Claims (1)
где q - плотность теплового потока; QO - максимальное значение теплового потока, достигаемое в центре п тна-нагрева; г - текущее значение радиуса п тна нагрева; М - коэффициент сосредоточенности теплоисточника. При сварке тонкостенных изделий показатели сварного шва определ ютс как величиной интегрального теплового потока, так и его локальными характеристиками, в частности величиной софедоточенности М, котора при заданном законе распределени определ ет диаметр п тна нагрева. Следует отметить, что ни диаметр п тна нагрева, ни коэффициент сосредоточенности не могут быть определены в процессе сварки известными способами, что затрудн ет управление процессом сварки, ухур. шает показатели сварного шва. Предлаг1аемый способ регулировани основа на контроле козффивдента сосредоточенности по внешним электрическим характеристикам дуги посто нного тока. Температурное поле в изделии при сварке описываетс следующим уравнением f-l f-S-- ;где Т (Т-TO)/TJ - безразмерна температу ра; Т. - масштабна температура TO - температура окружающе , .- безразмерные пространственные координаты; -характерный размер; -безразмерна скорость сварки; V - скорость сварки; а - коэффициент температуропроводности; Fo at/l- число Фурье (безразмер ное врем ); - число Померанцева; Qy - мощность теплоисточника; X - коэффициент теплопроводности . Типичные значени параметров технологического процесса имеют следующие величины: скорость сварки V от 0,05 до 0,5 м/с, толщина материала свариваемого издели 0,2-1,0 мм характерный размер, в качестве которого удоб но выбирать М М (1,5-3,0)10 м.При эти данных дл стали, коэффициент температуропроводности которой а 0,5-10 , безразмерна скорость (число Пекле) лежит в пр делах от 3 до 30. Это позвол ет использовать дл анализа решени уравнение (2) асимптотические разложени дл больших Ре.: 4 Частотна характеристика температурного пол в центре п тна нагрева имеет вид ТС. Р„ (l-erflj)exp(-i ) ( 3) 2Р - 2Р,-- 4Ре Мнима часть частотной характеристики (3) может быть представлена следующим образом; РО 1 Та; -1-еF ( ). mо 2Ре где w безразмерна кругова частота, соответствующа безразмерному времени РО В Je dt,интеграл веро тности. Функци F(z) имеет максимум, по частоте Kojoporo CJ можно провести оценку посто нной времени тепловых процессов в п тне нагрева 0,|. ®т т.(5) Или с учетом параметров технологического процесса: 0 с другой стороны, величина посто нной времени 0 может быть найдена по результатам измерени внешних электрических характеристик сварочной дуги при наложении на посто нньш ток дуги малого (2-5% от значени сварочного тока) синусоидального возмущени . Она определ етс как величина, обратна частоте максимума мнимой частотной характеристики комплгксного сопротивлени сварочной дуги по переменной составл ющей Z(iw) U(iw)/ijio;), где U(ia)) - комплекстное значение переменной составл ющей напр жени ) - комплексное значение тока переменной составл ющей тока дуги. При этом частота синусоидального возмущени выбираетс таким образом, чтобы 0,1 (jj&- 10. Дл указанных параметров технологического процесса кругова частота возмущени должна измен тьс в пределах от 10 до 10 рад/с. Обознача через 0. - посто нную времени нагрева издели , определ емую экспериментально по результатам измерени переменных составл ющих тока и напр жени дуги, получаем 0. 0т илиэ М -L . -L 1 m , |У|, -j7 --.) -{Г v® W V где с - частота максимума I l(iw), определ ема по результатам измерени переменных составл ющих тока и. напр жени дуги. Диаметр п тна нагрева при сварке св зан коэффициентом сосредоточенности соотноше1ш D -46 и М а диаметр п тна нагрева (следовательно, и ко эффициент сосредоточенности) зависит от длины дуги. Таким образом, измен длину дуги, можн стабилизировать значение коэффициента сосредоточенности теплоисточника, при дуговой сва ке наплавл ющимс электродом на посто нном токе. На чертеже приведена схема дл реализации да1шого способа. Способ регулировани процесса сварки осу ществл етс следующим образом. Электрическа дуга 1 возбуждаетс и поддерживаетс между неплав щимс электродом и свариваемым изделием 3. Посто нный ток сварки обеспечиваетс источником 4. Определение средней мощности теплоисточника произ водитс с помощью блока 5, на который поступает сигнал, пропорциональный току и напр жению дуги. Выходной сигнал блока 5 используетс дл управлени источником 4 питани . Дл наложени малого синусоидального возмущени переменной частоты используетс модул тор 6 тока. На измеритель 7 мнимой частотной характеристики поступают переменные составл юпще тока и напр жени дуги. Блок 8 фиксации максимума М1шмой частотной характеристики комплексного сопротивлени сварочной дуги позвол ет определить частоту . GI . Выходной сигнал блока 8 используетс дл