Измерение интервалов цикла точечной и шовной сварки

Эти измерения выполняют так же, как измерения  и , на основании исследования сигналов, пропорциональных фактическому значению параметров процесса, так как результаты измерений команд из системы управления сварочной машины не отражают точность их исполнения. Стремление исключить несущественные подробности из информации заставляет иногда задать условные границы контролируемым интервалам цикла.

Фактическое время  действия тока однофазных машин равно заданному  лишь в единственном случае, тогда ток имеет форму синусоиды (,  рис. 1, а). Изменение угла включения вентилей вызывает уменьшение . В связи с тем, что при продолжительности действия тока большей 0,04 сек измеряется действующее значение тока, условно принято считать, что при любом угле включения (рис. 1, а)  равно  т.е. равно .

Рис. 1. Измерение времени действия тока :

а — на однофазной машине;

б — на низкочастотной машине;

в — на конденсаторной машине;

г — на однофазной машине при сварке одним полупериодом тока

Фактическое время  действия тока низкочастотной машины (рис. 1, б) значительно больше времени, заданного системой управления .

Время  от начала действия тока до момента, когда он достигает максимального значения, меньше . Условно считают, что , если фактическая разница не превышает длительности включения одного вентиля (игнитрона), т.е. для схемы однополупериодного трехфазного выпрямления 0,006 сек, а для схемы двухполупериодного выпрямления 0,003 сек.

В ряде случаев, например, как показано на рис. 1, б, такое условное определение недостаточно обоснованно. Если принять допустимым отклонение по времени 5%, то . Следовательно, в данном случае необходимо измерять фактическое значение . На низкочастотных машинах, ввиду отсутствия средств управления с требуемой точностью, применяют мягкие режимы сварки, при которых разница  и принятое условное тождество достаточно обоснованно. На этих режимах сварки не имеет существенного значения и продолжительность снижения тока от максимума до нуля, так как его величина не влияет на размеры  и . Поэтому разность  практически не регламентируется и не контролируется.

В тех случаях, когда время снижения тока принципиально важно с точки зрения качества соединения, снижение тока делают управляемым, а его длительность контролируют и регламентируют как параметр .

Как показывают эксперименты, при достаточно коротком времени импульса тока, например, при сварке ил конденсаторных машинах, формирование расплавленной зоны заканчивается несколько позже «вершины» импульса тока. К сожалению, данная точка на кривой импульса тока не имеет характерных признаков. Поэтому при измерении длительности импульса тока конденсаторной машины измеряют и контролируют фактическое время действии тока  и время от начала импульса до максимума тока  (рис. 1, в). При измерении времени действия токи при сварке одним полупериодом на однофазных машшпи целесообразно применять аналогичную методику, измерять фактическое время импульса  и время от начала тока до максимума  (рис. 1, г).

Несколько условно фиксируется исполнение команды включения . Команда считается выполненной, если это усилие достигло уровня 2/3 от установившегося значения. Таким образом, параметр  при контроле определяет положение данной точки на кривой усилия по отношению к фактическому началу действия тока. В то же время необходимо учитывать, что в применяемых программирующих устройствах ручками управления задается лишь условное качало тока (команда на включение тока) и условная точка приложения  (команда на включение ).

Фактическое исполнение команды на включение тока зависит от угла включения вентилей, а фактическое исполнение команды на включение  зависит от быстродействия всей системы управления . Обычно используется такая цепь: тиратрон, реле, клапан, «хлопушка» диафрагма (цилиндр), ползун. Наиболее инерционным элементом являются последние звенья: клапан, «хлопушка», диафрагма (цилиндр), ползун.

На рис. 2 показано запаздывание этой системы на этапе катушка клапана — электроды.

Рис. 2. Запаздывание в срабатывании исполнительных элементов системы управления  ( — напряжение питания катушки клапана)

В связи с многообразием возможных ситуаций, при которых ток и усилие различны по длительности действия, величине, взаимному «расположению» во времени и закону изменения, существуют определенные трудности разработке и изготовлении специализированной аппаратуры, обеспечивающей контроль фактических интервалов цикла и автоматическое определение их границ в основе формальной логики. Например, интервал  тока конденсаторной машины легко опознать по изменению полярности сигнала, пропорционального скорости изменения тока. В то же время на основании этого признака трудно опознать такой же интервал на низкочастотной машине, удобнее пользоваться числом включений игнитронов. На конденсаторной машине целесообразнее измерить длительность в долях секунды.

