Устройство для регулирования процесса электронно-лучевой сварки
Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для автоматизации процесса электронно-лучевой сварки кольцевых швов. Сущность полезной модели заключается в том, что нарастание и спад тока луча регулируются в зависимости от углового положения деталей, которое определяется с помощью счетчика импульсов, подключенного к импульсному датчику скорости вращения детали. Кроме того, устройство позволяет регулировать скорость вращения детали относительно луча (скорость сварки), что обеспечивается блоком регулирования скорости вращения детали, причем скорость вращения отображается на блоке индикации. Параметры сварки (сварочный ток, углы нарастания и спада тока, скорость вращения детали) задаются оператором с помощью блока задания режима. Технический результат заключается в повышении качества сварки путем обеспечения воспроизводимости результатов технологического процесса, расширении диапазона регулирования параметров сварки, повышении информативности управления процессом для оператора, 3 ил.
Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для автоматизации процесса электронно-лучевой сварки при сварке кольцевых швов.
Наиболее близким к полезной модели аналогом (прототипом) является устройство для регулирования сварочного тока (RU, 824565 A1, опубл. 27.07.2000, кл. В23К 15/00), содержащее высоковольтный блок, подключенный к управляющему электроду электронной пушки, счетчик импульсов, выход которого соединен со входом схемы совпадения, стабилизатор тока, первый вход которого соединен с цепью отрицательной обратной связи.
В устройстве отсутствует возможность регулирования величины сварочного тока в зависимости от углового положения детали, не предусмотрено регулирование скорости вращения детали относительно луча (скорости сварки) и индикации упомянутых параметров.
Для получения качественного сварного соединения, необходим правильный выбор как энергетического, так и теплового режима сварки для обеспечения требуемой глубины и ширины сварного шва, и стабилизация указанных параметров. При сваривании деталей постоянной толщины это возможно за счет стабилизации ускоряющего напряжения электронной пушки и тока электронного пучка (луча). При сварке деталей трубчатой формы, необходимо также обеспечивать качественное перекрытие сварного шва. Это реализуется за счет плавного уменьшения тепловой мощности, вводимой в деталь. Для осуществления сварки мелкосерийных изделий (детали изготовлены из различных материалов, имеют различную толщину стенки и диаметр), необходимо варьирование основных параметров сварки и их регистрация. Мощность целесообразно регулировать за счет величины
тока луча, поскольку изменение ускоряющего напряжения приводит к значительному изменению глубины шва и нарушению фокусировки.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении качества сварки путем обеспечения воспроизводимости результатов технологического процесса, расширения диапазона регулирования параметров сварки, повышения информативности управления процессом для оператора.
Предложенное устройство обеспечивает регулирование режимов нарастания и спада тока луча при сварке кольцевых швов, причем скорость нарастания и спада тока зависит от скорости вращения детали, т.е. ток является функцией углового положения детали. Кроме того, устройство позволяет регулировать скорость вращения деталей и величину тока сварки (номинального тока) с индикацией этих параметров.
Технический результат обеспечивается тем, что в устройство для регулирования процесса электронно-лучевой сварки содержит высоковольтный блок, подключенный к управляющему электроду электронной пушки, счетчик импульсов, выход которого соединен с входом схемы совпадения, стабилизатор тока, первый вход которого соединен с цепью отрицательной обратной связи, импульсный датчик скорости вращения свариваемых деталей, электрический привод вращения деталей с блоком регулирования скорости вращения деталей, блок программного управления нарастанием и спадом тока, блок задания режима, цифро-аналоговый преобразователь, измеритель частоты, блок индикации и блок запуска, причем выход импульсного датчика скорости вращения деталей подключен к входу счетчика импульсов, первому входу блока программного управления нарастанием и спадом тока и входу измерителя частоты, выход схемы совпадения соединен со вторым входом блока программного управления нарастанием и спадом тока, первые три выхода блока задания режима соединены с третьим, четвертым и пятым входами блока программного управления нарастанием и спадом тока, четвертый выход
блока задания режима соединен с входом блока регулирования скорости вращения деталей, выход блока программного управления нарастанием и спадом тока соединен с входом цифро-аналогового преобразователя, выход цифро-аналогового преобразователя соединен со вторым входом стабилизатора тока, первый вход блока индикации соединен с цепью отрицательной обратно связи, второй вход блока индикации подключен к выходу измерителя частоты, а выход блока запуска соединен с шестым входом блока программного управления нарастанием и спадом тока.
Конструкция и работа устройства для регулирования процесса электронно-лучевой сварки поясняется чертежами, где:
Фиг.1 Функциональная схема устройства для регулирования процесса электронно-лучевой сварки;
Фиг.2 Блок-схема, иллюстрирующая принцип работы блока программного управления нарастанием и спадом тока;
Фиг.3 График зависимости тока луча от угла поворота детали.