формировани управл ющего воздействи на устройство 9 перемещени электрода. Дл реализации предлагаемого способа управлени источник питани поддерживает такой ток дуги, чтобы обеспечить требуемое значение мощности Р UI. При отклонении величины UI от установленного значени измен етс величина сварочного тока. Отклонение величины коэффициента сосредоточенности теплоисточника от установленног значени корректируетс за счет изменени длины дуги путем перемещени электрода по высоте относительно издели . Сигнал, управл ющий перемещением электрода, формируетс с использованием величины с, вырабатываемой блоком фиксации частоты максимума. Предлагаемый способ позвол ет осуществить регулирование процесса сварки тонкостенных изделий как по величине средней (интегральной ) мощности, так и с учетом распределени плотности теплового потока по п тну нагрева, что необходимо при сварке на повышенных скорост х. Применение предлагаемого способа дает возможность обеспечить заданное распределение температуры по сечению сварного щва, следовательно, позвол ет получить требуемые геометрические и механические характеристики сварного соединени и, в конечном счете, повысить качество сварного соединени . Формула изобретени . Способ регулировани процесса сварки тон- костенных изделий на повыщенных скорост х, при котором контролируют интегральные характеристики сварочной дуги путем измерени тока и напр жени дуги с последующим изменением мощности п тна нагрева, отличающийс тем, что, с целью повыщени качества регулировани и стабилизации геометрических характеристик путем заданного распределени температуры по сечению шва, в качестве параметра регулировани используют значение частоты максимума мнимой частотной характеристики комплексного сопротивлени обратно пропорциональное диаметру п тна на-, грева, получаемого путем наложени на ток дуги малого гармонического возмущени переменной частоты, и измерени мнимой части комплексного сопротивлени электрической дуги по переменным составл ющим тока и напр жени , с последующим определением частоты максимума мнимой частотной характеристики комплексного сопротивлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 2235753, кл. В 23 К 9/00, 1975.where q is the heat flux density; QO - the maximum value of the heat flux reached in the center of the spot-heating; g - the current value of the radius of the spot heating; M - coefficient of concentration of the heat source. When welding thin-walled products, the parameters of the weld are determined both by the value of the integral heat flux and its local characteristics, in particular, by the degree of fineness M, which for a given distribution law determines the diameter of the heating spot. It should be noted that neither the diameter of the heating spot, nor the concentration ratio can be determined during the welding process by known methods, which makes it difficult to control the welding process, uhur. stitches weld performance. The proposed method of regulating the basis on the control of the focus of concentration on the external electrical characteristics of the direct current arc. The temperature field in the welded product is described by the following equation f-l f-S--, where T (T-TO) / TJ is dimensionless temperature; T. - large-scale temperature TO - ambient temperature, .- dimensionless spatial coordinates; - the characteristic size; - dimensionless welding speed; V - welding speed; a - coefficient of thermal diffusivity; Fo at / l is the Fourier number (dimensionless time); - Pomerantsev number; Qy - heat source power; X is the coefficient of thermal conductivity. Typical values of the process parameters are the following values: welding speed V from 0.05 to 0.5 m / s, material thickness of the welded product 0.2-1.0 mm, characteristic size, which is convenient to choose M M (1, 5-3.0) 10 m. With these data for steel, the thermal diffusivity of which is 0.5-10, the dimensionless velocity (Peclet number) lies in the range from 3 to 30. This allows the equation (2 ) asymptotic expansions for large Po .: 4 Frequency response of the temperature field in the center of the spot load Island looks like TC. Р „(l-erflj) exp (-i) (3) 2Р - 2Р, - 4Ре The imaginary part of the frequency response (3) can be represented as follows; RO 1 Ta; -1-eF (). mо 2Ре where w is a dimensionless circular frequency corresponding to the dimensionless time PO В Je dt, integral of probability. The function F (z) has a maximum, the frequency Kojoporo CJ can be used to estimate the time constant of thermal processes in the heating spot 0, |. ®t t. (5) Or, taking into account the parameters of the technological process: 0, on the other hand, the value of a constant time 0 can be found