- •2 Дугове зварювання .......................................................................... 109
- •3 Електрошлакове зварювання ........................................... 231
- •4 Електронно-променеве зварювання ................................................... 296
- •6 Гнучка автоматизація і промислові роботи .................................. 507
- •1 Елементи теорії автоматичного регулювання
- •1.1 Загальні поняття і визначення
- •1.1.1 Основні властивості регульованого
- •1.2 Передавальні функції і частотні характерстіки
- •1.2.1 Передавальні функції
- •1.2.2 Амплітудно – фазові характеристики
- •1.3 Динамічні ланки систем автоматичного регулювання
- •1.3.1 Підсилювальна ланка
- •1.3.2 Стійка аперіодична ланка першого порядку
- •1.3.3 Нестійка аперіодична ланка першого порядку
- •1.3.4 Стійка коливальна ланка
- •1.3.5 Диференціююча ланка першого порядку
- •1.3.6 Інтегруюча ланка
- •1.3.7 Ланка запізнення
- •1.4 Стійкість автоматичних систем керування Поняття про стійкість систем автоматичного регулювання
- •1.4.1 Критерій стійкості Гурвіца
- •1.4.2 Критерій Найквіста-Михайлова
- •1.4.3 Елементи аналізу якості процесу регулювання
- •1.5 Загальні питання автоматизації зварювальних процесів і установок
- •1.5.1 Автоматизація зварювальних процесів і комплексна автоматизація зварювального виробництва
- •1.5.2 Об'єкти автоматичного керування при зварюванні
- •1.5.3 Системи керування варювальними процесами і установками
- •1.5.4 Технічні засоби систем автоматичного керування
- •2 Дугове зварювання
- •2.1. Характеристика об'єкта керування
- •2.2 Програмне керування зварювальними циклами
- •2.3 Автоматичні регулятори напруги і струму дуги
- •2.4. Системи автоматичного регулювання вильоту електрода
- •2.5 Основи методики вибору автоматичних регуляторів дуги за заданими показниками якості зварного шва
- •2.6 Керування плавленням і перенесенням електродного металу
- •2.7 Керування параметрами поперечного перерізу швів
- •2.8 Системи магнітного керування формуванням і кристалізацією зварних швів
- •2.9 Автоматизація керування положенням зварювального пальника при зварюванні і наплавленні
- •2.10 Універсальні та спеціалізовані зварювальні автомати
- •2.11 Автоматизовані складально-зварювальні установки і верстати
- •— Кондуктор «супутник»;
- •— Обертач
- •3 Електрошлакове зварювання
- •3.1 Електрошлаковий процес як об'єкт керування. Класифікація систем автоматичного регулювання
- •3.2. Системи регулювання струму і напруги
- •3.3 Регулювання рівнів металевої та шлакової ванн
- •3.4 Дозування компонента шлаку при електрошлаковому зварюванні протяжних швів
- •3.5 Основні тенденції розвитку сак ешз
- •3.6 Автоматизовані системи керування технологічним процесом електрошлакового зварювання
- •4 Електронно-променеве зварювання
- •4.1 Характеристика об'єкта керування
- •4.2 Вимоги до властивостей локальних регуляторів параметрів режиму
- •4.3 Локальні регулятори параметрів режиму
- •4.4 Програмне керування параметрами режиму епз
- •4.5 Автоматичне керування якістю зварного шва
- •4.6 Системи наведення і автоматичного напрямлення електронного променя по стику зварюваних кромок
- •4.7 Застосування еом для керування процесом епз
- •5 Керування процесами контактного зварювання і зварювання тиском
- •5.1 Контактне точкове (шовне) зварювання як об'єкт автоматичного керування
- •5.2 Типові структури та основні пристрої систем автоматичного керування процесом 1 машинами точкового і шовного зварювання
- •5.3 Типові регулятори циклів зварювання
- •5.4 Автоматичне регулювання параметрів точкового та шовного зварювання
- •5.5 Контроль і керування процесами зварювання за математичними моделями
- •5.6 Інформаційно-вимірювальні та діагностичні системи
- •5.7 Системи керування процесами точкового і шовного зварювання на однокристальних мікроЕом
- •5.8 Особливості автоматичного керування контактним мікрозварюванням
- •5.9 Керування контактним стиковим зварюванням
- •5.10 Автоматизація процесів термообробки з'єднань при стиковому контактному зварюванні
- •5.11 Автоматизація дифузійно–вакуумного зварювання
- •5.12 Автоматизація процесів високочастотного зварювання
- •5.13 Автоматизація зварювання тертям
- •6 Гнучка автоматизація і промислові роботи
- •6.1 Суть, методи і засоби гнучкої автоматизації зварювального виробництва
- •6.2 Маніпулятори зварювального інструменту і виробу з програмним керуванням
- •6.3 Числове програмне керування (чпк) складально-зварювальним устаткуванням і зварювальними роботами
- •Перелік використаних джерел
- •Додатки
3.6 Автоматизовані системи керування технологічним процесом електрошлакового зварювання
(АСК ТП ЕШЗ)
Сучасна технічна оснащеність ЕШЗ така, що дає змогу розв'язувати практично будь-які завдання промисловості на найвищому технічному рівні, до того ж ефективність застосування ЕШЗ значною мірою залежить від правильного вибору зварювального обладнання, рівня його автоматизації і керування, раціонального розв'язування питань технології і техніки зварювання за усієї багатоманітності застосовуваних схемних і конструктивних рішень апаратів для ЕШЗ.
