Menu
我公司是结合网络技术为家电维修行业服务最早,维修技术最专业的家电维修公司。公司总部设立在北京,各个省份均有我们的维修网点,从事20多年家电行业,值得您的信赖!

当前位置主页 > 传感器 >

第4章焊接传感器-3电弧传感器祥解ppt

日期:2019-10-06 17:58 来源:

  

第4章焊接传感器-3电弧传感器祥解ppt

第4章焊接传感器-3电弧传感器祥解ppt

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。 4.4 电弧式焊缝跟踪传感器 主讲教师: 陈银银 电弧传感器的被检测信号是在焊炬与工件相对位置变化时,由电弧自身电参数的变化中提取的。在等速送丝、采用水平外特性焊接电源的系统中,可通过电弧摆动或并列双丝的电弧电流的变化来获得检测信号, 电弧传感器 1、工作原理 当焊炬离工件的距离l发生变化时(图4.35a)弧长即发生变化,例如由l0至l1,则稳态焊接电流也要变化.其调节过程为:当电孤突然拉长时,电弧工作点从A0移到A1(图4.35b)。但电弧自身调节作用(使焊丝熔化速度减慢)将力图使电弧工作点复原(使弧长恢复).但由于此时焊丝干伸长度增加,即主回路的电阻加大(在细丝大电流密度焊接时尤为显著),故焊接电流比原始电流I0要小,见图4.35c 电弧-----电流 此时新的静态工作点的电弧长度也比原始弧长l0有所增加.换句话说,当焊炬离工件距离增大时,静态焊接电流要减小,,弧长要增加.反之,若距离减小则电流加大,弧长减小,实验数据为: 焊丝直径 1.2mm 焊接电流 I=215~280A 焊接电压 U=26~30V 它表明焊炬与工件距离每变化l mm,焊接电流可变化5A左右,即变化1.4~2.4%。可见利用这一信号来进行焊缝自动跟踪是完全可行的。 2 摆动电弧双向跟踪传感器及系统 在V形坡口对接焊或丁字接头焊接时,利用机头作横向摆动,由左右两边干伸长度的变化情况,可求出焊缝左右和高低的跟踪信号,见图4.36。 在焊炬与坡口中心对中时,机头摆到左右两侧的干伸长度相等,故IL=IR,见图4.36a.若焊炬与坡口不对中,则Il不等IR。见图4.36b,IL与lR之差的大小和正负,就可以作为输出信号来判断焊炬的横向位置,例如IL与IR之差为负,则焊炬偏在坡口右面。 利用这两个电流之和,就可反映焊炬的高低位置.若Il+IRIG,则焊炬位置偏低(IG为给定值),反之则焊炬位置偏高,这样就可以进行焊炬的高低跟踪。 2、原理 3、设备与应用 机头上共安装三个直流电机,M2为横向跟踪的驱动电机,M1为高低跟踪的电机,M3通过凸轮C使焊炬摆动,摆动频率约3 Hz,焊丝横向摆幅约4~6 mm,M3的另一端有一对无触点开关K。 高低 左右 当焊丝摆至左、右两端时,各输出一脉冲信号送入控制器,命令测量电流数值(以分流器电压来表示),经过加。减运算后送入比较器,与给定值进行比较。用左右两端电流信号之差(UL-UR)控制横向跟踪,信号之和(UL+UR)控制高低跟踪。 焊缝跟踪 并列双丝电弧传感器 利用两个并列的电弧施焊时,也可由它们焊炬位置的变化来提取电流信号。两个电弧彼此独立,但可共用同一平特性焊接电源。 原理: 焊炬的中心线未对准坡口中心时,其左右两焊丝具有不同的千伸长度,因而将造成不相等的焊接电流,根据两个电流之差即可进行左右跟踪,根据两个电流之和即可进行高低跟踪。 应用 高速旋转电弧跟踪传感器 高速旋转电弧跟踪传感器可用于厚板窄间隙及角接焊缝的跟踪。 原理 : 焊丝从导电杆上端的中心线处送入,而最下端的导电嘴上的焊丝送出孔是偏心的,当齿轮带动导电杆转动时,从导电嘴送出的焊丝端部就产生旋转电弧.所形成的熔池是单一的,其直径取决于导电嘴上的孔的偏心程度,由于电弧能以很高的速度旋转(例如100Hz),因此可以实现高精度的焊缝跟踪.因为同样的弧长变化所引起的电流及电压的动态增量要比低速摆动(例如5Hz)时大得多。 