from the results of measuring the external electrical characteristics of the welding arc when applying a small arc to a constant arc current (2-5% of welding current) sinusoidal disturbance. It is defined as the reciprocal of the maximum frequency of the imaginary frequency response of the complex resistance of the welding arc with respect to the variable component Z (iw) U (iw) / ijio;), where U (ia)) is the complex value of the variable voltage component) - complex current value of the variable component of the arc current. At the same time, the frequency of the sinusoidal disturbance is chosen in such a way that 0.1 (jj & 10. For the indicated process parameters, the circular frequency of the disturbance must vary from 10 to 10 rad / s. Denoted by 0. is the constant heating time of the product , determined experimentally by measuring the variable components of the current and arc voltage, we get 0. 0m or M –L. -L 1 m, | Y |, -j7 -.) - {Г v® WV where c is the frequency maximum I l (iw), determined by the measurement results of the variable components of the current and. arc voltage. The diameter of the spot of heating during welding is related to the concentration ratio of the ratio D-46 and M and the diameter of the spot of heating (hence, the concentration ratio) depends on the arc length. Thus, by changing the length of the arc, it is possible to stabilize the value of the concentration coefficient of the heat source, when arc welding by a direct-current welding electrode. The drawing shows a scheme for implementing the yes method. The method for regulating the welding process is as follows. The electric arc 1 is excited and maintained between the non-consumable electrode and the product to be welded 3. A constant welding current is provided by source 4. The determination of the average power of the heat source is carried out using block 5, which receives a signal proportional to the current and voltage of the arc. The output of block 5 is used to control the power source 4. A current modulator 6 is used to impose a small sinusoidal perturbation of the variable frequency. The meter 7 of the imaginary frequency response receives variable components of current and arc voltage. The maximum hold unit 8, M1, of the frequency characteristic of the welding arc impedance makes it possible to determine the frequency. GI. The output signal of the block 8 is used to form a control action on the device 9 moving the electrode. In order to implement the proposed control method, the power source maintains such an arc current in order to provide the required power value P UI. If the UI value deviates from the set value, the welding current value changes. The deviation of the magnitude of the concentration of the heat source from the set value is corrected by changing the arc length by moving the electrode along the height relative to the product. The signal controlling the movement of the electrode is generated using the value c generated by the maximum frequency lock unit. The proposed method makes it possible to regulate the process of welding thin-walled products both in terms of the average (integral) power and taking into account the distribution of the heat flux density over the heating spot, which is necessary when welding at higher speeds. The application of the proposed method makes it possible to provide a predetermined temperature distribution over the cross section of the weld, therefore, allows to obtain the required geometric and mechanical characteristics of the welded joint and, ultimately, improve the quality of the welded joint. Claims. The method of regulating the process of welding thin-walled products at elevated speeds, in which the integral characteristics of the welding arc are controlled by measuring the current and arc voltage with a subsequent change in the power of the heating spot, characterized in that in order to improve the quality of regulation and stabilization of the geometric characteristics by of a given temperature distribution over the cross section of the seam, the frequency of the maximum of the imaginary frequency response of the complex component is used as the control parameter inversely proportional to the diameter of the spot of heating, obtained by applying to the arc current a small harmonic perturbation of a variable frequency, and measuring the imaginary part of the electric arc impedance with respect to the alternating components of current and voltage, followed by determining the frequency of the maximum imaginary frequency response of the complex resistance . Sources of information taken into account in the examination 1. French patent number 2235753, cl. 23 K 9/00, 1975.