Під час зварювання великих перерізів відповідальних виробів різко зростає складність гарантованого забезпечення якісного здійснення зварювального процесу внаслідок багатоманітності контрольованих і регульованих параметрів і ускладнення функцій операторів-зварювальників. Тому першочерговим завданням поліпшення якості, підвищення ефективності процесу ЕШЗ і розширення областей його застосування є стрімке підвищення рівня його автоматизації, створення якісно нових технічних засобів керування процесом на сучасній елементній базі із застосуванням обчислювальної техніки. У цьому випадку основні функції контролю і керування процесом реалізує автоматизована система керування технологічним процесом (АСК ТП ЕШЗ).
На першому етапі створення АСК ТП ЕШЗ найдоцільніше використати локальні інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) нижнього рівня для кожної із зварювальних установок, які здатні обробляти дані, здобуті у режимі діалога з оператором, і реєструвати результати на цифродрукувальному пристрої у реальному масштабі часу, а також аналізувати і підтримувати якість зварного з 'єднання за заданими і реальними параметрами (рис. 3.36).
Інформаційно-вимірювальні системи параметрів процесу електрошлакового зварювання. ІЕЗ ім. Є. О. Патона розробив локальну ІВС зразка СУ-266 на інтегральних мікросхемах серії 145 для контролю параметрів процесів електрошлакового зварювання і наплавлення, яка працює у комплексі із серійними вимірювальними пере-
1 – датчик теплового потоку; 2 — датчик рівня рідкого металу; 3 — формуючий повзун; 4 — зварний шов; 5 — шлакова ванна; 6 — електродний дріт; ЗТ — зварювальний трансформатор; Д — дозатор шлаку; ТС — трансформатор струму; ТГ — тахогенератори; ДТШ, ДТ — датчики температури шва і повзуна відповідно; ДЗ — датчик зазора; ПІ, П2— приводи подавання дроту і формуючого повзуна відповідно;
ВП — вимірювальний перетворювач
Рисунок 3.36 – Схема інформаційних потоків у ІВС СУ-266
творювачами зразків Е824, Е825, Е846, електрокерованою друкарською машинкою ЕКМ-23 і дефектопозначувачем зразка НК110. ІВС виконує такі функції: автоматично вводить інформацію від датчиків параметрів процесу ЕШЗ; програмує кількість опитуваних датчиків від 1 до 7; автоматично комутує опитувані датчики; вводить інформацію у синхронному і асинхронному режимах; здійснює допусковий контроль введеної інформації за заданими у пам'яті допусковими значеннями та індицирує відхилення контрольованих параметрів процесу від допускових значень Із виведенням на цифродрук; обробляє інформацію, що надходить, за запрограмованою математичною моделлю для прогнозування стану досліджуваного процесу; відзначає за допомогою дефектопозначувача ділянки виробу, зварені з відхиленнями режиму.
Структура ІВС СК-266 наведена на рисунку 3.37. Систему готують до роботи у такому порядку:
Вводять до пам'яті ЕОМ програму потрібних обчислень.
За допомогою клавіатур ЕОМ набирають число, що відповідає умовному коду програми зварювання.