Устройство содержит высоковольтный блок 1, подключенный к управляющему электроду электронной пушки 2, стабилизатор тока 3, первый вход которого соединен с цепью отрицательной обратной связи, где датчик обратной связи 4 включен в цепь высоковольтного источника питания электронной пушки, блок регулирования скорости вращения деталей 5, подключенный к электрическому приводу вращения деталей, импульсный датчик скорости вращения свариваемых деталей 6, счетчик 7, измеритель частоты 8, схему совпадения 9, блок программного управления нарастанием и спадом тока 10, блок задания режима 11, цифро-аналоговый преобразователь 12, блок индикации 13, и блок запуска 14, причем выход импульсного датчика скорости вращения деталей 6 подключен к первому входу счетчика импульсов 7, первому входу блока программного управления нарастанием и спадом тока 10 и входу измерителя частоты 8, выход схемы совпадения 9 соединен со вторым входом блока программного управления нарастанием и спадом тока 10, первые три выхода блока задания режима 11
соединены с третьим, четвертым и пятым входами блока программного управления нарастанием и спадом тока 10, четвертый выход блока задания режима 11 соединен с входом блока регулирования скорости вращения деталей 5, выход блока программного управления нарастанием и спадом тока 10 соединен с входом цифро-аналогового преобразователя 12, выход цифро-аналогового преобразователя соединен 12 со вторым входом стабилизатора тока 3, первый вход блока индикации 13 соединен с цепью отрицательной обратной связи, а второй вход блока индикации подключен к выходу измерителя частоты 8.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ток луча равен нулю, электронная пушка заперта. С помощью блока задания режима 11 оператор задает скорость вращения детали. Деталь вращается, импульсы с датчика 6 поступают на вход измерителя частоты 8, который выдает сигнал, пропорциональный скорости вращения детали в блок индикации 13, отображающий величину скорости вращения детали. После этого оператор с помощью блока 11 устанавливает величину номинального тока сварки Iном, угла нарастания тока 
, и угла спада тока 
. Эти параметры задаются в виде двоичных кодов, причем параметры и задаются в виде чисел К и К обратнопропорциональных величине соотвествующих углов. Далее с блока запуска 14 на блок 10 подается управляющий сигнал, переводящий устройство в режим сварки.
Блок программного управления нарастанием и спадом тока 10 выполнен на базе цифровых логических микросхем, осуществляющих операции суммирования, сравнения, вычитания и умножения.
Блок 10 производит пошаговое суммирование по тактовым импульсам, поступающим с импульсного датчика 6. Суммирование начинается с нуля и заканчивается заданным нерегулируемым значением. На каждом шаге к результату предыдущего суммирования прибавляется число К. Результат суммирования на каждом шаге умножается на величину тока Iном, и поступает на вход преобразователя 12 преобразующего двоичный код в
аналоговый сигнал, поступающий на второй (управляющий) вход стабилизатора тока 3, изменяя величину тока луча. После достижения суммой заданного значения, ток луча достигает величины Iном , суммирование прекращается, а со второго выхода блока 10 подается импульс, переводящий счетчик 7 в режим счета. Блок 10 переходит в статическое состояние. Счетчик 7 работает в суммирующем режиме, прибавляя по единице на каждый тактовый импульс с датчика 6. Результат суммирования поступает на вход схемы совпадения 9, настроенной таким образом, что после совершения деталью полного оборота (360°), с ее выхода подается управляющий импульс в блок 10, переводящий блок в режим вычитания. Вычитание начинается с заданного нерегулируемого значения, и заканчивается нулем. На каждом шаге из результата предыдущего шага вычитается число К. Результат вычитания на каждом шаге умножается на величину тока Iном, и поступает на вход преобразователя 12 преобразующего двоичный код в аналоговый сигнал, поступающий на второй (управляющий) вход стабилизатора тока 3, изменяя величину тока луча. После уменьшения тока до нулевого значения, блок 10 блокируется, и устройство переходит в статическое состояние.
Более детально принцип действия блока управления нарастанием и спадом тока в режимах нарастания и спада приведен на Фиг.2 в виде блок-схем программы. Заданный номинальный ток луча представлен в виде переменной Iном , текущий результат суммирования (вычитания) представляется в виде переменной N, текущее значение тока луча - в виде переменной I, заданное максимальное значение суммирования (вычитания) - Nном, число, определяемое углом нарастания тока - К, число, определяемое углом спада тока - К. Программа работает по тактовым импульсам, поступающим с импульсного датчика вращения деталей.
Устройство для регулирования процесса электронно-лучевой сварки, содержащее высоковольтный блок, подключенный к управляющему электроду электронной пушки, счетчик импульсов, выход которого соединен с входом схемы совпадения, стабилизатор тока, первый вход которого соединен с цепью отрицательной обратной связи, отличающееся тем, что в устройство введены импульсный датчик скорости вращения свариваемых деталей, электрический привод вращения деталей с блоком регулирования скорости вращения деталей, блок программного управления нарастанием и спадом тока, блок задания режима, цифроаналоговый преобразователь, измеритель частоты, блок индикации и блок запуска, причем выход импульсного датчика скорости вращения деталей подключен к входу счетчика импульсов, первому входу блока программного управления нарастанием и спадом тока и входу измерителя частоты, выход схемы совпадения соединен со вторым входом блока программного управления нарастанием и спадом тока, первые три выхода блока задания режима соединены с третьим, четвертым и пятым входами блока программного управления нарастанием и спадом тока, четвертый выход блока задания режима соединен с входом блока регулирования скорости вращения деталей, выход блока программного управления нарастанием и спадом тока соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом стабилизатора тока, первый вход блока индикации соединен с цепью отрицательной обратной связи, второй вход блока индикации подключен к выходу измерителя частоты, а выход блока запуска соединен с шестым входом блока программного управления нарастанием и спадом тока.
