RU2190227C1

RU2190227C1 - Device for contact-free test of welding current

Info

Publication number: RU2190227C1
Application number: RU2001115178A
Authority: RU
Inventors: С.Н. Левин; В.С. Павлинов; А.И. Чегодаев; С.М. Порохов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: welding equipment, butt resistance welding technology to seal fuel elements for nuclear reactors. SUBSTANCE: this device includes magnetic field pickups placed over perimeter of split current lead, close to contact of current lead and shell connected to recorder. Pickups are positioned in symmetry planes of sectors of current lead which allows asymmetry of current over perimeter to be timely detected. More precise control is achieved with implementation of each pickup in the form of three mutually perpendicular Hall generators as such arrangement controls both value and distribution of welding currents along different directions. Insertion of comparator connected to magnetic field pickups makes it feasible to stop welding process when current asymmetry overcomes established threshold value. Pickups located at different distances from point of contact of current lead and shell make it possible to monitor stability of distribution of current in thickness of shell. EFFECT: control over distribution of currents in process of welding by individual sectors to ensure identity of welds. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике сварки, в частности к контактной стыковой сварочной технике герметизации твэлов для ядерных реакторов. The invention relates to a welding technique, in particular to a contact butt welding technique for sealing fuel elements for nuclear reactors.

Известен датчик электрического тока, содержащий магнитопровод прямоугольной формы, охватывающий проводник с измерямым током, а чувствительный элемент расположен в зазоре магнитопровода (авт. св. СССР 1769806, кл. G 01 R 19/00, 1988 г.). A known electric current sensor containing a rectangular magnetic circuit covering the conductor with the measured current, and the sensing element is located in the gap of the magnetic circuit (ed. St. USSR 1769806, class G 01 R 19/00, 1988).

Недостатком известного устройства является необходимость охвата проводника для контроля. A disadvantage of the known device is the need for coverage of the conductor for control.

Наиболее близким к заявляемому является известное устройство для беконтактного измерения сварочного тока, содержащее чувствительный элемент напряженности электромагнитного поля сварочного контура и регистратор тока (авторское свидетельство СССР 1642407, кл. G 01 R 19/00, 1988 г.[2]). Closest to the claimed is a known device for non-contact measurement of the welding current, containing a sensitive element of the electromagnetic field strength of the welding circuit and a current recorder (USSR copyright certificate 1642407, class G 01 R 19/00, 1988 [2]).

Недостатком известного устройства является невозможность применить его при контактной сварке труб из-за невозможности оценить неравномерность распределения токов по секторам токоподвода, а также, как следствие, и по периметру свариваемой трубы. Необходимость контроля сварочного тока по периметру при сварке труб малого диаметра, в частности твэлов, диктуется сложностью конструкции токоподвода и неизбежным изменением характеристик токоподвода во время сварки. Следствие этого - несимметричность сварного соединения и появление дефектов. A disadvantage of the known device is the inability to apply it in the resistance welding of pipes due to the inability to assess the uneven distribution of currents across the sectors of the current supply, as well as, as a consequence, along the perimeter of the pipe being welded. The need to control the welding current around the perimeter when welding pipes of small diameter, in particular fuel rods, is dictated by the complexity of the design of the current lead and the inevitable change in the characteristics of the current lead during welding. The consequence of this is the asymmetry of the welded joint and the appearance of defects.

Заявляемое устройство направлено на проведение контроля распределения токов во время сварки по отдельным секторам токоподвода и регистрации его для обеспечения идентичности сварных соединений. В случае появления неравномерности распределения токов по секторам токоподвода процесс сварки прекращается до устранения причин. The inventive device is aimed at monitoring the distribution of currents during welding in individual sectors of the current supply and its registration to ensure the identity of the welded joints. In the event of an uneven distribution of currents across the sectors of the current supply, the welding process stops until the causes are eliminated.