3. Уводять до пам'яті ЕОМ допускові значення для контролю вхідної інформації (нижні і верхні рівні).
4. Уводять код цифродруку. Після виконання зазначених операцій система готова до роботи. Натисканням клавіші «Пуск» система переводиться у режим вимірювання. Інтерфейс, розміщений на платі ЕОМ, приймає з регістру пам'яті ЕОМ дані про процес зварювання і видає код, що відповідає номеру опитуваного каналу.
Рисунку 3.37 – Структура ІВС типу СУ-266
Вхідна
аналогова інформація надходить на
вхід аналого-цифрового перетворювача
(АЦП),
із
виходу якого результат вимірювання у
вигляді
12-розрядного двійково-десяткового коду
вводиться в інтерфейс,
де може бути проаналізований на нижній
і верхній допуск, уведений
до пам'яті ЕОМ разом із вхідною інформацією.
Вихід інформації
за межі допусків буде індицируватися
відповідними розрядами
індикатора відхилень, при цьому інтерфейс
видає команду до
схеми керування роботою дефектопозначувача.
Входи інтерфейса під'єднуються також через схему збігів до первинних перетворювачів, які видають інформацію у двійково-десятковому коді і розміщуються на, платі керування. Ці первинні перетворювачі являють собою цифровий годинник і лічильник номера каналу додаткового комутатора. Далі інформація вводиться до ЕОМ для обчислення за алгоритмом, який зберігається у програмній частині пам'яті. За ознаку готовності завдання інтерфейс приймає з ЕОМ через регістр пам'яті результат обчислень і видає його на транскриптор, який виводить вміст операційних регістрів на цифровий друкуючий (реєструючий) пристрій (ЦДП) зразка ЕКМ-23. Результат обробки індицирується на цифровому табло. Скеровуючим сигналом для запуску транскриптора є код номера пристрою, заданий у програмі виконання процесу зварювання. Подавши сигнал пуску, інтерфейс аналізує готовність транскриптора і за підтвердженням готовності видає результат обробки вхідної інформації. Інформація зберігається на вихідних шинах до зняття сигналу готовності. Закінчивши видавання результатів, система переходить у режим чекання сигналу «Пуск».
Під
час тривалого протікання процесу система
видає надлишкову інформацію
за безперервного друку на ЦДП,
що
ускладнює технологам
дальшу обробку результатів вимірювань.
У зв'язку з цим внутрішні
зв'язки системи організовані так, щоб
видавання інформації
1,2 — зварювальні трансформатор і апарат відповідно; 3 — виріб; 4 — привод обертання виробу; 5 — тахогенератор; 6 — ЦДП; 7 — дефектопозначувач; 8 — ІВС СУ-266; 9 — вимірювальні перетворювачі Рисунок 3.38 – Функціональна схема трифазної установки для ЕШЗ, обладнаної ІВС СУ-266
для друку відбувалося лише при виході за межі допусків контрольованих параметрів (порушеннях режиму) чи за викликом оператора у будь-який поточний момент часу. Застосування ІВС на установках для зварювання великогабаритних виробів штампової оснастки плавкими мундштуками з багатьма електродними дротами за трифазною схемою з дублюванням, які подаються кількома приводами подавання, вимагає істотного розширення функціональних можливостей системи щодо числа контрольованих параметрів. Для цього до схеми ІВС введено додаткові комутатори, які дають змогу здійснювати одночасний контроль до 30 параметрів процесу. Для контролю тривалих процесів ЕШЗ і наплавлення (24—50 год.) за нормального протікання їх без виходу за поля допусків роботу системи організовано так, щоб виведення на ЦДП усіх вимірювальних параметрів процесу у реальному масштабі часу проводилося автоматично, без участі оператора, через визначений інтервал часу (10; 20; 30 хв), який обирається заздалегідь за рішенням технолога.
На
рисунку 3.38 наведено структурну схему
трифазної триелектродної установки
для ЕШЗ кільцевих швів, обладнаної ІВС
СК-266 для контролю
семи основних параметрів процесу ЕШЗ:
струму
,
напруги
Ul
—
U3
кожного
електрода і швидкості обертання виробу.
Досвід промислового застосування локальних ІВС для контролю найважливіших параметрів процесу ЕШЗ показав, що вони дають змогу створити основу для статистичного аналізу процесу зварювання, підвищити технологічну дисципліну і культуру виробництва, автоматизувати контроль за процесом і документування його параметрів.
