Файл: Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов.pdf

При телевизионном контроле зоны сварки для передающей камеры неблагоприятны температурные условия, создаваемые дугой и разогретым изделием, возможны попадания на нее брызг расплавленного металла, влияют внешние электромагнит­ ные наводки. Телекамеры серийных ПТУ не приспособлены для работы при температуре окружающей среды выше +150° С. Для ослабления воздействий можно использовать воздушное, а еще лучше водяное (проточное) охлаждение, защиту оптики камеры стеклом из плавленого кварца, не меняющего своих свойств при температуре до 1000° С и ослабляющего ультрафиолетовое из­ лучение дуги. Для защиты от внешних магнитных полей камеру помещают в двойной экран из дюралюминия и мягкой стали.

Наиболее сложной задачей при визуальном и телевизионном контроле зоны сварки является сглаживание большой контраст­ ности между изображением дуги, раскаленного электрода, сва­ рочной ванны, свариваемого изделия и сварочного оборудова­ ния. Коэффициент яркостного контраста показывает превыше­ ние яркости светящейся поверхности излучающего элемента с наибольшей интенсивностью, т. е. столба сварочной дуги Вд, над псевдояркостью отражающих поверхностей Ви

ки без использования специальных средств одинаково четко ви­ деть дугу, сварочную ванну, свариваемый стык, электрод и при­ садочную проволоку.

Можно указать два метода решения этой задачи. При одном используются одновременно две передающие камеры с постоян­ ными полями визирования — первая защищена нейтральным

фильтром и имеет в поле зрения дугу и сварочную ванну, а из

притушить мощное излучение дуги и ванны, переведя тем самым их изображение из видимой области спектра в инфракрасную. Изображения холодных или слабо нагретых объектов можно так­ же сместить в эту зону путем дополнительного подсвета их лам­ пой накаливания. В сочетании с видиконом с максимумом чув­ ствительности в инфракрасной области можно надеяться полу­ чить на одном экране изображение всей зоны сварки, не заби­

Некоторый эффект снижения контрастности дает подсвечи­ вание зоны дуги лампами накаливания (прожекторами), в этом случае переход к яркой дуге несколько сглаживается. Такой ме­ тод используется в консольной установке с дистанционным уп­ равлением для сварки под флюсом внутренних кольцевых сты­ ков корпусов диаметром более 800 мм [71]. Корректируют поло­ жение электрода относительно стыка поперечным перемещением всей консоли по изображению закрепленного на головке указа­ теля. Телеэкран установлен на пульте управления. В передающей камере используется видикон ЛИ-23 с объективом Ю-3. Изобра­ жение на экране увеличено в 3 раза — это позволяет получить точность направления электрода по стыку не ниже ±0,7 мм.

Хороший эффект снижения коэффициента контрастности да­ ет конструктивно простое устройство'. Возле сварочной дуги устанавливается сферический рефлектор из хромированного ма­ териала, отражающий излучение дуги на поверхность сваривае­ мого изделия. Подсвет оказывается настолько сильным, что яркостный контраст снижается в 100—300 раз и на экране теле­ визора становятся видимыми детали свариваемого шва.

Высказывались также идеи о снижении контрастности с по­ мощью оптического клина, механически перемещаемого в соот­ ветствии с яркостью излучения дуги, или фотохромной пленки, меняющей свою оптическую плотность в зависимости от интен­ сивности излучения в ультрафиолетовой области спектра. Одна­ ко реализация обоих методов технически сложна и не решает задачу снижения контраста в изображении дуги и ее окруже­ ния.

При малых расстояниях между свариваемым швом и опера­ тором вместо телевидения могут быть использованы оптический перископ (эндоскоп) или волоконная оптика 136]. Последняя может оказаться незаменимой при контроле формирования кор­ ня шва при сварке неповоротных стыков труб малого диаметра.

при рентгеновском контроле преобразовать невидимое изобра­ жение в видимое и визуально контролировать внутреннюю структуру сварного шва и околошовной зоны на экране телеви­ зора. Такая установка разработана в ВЭИ и состоит из рентге­ новского аппарата РУП-200-20-5 с трубкой ЭБДМ-300, преобра­ зователя РУМ-4 (усиление по яркости почти 1000-кратное) и телевизионной системы ПТУ-101 с суперортиконом ЛИ-17. По­ добная установка может быть встроена в технологический цикл.

Для поточного контроля качества сварных швов труб боль­

рентгено-телевизионная установка РЭТУ-1. Состоит она из рент­ геновского аппарата АРКТ-150-10, электроннооптического уси­ лителя яркости рентгеновского изображения УРИ-135 и систе­

ГЛАВА III

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Различные задачи автоматизации процесса дуговой сварки 5—10 лет назад решались с помощью отдельных систем и уст­ ройств. Так создавались следящие системы для перемещения электрода только поперек стыка, системы регулирования только длины дуги, системы стабилизации только отдельных электри­ ческих параметров процесса. Между тем, чтобы ни автоматизи­ ровали в отдельности—• положение, скорость, параметры режи­ ма дуги, — в конечном счете, все это отражается на качестве сварного соединения. Необходимость комплексного подхода к автоматизации процесса сварки очевидна, ибо сварочный про­ цесс относится к категории сложных объектов и может быть представлен только в виде многосвязной системы [48, 49, 56]. Системы регулирования все чаще осуществляются как комлексные и комбинированные, в которых контролируются и регули­ руются не только позиционные параметры процесса, но и одно­ временно параметры режима дуги. Некоторые разработанные системы настолько громоздки (по содержанию, а не конструк­ тивно), что не поддаются классификации. Поэтому принятое ниже разделение систем на группы в ряде случаев можно рас­ сматривать условно — по преобладающему признаку.

1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОРИЕНТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДА ОТНОСИТЕЛЬНО ИЗДЕЛИЯ

Системы, обеспечивающие заданную ориентацию электрода относительно свариваемого изделия, целесообразно разделить на две группы: первая — следящие системы, осуществляющие ориентацию только в направлении, перпендикулярном продоль­ ной оси стыка; вторая — двух- и трехкоординатные следящие системы ориентации головки, а также комбинированные систе­ мы, обеспечивающие не только необходимую ориентацию элект­ рода, но и регулирование некоторых других механических и электрических параметров процесса при условии, однако, что