

на роликовых машинах и устанавливается в плоскости, перпендикулярной к линии, соединяющей оси роликов.

В связи с тем, что импульсы тока имеют малую длительность, их трудно наблюдать на экране обычного электронного осциллографа. Поэтому для наблюдения импульсов тока применяются электронные осциллографы с трубками, име­ ющими длительное послесвечение, что позволяет фикси­ ровать даже одиночные импульсы тока при точечной сварке.

41