Разработка концепции построения систем управления и электрооборудования установок для прецизионной электронно-лучевой сварки

• Автор: Щербаков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 370 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВОК ПРЕЦИЗИ-

ОННОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ

1.1. Технология прецизионной электронно-лучевой сварки

1.2. Электрооборудование установок для прецизионной сварки

1.3. Системы управления электронно-лучевыми установками для прецизионной сварки

1.4. Формулирование целей и задач исследования

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ И ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРЕЦИЗИОННОЙ ЭЛЕК-
ТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ
2.1. Особенности формирования сварного соединения и управления процессом при прецизионной электронно-лучевой сварке
2.2. Комплексная методика моделирования процессов, протекающих при электронно-лучевой сварке
2.3. Энергетическая эффективность процесса прецизионной электронно-лучевой сварки
2.4. Экономичные имитационные модели процесса электроннолучевой сварки тонкостенных изделий
2.5. Применение аналитических моделей сварочных процессов
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ СВАР-
КИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ
3.1. Принцип действия, конструкция и характеристики электронных пушек для сварки малогабаритных изделий
3.2.Методы исследования режимов работы электронных пушек
3.3. Системы фокусировки и перемещения электронного пучка
3.4. Особенности схем и конструкции манипуляторов для перемещения изделий с технологической оснасткой
3.5. Основные принципы построения вакуумных систем установок
для прецизионной электронно-лучевой сварки
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ
4.1. Классификация и принципы построения источников электропитания электронно-лучевых сварочных установок
4.2. Системы защиты от пробоев высокого напряжения
4.3. Влияние динамических характеристик источников питания на работу электронной пушки при сварке
4.4. Аномальные режимы работы источников электропитания
Выводы по главе
ГЛАВА 5. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРЕЦИЗИОННОЙ СВАРКИ
5.1. Классификация систем управления процессом электроннолучевой сварки
5.2. Особенности систем управления процессом прецизионной свар-

5.3. Концепция построения систем управления процессом прецизионной сварки
Выводы по главе
ГЛАВА 6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
6.1. Методика идентификации электронного пучка как объекта
управления при сварке
6.2. Методы реализации непрерывных систем управления параметрами электронного пучка
6.3. Особенности построения систем электропитания и управления
при импульсных режимах сварки
6.2. Динамические характеристики канала отклонения луча
Выводы по главе
ГЛАВА 7. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ИЗДЕЛИЯ
7.1. Задачи, решаемые системами управления перемещением изделия
7.2. Управление перемещением в непрерывных режимах сварки
7.3. Управление перемещением в импульсных режимах сварки
7.4. Системы управления процессом сварки по каналу перемещения изделия
Выводы по главе
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ПРЕЦИЗИОННОЙ СВАРКИ
8.1. Решение задач управления процессом сварки с использованием моделей

вольтного пробоя на заданном уровне, определяемым сеточным напряжением. Схема источника со стабилизатором компенсационного типа, в котором повышение напряжения осуществляется на частоте 50 Гц, приведена на рис
1.5, а. Величина ускоряющего напряжения задается одновременно с переключением ступени обмотки трансформатора. Катод пентода соединяется с корпусом установки через резистор, служащий для измерения тока луча. Такие источники отличаются более простой схемой, широкими диапазонами регулирования напряжения и тока, и высокой надежностью, однако, как уже было сказано, имеют большие выходные емкости, что снижает быстродействие регуляторов и повышает вероятность возникновения пробоев. Кроме того, в таких источниках необходимо изолировать, как отрицательный, так и положительный выводы силового выпрямителя, что усложняет конструкцию и повышает требования к изоляции. Для установки пентода в маслонаполненном баке необходимы источники питания сеточных и анодных цепей, тока накала, линзы и магниторазрядного насоса. На сегодняшний день стоимость пролетных пентодов, не выпускаемых серийно, чрезвычайно высока.
Развитие элементной базы силовых преобразователей, появление мощных высокочастотных транзисторов, силовых ЮВТ модулей, и снижение их стоимости привело к широкому распространению именно источников питания инверторного типа. Такие источники позволяют обеспечить низкий уровень пульсаций (0.5 - 0.05%) при небольшой выходной емкости фильтров, так как работают на повышенной частоте. Источники такого типа (рис. 1.5, б) выполняются по схеме с промежуточным преобразованием частоты, в них используются малогабаритные импульсные трансформаторы с ферритовыми сердечниками, работающие на частотах 10-100 кГц.
Регулирование тока и напряжения в таких источниках осуществляется на стороне низкого напряжения посредством изменения длительности и частоты следования импульсов управления силовым инвертором. Подобные источники часто строятся по импульсно-резонансной схеме, что позволяет сни-