В связи с этим как в исследовательских работах, так и в условиях производства контроль интервалов цикла осуществляется в основном путем визуального наблюдения сигналов, пропорциональных исследуемым параметрам им электронном или шлейфовом осциллографе (в записи на пленку). Наиболее распространены магнитоэлектрические осциллографы МПО-2, Н102, Н105 и электронные ЭНО-1, Cl-4, С1-19, С1-18. Осциллограф Н105 позволяет записывать сигнал на фотобумагу (типа УФ), не требующую затемнения и химической обработки. Указанные электронные осциллографы являются низкочастотными с трубкой длительного просвечивания. Для вертикального отклонения луча во всех приборах применяется усилитель постоянного тока. Осциллограф С1-18 — двухлучевой, его применение особенно целесообразно для контроля параметра , так как одновременно могут быть развернуты во времени оба сигнала тока и усилия.

Для совместного исследования двух параметров на однолучевом осциллографе можно применять коммутатор К-63 либо использовать некоторые приемы. Например, оба источника сигналов включить последовательно или осуществить запуск внешней развертки осциллографа сигналом тока, а на вертикальные пластины подан, сигнал усилия. Момент приложения  можно измерить по числу световых временных меток от начала развертки до соответствующего возрастания сигнала пропорции нального . Световую отметку в момент исполнения команды  можно создать, использовав сигнал с контактного датчика, работающего с пружиной в приводе усилия машины. Для этого датчик настраивают на замыкание контакта лишь по достижению . Небольшой сигнал положительной полярности, например от батареи, подается через контакт датчика на пластины внешней модуляции трубки осциллографа. В момент замыкания контакта на экране осциллографа будет яркая вспышка луча. Запуск осциллографа при этом может осуществляться от усилителя вертикального отклонения, на вход которой подается сигнал тока.

Измерение  возможно также на однолучевом осциллографе (С1-4, С1-19Б и т.п.) с использованием схемы, приведенной на рис. 3. На вход осциллографа подаете сигнал  с датчика усиления ДУ-69. Запуск ждущей развертки осциллографа происходит от внешнего сигнал при срабатывании магнитоуправляемого контакта МУК практически в момент включения тока. По числу полупериодов от начала развертки до начала нарастания  определяют .

Рис. 3. Контроль приложения ковочного усилия:

а — электрическая схема;

б — графики тока и усилия;

в — кривая, наблюдаемая на экране осциллографа

Недостатком способа измерений с помощью осциллографа является необходимость считать число отметок времени. Поэтому в тех случаях, когда определение границ контролируемого интервала на основании формальных ризнаков не вызывает затруднений, применяют приборы более наглядной системой отсчета.

На рис. 4 показан серийно выпускаемый приор СИ-2. Его основу составляет декатронный счетчик импульсов. Тактовые импульсы счета формируется либо из полуволн напряжения сети, от которой питается счетчик, либо из полуволн сигнала пропорционального току однофазной машины, если контролируется длительность тока машин именно такого типа. Для этого в комплект прибора включен датчик, аналогичный магнитному поясу (рис. 4, б). Сигнал датчика интегрируется и преобразуется в счетные импульсы усилителем-ограничителем и дифференцирующей цепочкой. В исходное состояние счетчик останавливается вручную кнопкой «Сброс». По истечении времени действия тока отсчет снимается по светящимся катодам декатронов. В приборе имеется достаточно быстродействующая электромеханическая система, выполненная на базе поляризованного реле, которая позволяет достаточной точностью контролировать «длинные» импульсы тока низкочастотных машин и машин с выпрямлением во вторичном контуре. Реле срабатывает под действием сигнала с датчика (рис. 4, б) и включает импульсы, формированные из полуволн сети на вход прибора.

Рис. 4. Прибор СИ-2 (а) и расположение датчика прибора во время измерений (б)

Известны единичные образцы приборов, изготовленные основе других элементов. Например, прибор РВС-1 построен на базе лампы с холодным катодом MTX 90. По принципу действия прибор РВС-1 практически подобен прибору СИ-2.

Прибор СИ-2, кроме основного назначения — контроля выходных параметров сварочных машин, можно использовать и для контроля цепей управления. Тактовые импульсы на счетный вход могут включаться системой свободных контактов реле, принадлежащих шкафу управления сварочной машины. Для запуска счетчика можно применять импульсы, сформированные с помощью магнит управляемого контакта (МУК), расположенного во вторичном контуре. МУК отличается высоким быстродействием и «успевает» сработать от каждого полупериода тока однофазной машины. МУК и электроконтактный датчик в комплекте с прибором СИ-2 могут быть пользованы для контроля момента приложения . Для этого импульсы напряжений, известной частоты (50 Гц) включают магнитоуправляемым контактом, а выключат электроконтактным датчиком, настроенным на размыкание по достижении .

Для этих же целей используют и некоторые электромеханические счетчики, например ПВ-52 или электросекундомер ЭС-54. Вероятность ошибок в случае применения электромеханических приборов значительно больше.