Указанный результат достигается тем, что датчики магнитного поля расположены вблизи места контакта токоподвода и оболочки в плоскостях симметрии секторов токоподвода. Во время сварки по токоподводу через оболочку в заглушку протекает импульс тока, который создает вокруг токоподвода и оболочки магнитное поле, пропорциональное величине тока, причем величина магнитного поля по периметру зависит как от величины суммарного тока, так и от распределения тока по периметру токоподвода. Расположение датчиков в плоскостях симметрии секторов токоподвода позволит определить распределение токов по секторам токоподвода и своевременно выявить изменение параметров конкретного сектора. This result is achieved in that the magnetic field sensors are located near the contact point of the current supply and the sheath in the symmetry planes of the current supply sectors. During welding by current supply, a current pulse flows through the shell into the plug, which creates a magnetic field proportional to the current around the current supply and the shell, and the magnitude of the magnetic field along the perimeter depends both on the total current and on the current distribution along the perimeter of the current supply. The location of the sensors in the symmetry planes of the current supply sectors will allow us to determine the distribution of currents across the current supply sectors and to timely detect changes in the parameters of a particular sector.

Для автоматизации процесса контроля распределения токов по секторам токоподвода устройство снабжено блоком сравнения, подключенным к датчикам магнитного поля. Устройство сравнения позволяет автоматически остановить процесс сварки в случае превышения разности токов по секторам установленного порогового значения. To automate the process of monitoring the distribution of currents across the sectors of the current supply, the device is equipped with a comparison unit connected to magnetic field sensors. The comparison device allows you to automatically stop the welding process in case of exceeding the current difference across the sectors of the set threshold value.

Для получения более полной картины распределения сварочного тока при контактной стыковой сварке каждый датчик магнитного поля состоит из трех датчиков Холла, расположенных взаимно перпендикулярно. В связи с тем, что токи при сварке могут изменяться не только по величине, но и по направлению, регистрация напряженности магнитного поля по трем осям позволит более точно регистрировать симметричность распределения тока. To obtain a more complete picture of the distribution of the welding current in flash butt welding, each magnetic field sensor consists of three Hall sensors located mutually perpendicular. Due to the fact that the currents during welding can vary not only in magnitude, but also in direction, registration of the magnetic field along three axes will allow more accurate registration of the symmetry of the current distribution.

В связи с тем, что качество сварного соединения зависит не только от величины суммарного тока, но и от распределения его по толщине оболочки, устройство снабжено не менее чем двумя датчиками магнитного поля в каждой плоскости симметрии секторов разъемного токоподвода на различном расстоянии от места контакта токоподвода и свариваемой оболочки. Due to the fact that the quality of the welded joint depends not only on the value of the total current, but also on its distribution over the shell thickness, the device is equipped with at least two magnetic field sensors in each symmetry plane of the sectors of the detachable current supply at a different distance from the contact point of the current supply and welded shell.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображена конструкция устройства для бесконтактного контроля сварочного тока. In FIG. 1 and FIG. 2 shows the design of a device for non-contact control of welding current.

Устройство содержит датчики магнитного поля 1, расположенные вблизи места контакта токоподвода 2 и оболочки 3 на плоскостях симметрии секторов токоподвода. Датчики магнитного поля соединены с регистратором 4. Во время сварки по токоподводу 2 через оболочку 3 в заглушку 5 протекает импульс тока, который создает вокруг токоподвода и оболочки магнитное поле, пропорциональное величине тока, причем величина магнитного поля по периметру зависит как от величины суммарного тока, так и от распределения тока по периметру токоподвода. Регистратор позволяет просмотреть динамический процесс изменения сварочных токов после окончания сварки. Расположение датчиков на плоскостях симметрии секторов токоподвода позволит определить распределение токов по секторам токоподвода и своевременно выявить изменение параметров конкретного сектора. The device contains magnetic field sensors 1 located near the contact point of the current supply 2 and the shell 3 on the symmetry planes of the current supply sectors. The magnetic field sensors are connected to the recorder 4. During welding through the current lead 2, a current pulse flows through the sheath 3 into the plug 5, which creates a magnetic field proportional to the current around the current lead and the sheath, and the magnitude of the magnetic field around the perimeter depends on the total current, and from the distribution of current along the perimeter of the current lead. The recorder allows you to view the dynamic process of changing welding currents after welding. The location of the sensors on the symmetry planes of the current supply sectors will allow us to determine the distribution of currents across the current supply sectors and to timely detect changes in the parameters of a particular sector.

