Лабораторная работа № 1. Измерение и регистрация основных параметров режима сварки

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить особенности и овладеть методиками измерения и регистрации основных параметров режима контактной сварки.

1. Общие положения

1. Измеряемые параметры и особенности измерения

Основным условием стабильности процессов контактной сварки, как правило, является строгое соответствие параметров режима, установленных аппаратурой управления, параметрам, заданным по технологии. В технологической карте фиксируют основные параметры режима: сварочный ток, время его протекания (время сварки), усилие сжатия электродов.

В зависимости от толщины свариваемых деталей и фактических свойств материала режимы сварки изменяются в очень широких пределах. Сварочный ток изменяется не только по величине (обычно измеряется в кА), но и по форме импульса. Усилие сжатия электродов изменяется от десятков и сотен грамм при микросварке до сотен и десятков сотен килограммов при сварке изделий больших толщин. Время сварки может изменяться от миллисекунд до нескольких секунд. Основной особенностью сварочных процессов является их кратковременность, поэтому обычные измерительные приборы, как правило, не могут быть использованы.

Требования, предъявляемые к точности измерений параметров сварки, зависят от степени их влияния на прочность сварных соединений. В свою очередь, степень влияния параметров режима сварки на прочность зависит от значений самих параметров, толщины и свойств свариваемого металла, а также от многих других факторов. При этом следует учитывать, что чрезмерное повышение тре­бований, предъявляемых к точности измерительных приборов, приво­дит к значительному усложнению этих приборов, снижению их надеж­ности и повышению стоимости.

На основании результатов многочисленных исследовательских работ, а также производственного опыта считают, что в большинстве случаев точность измерения сва­рочного тока должна быть в пределах 3-4%. Точность измерения времени сварки может быть несколько ниже - 4-5%. Величина усилия сжатия электродов в меньшей степени влияет на качество соединения, поэ­тому точность измерения усилия может быть порядка 5-10%.

Важной особенностью контактной сварки также являются силь­ные переменные магнитные и электрические поля, вызываемые сварочным током во вторичном контуре, потоками рассеяния трансформатора и резкими изменениями напряжения при включении и выключении силовых вентилей в схемах преобразования и управления. Этими полями могут наводиться значительные э.д.с. от помех в измерительных цепях, которые способны искажать результаты измерений. Для защиты от помех используют, маг­нитные и электрические экраны, перевивают соединительные провода от датчиков к измерительным приборам, включают встречно компенси­рующие катушки, а также применяют ряд других специальных мер.

1.1.2. Измерение и регистрация сварочного тока

Контактная сварка является процессом, в котором плавление металла происходит за счет теплового действия тока, протекающего через зону сварки. При сварке на машинах переменного тока его тепловое действие оценивается по действующему значению, а для машин с униполярным импульсом - по его амплитудному значению (рис. 1.1).

В современных машинах переменного тока для плавного его изменения применяется фазовое регулирование (регулятор «Нагрев»), су­щественно изменяющее синусоидальную форму сварочного тока. Кратковременность включения тока, большая величина и несинусоидальная форма импульса делают невозможным использование стандартных приборов для его измерения. Для этих целей применяют специальные приборы типа АСУ-1М, ДСТ-2М (в совокупности с осциллографом), ИТ-02, ИТ-03, ИТ-80 и другие. Основные технические характеристики некоторых приборов приведены в табл. 1.1.

Рис. 1.1. Формы импульсов сварочных токов различных типов

контактных машин: а, б - переменного тока; в, г - низкочастотных;

д – конденсаторных; е - низкочастотных шовных

Прибор АСУ-1М (рис. 1.2,а,б) используют для периодического измерения сварочного тока. Для этого датчик 1, который представ­ляет собой тороидальную катушку с большим количеством витков, на­девают на токоведущий элемент сварочной машины 2 (консоль или электрододержатель). Тороидальная форма катушки позволяет полу­чить сигнал напряжения, величина которого не зависит от места расположения катушки в контуре машины. Датчик 1 является измерительным трансформатором без железного магнитопровода, в котором роль первичной обмотки выполняет токоведущий элемент машины, а вторичной - тороидальная катушка.

При измерении действующего значения тока I_Д ключ 9 разомкнут. Значение переменного тока за полупериод определяется выражением

. (1.1)

Измерение тока осуществляется следующим образом. На клеммах датчика 1 возникает напряже­ние u₁, пропорциональное скорости изменения магнитного потока или сварочного тока

. (1.2)

Таблица 1.1