Важливим моментом у техніці ЕШЗ є розробка оптимальної технології. Розроблювана технологія при цьому має бути якомога дешевшою, а витрати на її розробку — мінімальними.
Нині це завдання розв'язується виконанням великої кількості експериментальних зварювань, подеколи досить трудомістких і дорогих. За приклад може правити розробка технології ЕШЗ великовантажних виробів великих товщин (карти днищ еліпсоїдів, реакторів, компенсаторів тиску з легованих сталей завтовшки 190—350 мм, кільцеві шви завтовшки 150—500 мм тощо). Для відпрацювання технологій ЕШЗ зазначених виробів треба з дослідною метою зварити сотні швів. Оптимізація режимів ЕШЗ перебуває у прямій залежності від кількості дослідних зварювань. Оскільки збільшення цієї кількості з метою оптимізації режиму ЕШЗ пов'язане з великими матеріальними витратами, на практиці інститути і заводи, як правило, задовольняються певним рівнем відпрацювання технології, що забезпечує потрібну якість металу шва, закріплюють досягнутий результат відповідними технологічними інструкціями і стандартами, хоча цей варіант технології досить далекий від оптимального.
Однією з причин такого стану у техніці ЕШЗ є недостатній рівень автоматизації електрошлакового процесу.
Рівень автоматизації сучасного обладнання для ЕШЗ дає змогу керувати лише двома-трьома основними параметрами процесу. Найпоширенішим є керування процесом ЕШЗ за швидкістю подавання електродних дротів, напругою джерела живлення і швидкістю переміщення повзунів, що формують зварний шов. Тим часом, як показує сучасний рівень вимог до ЕШЗ, керувати треба не менш як 5—10 параметрами (струмом і напругою процесу, температурою шлакової металевої ванни, температурою охолодної води у ба маках, витратами розкислювачів та модифікаторів і легуючих, швидкістю зварювання, продуктивністю процесу тощо).
Головний недолік систем керування сучасними установками ЕШЗ— повна відсутність або слабкий взаємозв'язок між параметрами, які характеризують якість металу зварного шва, і керованими параметрами режиму зварювання. Використовувані керуючі пристрої (програ-матори; регулятори струму, напруги, потужності, швидкості подавання електродів — швидкості зварювання) мають жорсткий алгоритм функціонування і застосовуються в основному для стабілізації деяких параметрів режиму. Одночасно якість металу зварного шва під час ЕШЗ залежить від комплексу великої кількості взаємопов'язаних параметрів, більшість із яких не контролюється. Так, ступінь рафінування металу шва, крім енергетичних параметрів режиму, залежить від системи шлаку і флуктуації його хімічного складу у процесі ЕШЗ, інтенсивності розкислення розплаву під час зварювання, ступеня перегрівання розплаву тощо. Якість поверхні зварного шва в основному визначається разом із електричними параметрами режиму зварювання розподілом енергії на перерізі шва під час поперечних переміщень електрода, часом зупинки у крайніх положеннях, складом шлаку й інтенсивністю охолодження елементів формуючого шов пристрою.
Структура зварного шва залежить від форми і глибини металевої ванни, ширини проплавлення за наявного зазора тощо.
Під час ЕШЗ істотне значення має масштабний фактор, особливо при зварюванні протяжних швів. Технологія, розроблена для ЕШЗ швів одного розміру (перерізу) і довжини, часто виявляється непридатною або вимагає значного уточнення під час переходу на ЕШЗ іншого типорозміру виробу.
Під час розробки технології ЕШЗ надзвичайно важливо не лише правильно обрати режим зварювання, а й керувати його параметрами протягом усього часу зварювання. Це завдання через недостатній рівень розвитку автоматизації сучасних установок для ЕШЗ задовільно розв'язуватися не може.
Найбільші перспективи у вдосконаленні систем керування процесом ЕШЗ відкриває застосування обчислювальної техніки.
Дослідженнями, проведеними в ІЕЗ ім. Є. О. Патона АН України, закладено підґрунтя для створення нового покоління автоматизованих систем керування технологічними процесами ЕШЗ (АСК ТП ЕШЗ) і установок ЕШЗ на базі керуючих ЕОМ.
АСК ТП ЕШЗ повинна розв'язувати такі завдання: керування якісними характеристиками зварних з'єднань; керування переміщеннями кінематичних елементів устаткування (приводами подавання електродних дротів, переміщеннями апарата і формуючих башмаків, обертання виробу під час ЕШЗ кільцевих швів, перемиканням ступенів напруги); імітаційне моделювання процесу ЕШЗ з метою прогнозування значень основних характеристик процесу і доопрацювання технології до здійснення зварювання реальних вузлів.
До АСК ТП ЕШЗ ставляться такі вимоги:
Система повинна бути придатною до обслуговування всіх (принаймні основних) використовуваних нині способів електрошлакового-зварювання.
АСК повинна забезпечити роботу установки ЕШЗ принаймні у трьох режимах:
а) автоматичний режим, якщо команди ЕОМ виконуються автоматично без втручання оператора;
б) режим «порадник оператора», за якого рекомендації ЕОМ щодо керування процесом надходять на пульт оператора, який приймає остаточне рішення щодо їхнього виконання;
в) режим реєстрації і нагромадження у пам'яті ЕОМ інформації щодо протікання режиму зварювання.
Має бути забезпечена можливість здобуття у вигляді таблиць потрібної інформації про режим, у тому числі і задавальної характеристики виробу для ВТК.
Для оцінки ходу процесу ЕШЗ оператором АСК ТП ЕШЗ повинна відбивати всю потрібну інформацію на алфавітно-цифрових або графічних індикаторах (дисплеях).
5. Система повинна контролювати стан окремих елементів АСК (датчиків, ЕОМ тощо) і забезпечувати потрібний захист в аварійних ситуаціях.
6. Система повинна мати мінімальний набір пристроїв і бути доступною за своєю вартістю для комплектування не лише великих унікальних ЕШЗ (типу АШ 101), а й невеликих апаратів для ЕШЗ виробів у діапазоні товщин 100— 500 мм.
Рисунок 3.39 – Структура зв'язків у АСК ТП ЕШЗ
7. В основу конструкції системи має бути покладений модульний принцип (модулі швидкості переміщення електродів, напруги, модуляції енергії, дозування компонентів шлаку).Аналіз сучасних процесів електрошлакової технології показує, що на сучасному етапі АСК ТП ЕШЗ повинна бути у своїй основі людино-машиною (рисунок 3.39). На оператора покладаються функції логічної оцінки рекомендацій АСК, контролю стану АСК і процесу зварювання, а також активного втручання у процес керування у разі сумнівів щодо правильності рекомендацій ЕОМ, аварійної ситуації тощо.
На рисунку 3.40 наведено структурну схему АСК ТП ЕШЗ. Інформація про стан установки (режим зварювання) збирається групою датчиків ІВПС. Дані перетворюються і обробляються в КПС, на виході якої формуються керівні команди. Останні надходять до виконавчої підси-
КО — керований об'єкт (установка ЕШЗ); КПС — керована підсистема {ЕОМ + + ПЗО — пристрій зв'язку з об'єктом); ІВПС — інформаційно-вимірювальна підсистема; ПП (Д) — первинні перетворювачі (датчики); БВПД — блок вторинних перетворювачів вихідних даних; ВПС — виконавча підсистема (БПСК — блок перетворювачів сигналів-команд + BM — виконавчі механізми)
Рисунок 3.40 – Структурна схема АСК ТП ЕШЗ
Рисунок 3.41 – Структура АСК ТП ЕШЗ протяжних кільцевих швів
стеми, до функції якої належить відпрацювання керівних команд виконавчими механізмами.
Конфігурація АСК ТП ЕШЗ передбачає також локальні регулятори параметрів режиму (швидкості подавання електродів, напруги тощо). Тому до функції виконавчої підсистеми входить також стабілізація первісно встановленого базового режиму зварювання (рис 3 41)
Апаратний розподіл функцій АСК ТП ЕШЗ на керуючі і стабілізуючі дає змогу значно спростити вимоги до обчислювальних засобів КПС і алгоритму керування. За рахунок можливої зміни режиму роботи КПС, її структури і алгоритмічної оснащеності істотно розширюються функціональні можливості системи.