应用 图4.40所示为旋转电弧进行角焊缝跟踪时,相对于焊炬旋转位置的电弧电压波形。当焊炬对中时(),波形如虚线所示,在点Cf处波形左右对称,当焊炬偏移,例如偏向垂直面时(),波形如实线所示。峰值点的相位前移。因此通过比较左右两侧一定宽度区域的波形面积(SR与SL)的大小,可检测沿x轴方向的焊炬偏移量,对于沿y轴方向的偏移也可检测,它通过将被检测波形的平均值与参考值相比较来实现。 电弧传感器的特点及应用范围 由于该传感器主要是从电弧摆动到左右两端取电流信号,故要求接头为具有对称坡口的对接或为丁字接头或厚板搭接,它适用于等速送丝。水平外特性电源的焊接系统。为了使电流信号准确它不能用交流弧焊电源,当采用高精度晶体管弧焊电源时,该传感器也可用于1~2mm管板搭接焊的跟踪系统,它适用于射流过渡气体保护焊,在CO2焊的短路过渡情况下,要采取措施解决焊接电流脉动很大而仍要保证信号检测的稳定性问题。 该传感器的跟踪信号是由电弧本身取出,并且没有传感器位置导前的误差,它可以进行高低和左右的双向自动跟踪,它不怕电弧的飞溅烟,光等干扰,它巳成功地应用于弧焊机器人及一般自动焊机的焊缝自动跟踪。 总结 熔透传感器 概述 焊接压力容器和管道时,由于结构的原因,经常需要采用单面焊双面成形工艺.其中焊接打底焊道是保证焊缝质量的关键,它须将接头的根部完全熔透,且要有一定的背面焊缝成形,许多高压容器和管道在运行中发生的重大事故多与打底焊道的焊缝质量有关。 利用熔透传感器可控制焊缝的熔透情况,可进行单面焊双面成形的打底焊道的焊接。有光学,声控等各种形式的熔透传感器. 1.熔透传感器 本文介绍的是用于熔化极气体保护焊单面焊双面成形的熔透传感器,需要安放在焊缝背面来检测熔池的状况,如图4.4l所示。 光 原理: 由焊缝热辐射现象的分析可知,焊缝热辐射能量在一定条件下可以反映焊缝熔池状况,因此根据这一原理选择的检测元件必须是对热辐射能量敏感的 应用: 例如国产3DU系列的NPN型硅光敏三极管,它的特点是暗电流小。增益高。反应快,其光谱响应特性曲线所示。由图可见其高灵敏范围可队近紫外到近红外,但最灵敏区位于近红外,因此用这种元件制作的熔透传感器既可以探测熔池及其附近的热影响区的热辐射能量。又能对电弧光能量作适当响应,一旦烧穿或间隙较大,从穿孔或间隙中透过的电弧光能量超过一定值时,传感器检测到的能量就能对系统起作用。 2.闭环控制系统工作原理 系统的框图如图36-43所示.由熔透传感器,控制电路、送丝机构和焊接电源等构成。 单面焊双面成形的控制原理就是通过控制输入的线能量来控制熔深。在一定的焊接条件下,焊接熔深与线能量之间有一定的相应的关系,由于热惯性的作用,它们之间的关系近似一个惯性调节系统。 熔深:如图4.44所示。其中J表示焊接电流平均值,y表示熔深(熔透程度).实验证明,通过调节焊接电流来控制熔深可获得较高的控制精度。使用低频脉动电流进行打底焊时,以较大的平均电流熔透接头根部,以较小的平均电流维持电弧过渡到下一熔池.焊缝背面的成形并非均匀连续的,而是由一个个熔透焊点相互搭接而形成的,每一个焊点都经历了在大电流下快速熔透,再在小电流下保持电弧的过程. 大小电流的切换过程越快越能取得好的控制效果。 焊丝控制:采用由力矩电机驱动的高动态品质函数送丝机构时,送丝速度由高到低或由低到高的切换的过渡过程时间均不超过30ms,即可实现焊接电流的快速切换,使系统具有较高的控制精度。 焊接电源为QH—ARC法控制的晶体管脉冲电源.它输出的焊接电流为高频脉冲形式,如图4.45所示,通过改变电流脉冲的频率即可调节焊接电流的平均值,电源能自动跟随送丝速度的变化改变脉冲的频率,即改变焊接电流的平均值。 系统的工作过程如下,安装在工件背面的熔透传感器将所检测到的表征焊缝熔透的热辐射能量转换为电信号,并经信号处理器处理后,送给比较器.