Контактная сварка как объект управления.

Конечной целью контактной сварки является получение сварного соединения деталей со стабильным качеством. Это возможно в первую очередь при обеспечении постоянного контроля и управления процессом формирования температурного поля T(х,y,z,t). Однако такой контроль в полной мере не возможен по следующим причинам:

1) зависимость температурного толя T(х,y,z,t) от большого числа параметров, задающих процесс сварки: сварочное усилие, сварочный ток, характер нарастания сварочного тока, свойства материала деталей, состояние их поверхности, монотонное изменение характеристик сварочной машины вследствие естественного износа и многие другие факторы, которые не поддаются учёту и, в то же время, являются существенными;

2) перечисленные выше параметры не остаются постоянными, а непрерывно изменяются в течение всего процесса сварки;

3) малое время сварки (порядка 0,1 секунды), что затрудняет контроль и изменение даже наиболее важных параметров сварки: ток, сварочное усилие, время сварки.

Исходя из вышесказанного, достижение глобальной цели управления контактной сваркой невозможно, поэтому технологу приходится довольствоваться альтернативными вариантами (частичные решения), когда производится контроль и изменение нескольких наиболее важных параметров сварки: сварочное усилие, ток, время, сварки.

Существовавшие ранее системы управления контактной сваркой (РВИ-7, РМС, РКС) обеспечивали программное регулирование параметров сварки (напряжение, время, давление), где параметры жёстко задаются в начале сварки, и задачи системы сводятся к их поддержанию. Такое регулирование (регулирование без обратной связи) не позволяет учитывать все факторы, оказывающие влияние на качество контактной сварки, в результате чего оно получается нестабильным, а саму контактную сварку становится трудным автоматизировать.

Сегодняшние системы управления контактной сваркой обеспечивают обратную связь, которая позволяет регулировать основные параметры и исключать возможность аварийных режимов. Это резко повысило стабильность качества получаемых сварочных соединений, что сделало возможным отказаться от операции контроля на выходе, проводя контроль параметров в процессе самой сварки. Все системы обеспечения и управления контактной сварки строятся на одних и тех же принципах и элементах, работа которых будет показана далее (рис.8.1).

Рис. 8.1. Структурная схема сварочного комплекса:

1 – вторичный контур; 2 – сварочный трансформатор; 3 – включающее устройство; 4 – блок поджига; 5 – блок управления; 6 – автоматический выключатель; 7 – трансформатор контроля; 8 – датчик сварочного тока

Сварочный трансформатор 2 через включающее устройство 3 и автоматический выключатель 6 соединяется с сетью переменного напряжения 220 или 380 В. В качестве включающего устройства используются игнитроны или тиристоры, которые обеспечивают отсечку фазы и регулирование тем самым первичного напряжения U₁, которое через трансформатор 2 преобразуется во вторичное напряжение U₂, создающее сварочный ток во вторичном контуре 1. При этом модуль поджига 4 осуществляет периодическое включение и выключение игнитронов и тиристоров включающего устройства 3.

Ранее существующие системы управления контактной сваркой (РВИ, РМС, РКС, СУСТ-101) включали в себя модуль 5 – устройство управления, где жёстко задавались основные параметры сварки – угол включения тиристоров (обычно в ДШК), время сварки (обычно в периодах) и т.д.

В регуляторах контактной сварки типа BOSCH 31 S в первичной цепи появился трансформатор контроля 7, который позволял контролировать и корректировать первичное напряжение на входе сварочного трансформатора посредством управления работой блока поджига тиристоров через устройство управления 5 (таймерный модуль). Наличие трансформатора контроля позволило так же исключить возможность подачи сварочного напряжения без приложения сварочного усилия (функция «ток без запроса»), а так же осуществлять контроль за переключение тиристоров в каждом полупериоде сварки, что исключает аварийную работу сварочной машины вследствие неподжига.