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

так как ее компоненты (пары воды, частицы пыли и дыма, воз­ дух, содержащий СО и С 0 2 ) не обладают избирательным по­ глощением в диапазоне длин волн Яі и Я2 и ослабляют оба мо­ нохроматических излучения в равной мере, т. е. действуют как нейтральный фильтр.

Сканирующие устройства. Для контроля температурных по­ лей обычные описанные выше пирометры, нацеленные на одну точку объекта, непригодны. Требуются устройства по типу теле­ визионных систем, позволяющих осматривать поверхность или линию. Устройства эти получили название сканирующих, т. е. работающих по методу построчного анализа поля. Поскольку для серийного выпуска еще не разработаны сканирующие пи­ рометры, ограничимся общими соображениями.

Сканирующая система позволяет получить на экране осцил­ лографа температурный рельеф контролируемой поверхности. Сканирование может осуществляться по линии, построчно (как в телевидении), по спирали. Число строк развертки и скорость сканирования при этом выбирают в зависимости от размеров контролируемого поля, необходимой точности и степени неста­ ционарности температурного поля.

Необходимость в сканирующих пирметрах может возник­ нуть в двух случаях

Во-первых, когда требуется измерять или поддерживать на заданном уровне среднюю температуру объекта, а температур­ ное поле его нестационарно во времени и по положению, да и размеры его велики и не укладываются в поле зрения обычного пирометра со стационарным визированием. Для решения этой задачи нужен пирометр, состоящий из оптической системы для проектирования контролируемого поля на какую-либо пло­ скость и устройство последовательного осматривания ее с после­ дующим осреднением получаемых результатов.

Во-вторых, когда температурное поле нестационарно во вре­ мени и координаты наступления критических температурных состояний в нем заранее неизвестны. Развертку изображения кон­ тролируемого поля можно выполнять с помощью оптико-меха­ нического либо фотоэлектрического сканирования. Чувствитель­ ным элементом могут служить иконоскоп, ортикон или суперор­ тикон, а иногда наиболее подходящим может оказаться диссек­ тор [33].

Довольно часто в контролируемых объектах поле темпера­ тур обладает определенной симметричностью относительно не­ которой оси. Поле такого вида характерно для процессов сва­ рочного производства. При этом достаточно сканирования по линии, перпендикулярной оси симметрии, и на диссекторе тре­ буется только одна строчная отклоняющая система.

Использование сканирующих фотоэлектрических устройств при контроле процесса сварки открывает возможность не толь­ ко получить изображение теплового поля зоны сварки, но и вы-

удачным выбором метода измерения и неточностями в технике

алюминием АМгб в аргоне проводили также методом контроля абсолютных интенсивностей линий аргона. Установлено, что уровень температуры связан с величиной тока и расходом ар­ гона. При увеличении тока от 180 до 290 а и при неизменном расхода аргона 4,6 л/мин температура столба возрастает от 13 500 до 14 600° К. При неизменном токе 260 а и увеличении расхода аргона с 2,4 до 6,3 л/мин температура повышается от 13 900 до 14 500° К. Предполагается, что методическая ошибка при этом не превышает ± 2 , 5 % .

1 Патент США № 3.370.151, кл. 219—131, 1964.

ГЛАВА If

КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СВАРИВАЕМОГО ШВА

1. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ШВА

Полученный в результате сварки шов независимо от его по­ ложения в пространстве, способа сварки и оборудования, пара­ метров процесса, условий труда сварщика должен отвечать определенным требованиям и по геометрическим показателям. Колебания профиля шва допустимы в определенных пределах. Более полный профиль ведет к увеличению прочности соедине­ ния, но лишь до некоторого уровня, а дальше только повышает расход материалов и энергии, увеличивает внутренние напряже­ ния и снижает производительность.

Устойчивое горение дуги зависит от динамических свойств системы дуга — сварочная цепь — источник питания. Повысить устойчивость дуги можно стимулированием остаточных явлений на поверхности электродов и в межэлектродном промежутке, искажением формы кривой вторичной э. д. с. (при сварке на переменном токе) и созданием необходимых благоприятных ус­ ловий для ее существования.

Рассмотрим ряд условий, оказывающих основное влияние на формирование шва.

Влияние поперечных колебаний и импульсной подачи энер­ гии. Одной из причин плохого формирования шва является про­ извольное блуждание дуги по поверхности изделия или по его выступающим кромкам. Устранить этот эффект или уменьшить его можно с помощью, например соленоида, создающего вокруг дуги концентрическое магнитное поле.

При дуговой сварке в различных пространственных положе­ ниях металл ванны стекает по поверхности изделия. Особенно важно исключить это стекание при сварке стыков неповоротных труб, так как в шве создаются натеки или ослабления.

Капля жидкого металла без учета силы давления дуги, ко­ торая пропорциональна квадрату силы тока сварки, находится в равновесии, если ее масса

пользование колебаний электрода и изменение их амплитуды и частоты дает возможность не только предотвратить стекание металла ванны в этих положениях, но и обеспечить ее равнове­ сие и формирование шва без специальных приспособлений.

Из всех способов исключения стекания металла ванны наи­ более просты те, которые основаны на использовании воздейст­ вий на величины т и s. Оказывается, при сварке с поперечны­ ми колебаниями электрода, изменяя амплитуду и частоту, мож­ но регулировать размеры сварочной ванны и глубину проплав­ лення. Исследования сварки в С 0 2 показали, что во всех про­ странственных положениях поперечные колебания с амплитудой 6—8 мм уменьшают отношение длины ванны к ее ширине, при­ чем во всех случаях длина меньше, чем без колебаний, а шири­ на зависит от положения [85]. При амплитудах более 10 мм можно получить ширину ванны, превышающую ее длину. Попе­

исключить стекание жидкого металла и обеспечить более или менее стабильную форму шва и проплавление во всех простран­ ственных положениях без изменения режима сварки. Процесс сварки с поперечными колебаниями электрода можно выпол­ нить за один непрерывный полный оборот сварочной головки. При сварке неповоротных стыков труб это позволяет повысить производительность труда.

Эффективность метода возрастает,, если при изменении на­ правления поперечного перемещения электрода подавать им­ пульс сварочного тока, а амплитуду колебаний каким-либо спо­ собом связать с шириной разделки стыка.

В последнее время для создания поперечных колебаний ис­ пользуют электромагнитные устройства. В отличие от обычно используемых электромеханических устройств электромагнитные устройства действуют непосредственно только на дугу и очень просты. Это всего лишь электромагнит, установленный на сва­ рочной головке, магнитное поле которого охватывает дугу. Пи­ тать магнит можно от сети переменного тока 50 гц. При сварке под флюсом низкоуглеродистой стали толщиной 11 мм с магнит­ ными колебаниями дуги глубина проплавлення уменьшается на 10—15%, а ширина шва возрастает на 20—25%. При этом ток сварки может быть увеличен на 100—300 а без изменения глу­ бины проплавлення. Отсюда следует, что поперечные электро­ магнитные колебания позволяют форсировать режимы сварки.

Все более широкое применение находят способы сварки с периодически изменяющимся током. Таких способов пять: им- пульсно-дуговая сварка, импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом, сварка модулированным током, сварка пульсирую-