Стабильность проплавления стыковых швов при возмущениях в процессе автоматической аргонодуговой сварки

• Автор: Семистенов, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 169 с. : ил.

лист

Глава I. СВАРОЧНАЯ ВАННА КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Инженерные проблемы автоматической сварки

1.2 Структурные схемы управления

1.3 Методы определения размеров сварочной ванны

Глава II. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

2.1 Математическая модель и ее программное обеспечение

2.2 Методика определения параметров математической модели

2.3 Апробация методики моделирования

Глава III. ПОСТОЯННЫЕ ВРЕМЕНИ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

3.1 Методы определения параметров передаточной функции сварочной ванны

3.2 Общие закономерности переходных процессов в сварочной ванне при действии возмущений
3.3 Режимы прогрева и неполного провара металла
3.4 Режим полного провара
Глава- IV. ВЛИЯНИЕ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАЗМЕРЫ

СВАРОЧНОЙ ВАННЫ
4.1 Отклонения по толщине листа
4.2 Отклонения по начальной температуре металла
4.3 Отклонения по физическим характеристикам металла
4.4 Изменения геометрии вольфрамового электрода
4.5 Методика учета нерегулируемых параметров

127 127

145 150 152

Глава V. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ И АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ОБОРУДОВАНИЮ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ
5.1 Технологическая эффективность сварки
5.2 Проектирование процессов автоматической дуговой сварки
5.3 Анализ требований к точности поддержания режима сварочным оборудованием
5.4 Апробация работы ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
АННОТАЦИЯ
В диссертационной работе выполнены исследования влияния возмущений в процессе автоматической аргонодуговой сварки тонколистовых материалов без разделки кромок и подачи присадочной проволоки на параметры сварочной ванны (ширина, глубина, длина по нижней границе).
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан метод анализа влияния технологических возмущений на размеры сварочной ванны, состоящий в расчете переходных процессов при математическом моделировании скачкообразных возмущений по мощности сварочного источника тепла и скорости сварки в теплонасыщенном состоянии. Определены постоянные времени и коэффициенты передачи для размеров ванны, которые позволяют обосновывать технические задания по стабилизации параметров сварочного процесса, определять требования к точности размеров проплавления.
Предложен•метод определения приведенных характеристик (сосредоточенности, мощности теплового потока и температуропроводности металла) математической модели теплового поля по экспериментальным размерам шва. Отклонения размеров моделируемого от реального сварного шва,,составляет менее ±5%.
Для повышения точности размеров шва на этапе проектирования технологических процессов разработана комплексная теоретическая оценка нерегулируемых отклонений параметров сварочного процесса.
Получены теоретические зависимости обобщающих характеристик энергетической эффективности сварочного процесса (удельная и погонная энергии, интегральная скорость сварки) от параметров мощности, скорости сварки, плотности осевого
По данным работы [100] осевой тепловой поток дуги в аргоне с неплавящимся вольфрамовым электродом близок к 4500 Вт/см2 и слабо зависит от тока и длины дуги. Поскольку в опытах Шое-ка использовался медный водоохлаждаемый анод, то можно предположить, что тепловые потоки в условиях сварки, когда имеет место расплавление металла и релаксация теплового потока вследствие перемешивания жидкости, будут несколько ниже, чем в опытах [100]. В связи с этим, значение максимальной плотности теплового потока для исследуемых режимов сварки следует принять д0=ЗОООВт/см2.
Выражение (2.3) применимо как для описания квазиустано-вившегося состояния (теплонасыщение) , так и для расчета переходных процессов вследствие действия возмущений. Это связано с возможностью изменения пределов интегрирования. Плавное увеличение верхнего предела по времени позволяет определить процесс распространения тепла в переходных режимах. Распределение температуры при квазистационарном состоянии определяется при интегрировании в пределах времени теплонасьпцения. Оно зависит от параметров дуги, теплофизических свойств материалов, режима сварки. Поиск времени теплонасьпцения целесообразней вести путем программирования процесса распределения температуры во времени от неустановившегося состояния до квази-стационарного состояния. Данный подход позволяет одновременно рассчитывать и параметры сварочной ванны по изотерме плавления
Возмущение по мощности источника (рис.2.2) реализовывали при достижении системой состояния теплонасьпцения от источника д1г включением дополнительного источника (возмущающего) мощностью ±Лд, что позволяет определить реакцию системы на возмущение мощности.