比较器有上,下门限两个预置电位,若信号处理器的输出大于上门限,说明焊缝已有足够熔透;反之若小于下门限则说明熔透不足。比较器的输出将根据这两种不同熔透情况发出指令,驱动开关电路,最终改变送丝速度,焊接电源将自动跟随送丝速度的变化输出相应的电流,比较器中设置的上,下门限大大增强了整个系统的抗干扰能力。 脉冲等离子弧焊熔透质量控制系统 1、等离子弧: 非转移型等离子弧、转移型等离子弧 2、等离子弧焊缝成型原理 3、小孔型焊 系统的工作原理 对脉冲等离子弧全位置焊接工艺来说,接头的质量控制主要在于使每一个电流脉冲期间都能获得稳定的均匀的穿透,或者说要控制焊接工艺参数使在全位置焊的圆周上的任何位置,在电流脉冲期间都能均匀而又稳定地产生“小孔效应”。 试验表明,等离子弧穿透工件时,其透过的等离子焰流会产生一系列的声,光、电的信息。这些信息与等离子弧的“小孔效应”存在着一定的内在联系。 在脉冲等离子弧全位置焊接时,“小孔效应”的持续时间直接反映了各工艺参数的大小。 对焊接过程中各参数变化时声音信号的变化的示波图分析表明:当焊接参数增大时,在焊接电流脉冲期间,声音信号将出现得早,在脉冲结束时,小孔延时关闭.焊接参数越大,延时即越长,甚至不会关闭。”反之当焊接参数减小时,声音信号出现得晚,相应的小孔持续时间也短,参数过小,“小孔效应”就不会出现,这些分析为脉冲等离子弧全位置焊接熔透控制提供了基本依据。 通过对声音信号的大量录音分析及高速摄影研究表明,声音信号是一个频谱很宽的信号.频谱分析表明,其中有一个稳定的,300Hz的特征信号。这一信号具有稳定、抗干扰能力强,易于提取的特点,用一般的声电转换器(话筒)在管子端部即可取得,因此系统所使用的熔透传感器即为话筒。 系统控制框图 在脉冲等离子焊接工艺中影响“小孔效应”的主要焊接参数为:焊接电流(脉冲电流值,基值电流和它们持续的时间),焊接速度和等离子气流量,本系统是以等离子气流量为主控参数,脉冲电流挣续时间为辅助控制参数的实时控制系统.在保证全位置焊接中影响熔池体积的热参数基本不变的条件下,主要通过控制等离子气流量来满足在不同的空间位置对等离子弧穿透能力的不同要求,而对于由于某种偶然的因素使气流来不及调整到所需值时,即用增长脉冲电流持续时间的方法来使“小孔效应”能及时出现。这样就可保证在脉冲电流持续时间内,等离子弧能稳定地穿透工件,并且使小孔的持续时间保持在一个变化不大的范围内,以保证接头背面焊道的均匀性。 系统的控制框图如图4.46所示,系统的工作过程如下:穿透管壁的等离子弧在管腔内发出声响,这一声音信号被置于管端的声电转换器接收并送往选频放大与自动增益控制环节,使300周/s的特征信号得以通过,其它频率的信号则被滤去。特征信号经过放大,并由自动增益控制线路将输出值控制在一个比较稳定的范围内,特征信号然后分别送往脉冲发生器和模拟运算器电路。 送往脉冲发生器的特征信号,通过门电路控制焊接脉冲电流的持续时间。在正常焊接过程中脉冲电流和基值电流持续时间是不变的。但在任何一个脉冲电流持续时间中如果“小孔效应”在接近电流脉冲后沿还没有出现时,则脉冲电流持续时间将自动受控延长一定时间,而基值电流持续时间保持不变。 送往模拟运算器的特征信号先进行预处理,然后与从脉冲发生器送来的信号及其它运算参数一起进行一定的模拟运算,电子音信成立业开展前景领悟 智能化将成以保证在它的控制下,对应寸它的输出模拟量的等,离子气流量能保证得到均匀稳定的穿透。 由模拟运算器输出的气流模拟量在A点与离子气流量检测装置所检测出的气流量的模拟量比较,其差值送往伺服电机拖动电路控制伺服阀,调节气体流量,使等离子气流量达到检测值与模拟运算器的输出值相等为止.工艺试验和试生产考核说明该系统具有良好的适应性,能在全位置焊时获得高质量的熔透焊缝。 人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。 * *

上一篇:

下一篇: