CC BY
5
Секция
«СВАРКА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И РОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 621.791
ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКА ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ
А. С. Гуркина, Е. А. Васильева Научный руководитель - В. Я. Браверман
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: gurkina.99@list.ru
В данной статье рассматривается способ определения положения электрода при дуговой сварке. С целью исключения не проваренных участков из-за несовпадения положений электрода и стыка, используя характеристики электромагнитного поля для повышения точности системы.
Ключевые слова: автоматизация технологических процессов, сварка, дуговая сварка, электромагнитные датчики, феррозондовый датчик.
INVESTIGATION OF THE METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF THE ELECTRODE RELATIVE TO THE JOINT DURING ARC WELDING
A.S. Gurkina, E.A. Vasileva Scientific supervisor - V.Y. Braverman
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*E-mail: gurkina.99@list.ru
This article discusses a method for determining the position of the electrode during arc welding. In order to exclude untested areas due to the mismatch of the positions of the electrode and the joint, using the characteristics of the electromagnetic field to improve the accuracy of the system.
Keywords: automation of technological processes, welding, arc welding, electromagnetic sensors fluxgate sensor
Введение. Автоматизация технологических процессов является определяющим фактором повышения производительности труда и обеспечения высокого качества выпускаемой продукции. Технологические сварочные процессы (ТСП) занимают ведущее место во многих отраслях промышленности, в том числе и в ракетно-космическом производстве. Одной из задач, решаемых при разработке технологии сварки, является обеспечение точного позиционирования сварочного электрода по стыку свариваемых деталей [1]. Эта задача решается различными методами - ручным управлением с применением устройств наблюдения за процессом и автоматизированным или автоматическим с использованием оптических, телевизионных, электромагнитных и других методов измерения взаимного положения рабочего инструмента и стыка. Для повышения точности систем управления в качестве информации о взаимном положении РИ и стыка целесообразно использовать
Секция «Сварка летательных аппарате)]? и родственные технологии»
характеристики электромагнитного поля, сопутствующие технологическому процессу сварки. Такую возможность дает предлагаемый способ, сущность которого раскрывается в данной статье.
Сущность метода. [2] При отклонении РИ от стыка происходит перераспределение составляющих сварочного тока и, вызванных ими магнитных полей. При отклонении РИ от стыка происходит перераспределение составляющих сварочного тока и, вызванных ими, магнитных полей. Сварочный ток /св (рис.1) с помощью токосъемов разделяется на две составляющие 11 и /2. Если электрод расположен точно над стыком, то напряженности магнитных полей Н1 и Н2 (в том числе, их вертикальные составляющие Н1В и Н2В) равны по величине и направлены противоположно. Результирующее магнитное поле в этом случае определяется током электрода /св, а вектор напряженности этого поля Нсв расположен в горизонтальной плоскости (рис.1,а). При отклонении электрода от стыка на пути составляющей /2 сварочного тока /св от электрода до токосъема оказывается заваренный участок, и напряженность магнитного поля, вызванного током /2 изменится на величину ДН2, обусловленную прохождением тока /2 по этому участку. Результирующее магнитное поле определяется вертикальной составляющей напряженности ДН2 (рис.1,б). При отклонении РИ в противоположную сторону изменяется знак ДН. Таким образом, вертикальная составляющая магнитного поля несет информацию о положении РИ относительно стыка.
---1 р
Источник сварочного тока
/О/
5)
Л
Рис. 1. Схема возникновения вертикальных составляющих магнитного поля напряженностью ДН1 и ДН2 над заваренным участком от составляющих тока II и 12
/г,-о
а)
I
Рис. 2. Картина распределения магнитных полей. а - смещение электрода отсутствует; б - электрод смещен относительно стыка на 0,5 мм
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
На рисунке 2 приведены результаты расчета магнитных полей при сварке деталей из материала АМг-6 толщиной 5 = 10 мм при 1св = 300А и скорости сварки Р"св=0,2 см/сек. Видно, что при отсутствии смещения РИ распределение составляющих сварочного тока 11 и 12 симметрично относительно линии стыка (рис. 2, а). При отклонении РИ от стыка симметрия нарушается (рис. 2, б), и часть тока детали, от которой отклоняется РИ, проходит через заваренный участок. Симметрия нарушается тем сильнее, чем больше отклонение РИ. В результате нарушения равенства токов 11 и 12, появляется вертикальная составляющая магнитного поля И2, значение которой зависит от величины смещения РИ от стыка.
Расчеты свидетельствуют о том, что вертикальная составляющая магнитного поля от составляющих сварочного тока несет информацию о положении РИ относительно стыка.
В качестве датчика магнитного поля (датчика положения РИ относительно стыка) можно использовать дифференциальный феррозонд [3] жестко связанный с РИ. Амплитуда выходного сигнала феррозонда пропорциональна отклонению, а фаза его определяет направление отклонения РИ.
Выводы.
1. Результаты исследований свидетельствуют о возможности определения положения РИ по величине и направлению вертикальной составляющей магнитного поля составляющих сварочного тока.
2. Установка датчика на некотором расстоянии от РИ не приводит к методической ошибке, так как И возникает при отклонении РИ от стыка (отклонение сварочной ванны от стыка).
Библиографические ссылки
1. Гладков Э. Управление процессами и оборудованием при сварке. М. : Издательский центр «Академия», 2006. 432с
2. Котова В. Исследование околодугового пространства для создания датчика положения стыка, Л. : «Сварочное производство», 1975.
3. Афанасьев Ю. Феррозонды, Л. : «Энергия», 1969.
© Гуркина А.С., Васильева Е. А., 2022