В качестве датчиков магнитного поля использованы датчики Холла. В качестве регистратора - персональный компьютер с быстродействующим аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Стандартное программное обеспечение, поставляемое с АЦП, позволяет не только просмотреть на экране монитора динамику изменения сварочных токов, но и производить измерение параметров сварочного импульса. Hall sensors were used as magnetic field sensors. As a registrar - a personal computer with a high-speed analog-to-digital converter (ADC). The standard software supplied with the ADC allows not only to view the dynamics of changes in welding currents on the screen, but also to measure the parameters of the welding pulse.

На фиг. 3 представлена схема устройства сравнения. Устройство сравнения состоит из дифференциального усилителя 6, соединенного с индикатором 7 через компаратор 8. In FIG. 3 is a diagram of a comparison device. The comparison device consists of a differential amplifier 6 connected to the indicator 7 through a comparator 8.

Для контроля стабильности распределения сварочного тока по толщине оболочки устройство контроля снабжено дополнительными датчиками магнитного поля 9 (см. фиг. 1 и фиг. 2), которые находятся на различном, относительно датчиков 1, расстоянии от места контакта токоподвода и свариваемой оболочки. Поверхностная часть тока и часть тока, проходящая в глубине оболочки, дают различные составляющие магнитного поля на датчики, находящиеся на различном расстоянии от места протекания токов. Стабильность магнитного поля на различном расстоянии от места контакта токоподвода и свариваемой оболочки позволяют судить и о стабильности распределения токов по толщине оболочки. To control the stability of the distribution of the welding current over the thickness of the shell, the control device is equipped with additional magnetic field sensors 9 (see Fig. 1 and Fig. 2), which are at different, relative to the sensors 1, distance from the contact point of the current lead and the shell being welded. The surface part of the current and the part of the current passing in the depth of the shell give different components of the magnetic field to the sensors located at different distances from where the currents flow. The stability of the magnetic field at different distances from the contact point of the current lead and the welded shell allows us to judge the stability of the distribution of currents over the thickness of the shell.

Список используемой литературы
1. Авторское свидетельство СССР 1769806, 1988 г., кл. G 01 R 19/00.Bibliography
1. Copyright certificate of the USSR 1769806, 1988, cl. G 01 R 19/00.

2. Авторское свидетельство СССР 1642407, 1988 г., кл. G 01 R 19/00. 2. Copyright certificate of the USSR 1642407, 1988, cl. G 01 R 19/00.

3. Патент RU 2082574 C1, 1997, бюл. 18, кл. В 23 К 11/02. 3. Patent RU 2082574 C1, 1997, bull. 18, cl. B 23 K 11/02.

Claims

1. A device for non-contact control of the welding current in flash butt welding, containing magnetic field sensors connected to a current value recorder, characterized in that the magnetic field sensors are located symmetrically near the contact point of the current lead and the shell being welded in the symmetry planes of the current lead sectors, and to the magnetic sensors field connected to the comparison device with a set threshold value of the current difference across the sectors of the current supply.

2. The device according to p. 1, characterized in that each magnetic field sensor consists of three Hall sensors located mutually perpendicular.

3. The device according to claim 1, characterized in that at least two magnetic field sensors are located in each plane of symmetry of the current supply sectors at different distances from the contact point of the current supply and the shell being welded.