Алгоритм обчислень в АСК ТП ЕШЗ під час регулювання режиму у функції зварювального зазора. Розглянуті способи- і локальні засоби керування та контролю для установок ЕШЗ, які мають роздільні регульовані приводи подавання електродів і роздільно плавно-регульовані джерела живлення, дають змогу у комплексі забезпечити стабільність хімічного складу шлаку, постійність глибини проплавлення за оптимального коефіцієнта форми зварного шва і автоматичний контроль параметрів процесу. Проте такі системи не розв'язують головного завдання стабілізації основного технологічного параметру — швидкості зварювання за змінюваного у процесі ЕШЗ зварювального зазора.
Аналіз енергетичного балансу електрошлакового зварювання за нестабільного зазора показує, що для стабілізації швидкості зварю вання, проплавлення кромок і відповідно умов кристалізації металу шва треба регулювати основні енергетичні параметри процесу (струм і напругу)
1,2 — дослідні точки при 120 м/год, 600 А і 207 м/год, 890 А відповідно
Рисунок3.42 – Експерименталь-на залежність зварювального струму від швидкості подавання електрода (флюс АН-8, de = 3 мм)
залежно від змін площі поперечного перерізу зварювального зазора, виходячи з умов:
або
(3.3)
(3.4)
де
—
відповідно
швидкість подавання електрода,
зварювальний
струм, напруга зварювання, ширина зазора
і його переріз (за
одиницю взято номінальні значення
вказаних параметрів, які відповідають
заданому технологією режиму за
розрахункового значення зварювального
зазора bQ),
відносні
одиниці;
—
номінальні
параметри зварювального процесу
(швидкість подавання електрода,
м/год; струм, А; напруга, В, відповідно);
— мінімально
можлива напруга для процесу ЕШЗ;
—
відрізок, що
відкладається на осі
лінійної
залежності зварювального струму
від швидкості подавання електрода,
м/год;
—
зварювальний струм
при
(рисунок
З 42).
На
рисунку
3.43 наведені регулювальні криві для
струму і напруги
відповідно
до рівнянь (3.3)
і
(3.4). Із кривої З,
яка займає проміжне положення між
кривими
1 і
2,
видно,
що при збільшенні
зазора напругу зварювання слід зменшити,
а при звуженні
— збільшити. Проте межі регулювання
напруги зварювання обмежені
через втрати стійкості шлакового процесу
(1,5Uн
— збудження дуги;
0,5Uн
— режим короткого замикання), що позначено
на графіку штриховою лінією.
Розглянуті математичні залежності покладені в основу алгоритмів контролю, керування і побудови конфігурації АСК ГП ЕШЗ кільцевих і прямолінійних швів. Система виконана на базі керуючою обчислювального комплексу КОК-3, до якого входить мікроЕОМ,
1 — за абсолютно жорсткої зовнішньої характеристики зварювального джерела (L = 1); 2 — за сталості лінійної енергії (L =0); 3 — за сталості проплавлення кромок; А — точка номінального режиму (за розрахункового зазора bо)
Рисунок
3.43
–
Залежності регулювання струму
і напруги процесу ЕШЗ у
функції зварювального зазора
пристрій спряження з об'єктом, датчики, перетворювачі і цифродрукувальний пристрій (рисунок 3.44).
АСК здійснює пряме керування струмом і напругою процесу у функції зварювального зазора і стабілізацію лінійної швидкості зварювання, перерозподіл енергії джерел зварювального нагрівання у зоні зварювання для забезпечення постійності ширини проплавлення і коефіцієнта форми шва; дозування компонента шлаку для стабілізації його хімічного складу і електропровідності; автоматичний контроль і документування параметрів процесу для ВТК.
Рисунок 3.44 – Функціональна схема системи керування на базі мікроЕОМ
Алгоритм
обчислень у АСК ТП ЕШЗ під час регулювання
режиму у
функції зварювального зазора за
тривалості стаціонарного режиму 5—30
год розробляється, виходячи з таких
передумов: мета керування
— стабілізація швидкості зварювання
і проплавлення кромок в умовах
змінюваного зазора
шляхом
роздільного регулювання швидкості
подавання електродів
і
напруги процесу U3B.
Задана
технологічно швидкість зварювання
(3.5)
де
de
—
діаметр електрода, мм; п
—
кількість електродів; В
—
товщина
деталі, мм; а
—
підсилення шва, мм;
—
швидкість подавання одного
електрода, м/год;
—
початковий зазор, мм. Із
формули (3.5)
Для широко застосовуваного на практиці дроту 0 3 мм і опуклості шва а по 9 мм на бік формула спрощується:
(3.6)
За
формулою (3.6) обчислювальний пристрій
за введеними до нього
значеннями
визначає
.
За значеннями
і
(див.
рис. 3.42), що зберігаються в ПЗП ЕОМ, і
значеннями,
які вводяться до ЕОМ —
(задається технологом),
від
датчика
ширини зазора,
[розраховане за формулою (3.6)] здійснюється
розрахунок
і
за формулами (3.3), (3.4) —
і
U3B
для
кожного з поточних значень зазора
.
Поточні
значення
і
Uзв
у
вигляді аналогових сигналів через ПЗО
надходять відповідно на локальні
регулятори швидкості і напруги.
Вагова швидкість
г/год,
дозування компонента CaF2
обчислюється
за формулою
(3.7)
де hш — висота шлакової ванни, cm; g — густина шлаку, г/см3; k -вміст CaF2 у вихідному флюсі, %; vn -—вагова швидкість утрати CaF2, %/год.
Система керування автоматичним дозатором флюсу видає обчислену за формулою (3.7) дозу CaF2 через кожні 15 хв, забезпечуючи тим самим стабілізацію хімічного складу шлаку за всіма компонентами і його електропровідність.
До програми роботи АСК ТП ЕШЗ закладено можливість керування потужністю через лінійні синфазні зміни швидкостей подавання дротів і напруги джерел живлення у межах 10—30 % залежно
від товщини виробу в діапазоні 190—500 мм. Після наведення шлакової ванни і виходу на стаціонарний режим система може з метою стабілізації ширини проплавлення і коефіцієнта форми шва змінювати уставки регуляторів швидкостей подавання електродів і напруги залежно від змін зварювального зазора. Система здійснює також автоматичний контроль параметрів режиму (струмів, швидкостей подавання дротів і переміщення апарата, напруг тощо) і в разі потреби допусковий контроль із видаванням результатів на ЦДП через кожні 1—15 хв зварювання чи на запит оператора.
Оператор-зварювальник
працює із системою керування й в
діалоговому
режимі через клавіатуру ЦДП «Консул
260.1». Уся інформація
виводиться на цифродрук. Алгоритм роботи
системи передбачає мінімальну
участь оператора у процесі керування,
а саме: увести вихідні
дані (
),
bо,
дату,
час, номер виробу і креслення), а
також обрати періодичність виведення
даних на ЦДП (1; 5; 15 хв), після
чого система переходить на автоматичний
режим. Порівняна простота
апаратурної реалізації системи керування
підвищує надійність
експлуатації і спрощує її технічне
обслуговування, виключає суб'єктивні
помилки оператора під час керування
або на стадії задавання
параметрів зварювання, не вимагає
спеціальної підготовки оператора-зварювальника
в галузі обчислювальної техніки. Зразок
роздрукування
технологічного режиму зварювання.
Наступним етапом розвитку системи є створення математичних моделей прогнозування якісних характеристик зварного шва і алгоритмів керування початком і замиканням товстостінних кільцевих швів, що, в свою чергу, вимагає модернізації існуючих установок у частині обладнання їх комплексом електромеханічних пристроїв, які забезпечують автоматичне роздільне введення і виведення мундштуків із зварювального зазора, притиснення і відведення ведучих роликів, зміну відстані між мундштуками у зварювальному зазорі, а також застосування автоматичних регульованих приводів для кожного електрода і джерела живлення.
Контрольні питання до розділу 3.
Дайте характеристику електрошляхового процесу як об’єкту керування.
Дайте класифікацію САК електрошляховим зварюванням.
Дайте характеристику параметрів електрошляхового зварювання.
Які збурення діють на об’єкт керування (ЕШЗ)?
Які технічні засоби використовуються для регулювання технологічних параметрів ЕШЗ?
Від яких параметрів залежить зазор стику з’єднуваних деталей.
Які параметри характеризує осцилограма перехідних процесів ЕШЗ?
Як здійснюється регулювання рівня металевої ванни?
Як здійснюється регулювання рівня шлакової ванни?
З якою метою проводиться дозування компоненту шлаку при ЕШЗ.
Які вимоги ставляться до АСК ТП ЕШЗ?
