Управление тепловым режимом комбинированного процесса сварки кольцевых соединений технологических каналов

• Автор: Репкин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 141 с. : ил.

1. УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Особенности применения электроннолучевой технологии для сварки кольцевых соединений.
1.2. Пути совершенствования технологий и улучшения эксплуатационных свойств сварных соединений технологических каналов АЭС
1.3. Оптимизация теплового режима как способ повышения качества кольцевых сварных соединений
1.4. Автоматизация управления технологическим процессом электроннолучевой сварки кольцевых соединений технологических каналов

1.5. Выводы по главе 1

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО

РЕЖИМА В КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНЯХ

2.1. Допущения при моделировании теплового процесса в кольцевом сварном соединении.

2.2. Построение математической модели сварки кольцевого соединенияг.

2.3. Постановка задачи оптимального управления комбинированным процессом сварки.

2.4. Построение заданного распределения температуры процесса сварки и термообработки
2.5. Решение задач оптимального управления тепловым процессом
2.6. Выводы по главе 2
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ
3.1. Обоснование и выбор исходных данных для численного моделирования.
3.2. Оптимизация пространственно временной структуры источника энергии при сварке и наплавке
3.3. Оптимизация теплового режима термоциклической обработки кольцевых сварных соединений
3.3.1. Допущения при моделировании теплового процесса термоциклической обработки
3.3.2. Решение задачи оптимизации пространственновременной структуры объмного источника энергии при термоциклической обработке
3.3.3. Проверка адекватности математической модели объглного источника применительно к технологической операции термоциклической обработки
3.4. Определение мощности источника и построение термических циклов комбинированного режима обработки кольцевых сварных соединений.
3.5. Выводы по главе 3
4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫМ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАНАЛОВ
4.1. Структурная схема системы управления комбинированным процессом сварки кольцевых сварных соединений
4.2. Техническая реализация системы управления комбинированным процессом формирования кольцевых сварных соединений
4.3. Описание работы регуляторов системы управления
4.3.1. Расчет стабилизатора тока электронного луча
4.3.2. Обеспечение наведения луча на стык с помощью тепловизионного контроля.
4.3.3. Управление током и формой пятна нагрева на основании анализа тепловизионного изображения
4.4. Выводы по главе 4
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРО
ВАННОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАНАЛОВ.
5.1. Разработка технологии комбинированного процесса сварки
кольцевых соединений технологических каналов
5.2. Технологические параметры оптимального комбинированного
режима обработки
5.3. Методика проведения эксперимента формирования кольцевого
сварного соединения.
5.4. Экспериментальные исследования оптимального режима комбинированного процесса обработки
5.5. Выводы по главе 5.
6. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЬЦЕВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАНАЛОВ
6.1. Анализ свойств кольцевого сварного соединения, выполненного
комбинированным процессом сварки
6.2. Метрологические исследования и металлографические испытания кольцевого сварного соединения
6.3. Механические и коррозионные испытания кольцевого сварного
соединения
6.4. Выводы по главе 6
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


Доказано эффективное влияние оптимального теплового режима обработки на микрокристаллическую структуру металла сварного шва и зоны термического влияния, и, как следствие, на эксплуатационные свойства изделий. Построенная математическая модель теплового процесса позволила сформулировать и решить задачу оптимизации теплового режима каждой технологической операции комбинированного процесса сварки кольцевых соединений каналов АЭС. На основании предложенной методики комбинированного процесса составлен сложный термический цикл формирования кольцевого сварного соединения, построено заданное распределение температуры и предложен метод численного моделирования оптимальных параметров режима технологических операций комбинированного технологического процесса. Разработанные алгоритмы оптимального управления комбинированным технологическим процессом сварки обеспечивают непрерывный контроль во время формирования кольцевого сварного соединения и управление температурным режимом обработки. На основе метода решения обратной задачи теплопроводности получен метод оптимизации параметров режима сварки, наплавки и термоциклической обработки применение которого увеличивает точность получения технологических параметров процесса формирования кольцевых сварных соединений и уменьшает количество экспериментов для отработки режимов. Благодаря применению оптимальных режимов обработки сокращена длительность и уменьшена энергомкость процесса, за счет отказа от механической обработки обкатки роликами уменьшена номенклатура используемого оборудования, улучшены эксплуатационные характеристики продукции. Автоматизация процесса управления последовательностью технологических операций в вакуумной камере позволяет повысить производительность труда оператора электронно лучевой установки. Замкнутость системы управления по температуре обеспечивает повторяемость технологических параметров режима обработки. Предложен способ построения систем управления с обратной связью по температуре и предварительной оптимизацией температурного режима обработки, применимый для построения систем управления любыми тепловыми процессами. Повышена достоверность расчета режимов комбинированной технологии сварки и локальной термической обработки кольцевых сварных соединений труб 8x4 из сплава Э5, применяемых в технологических каналах реакторов РБМК. Всероссийская ежегодная научнотехническая конференция Наука, производство, технология, экология, г. Киров, ВятГУ, г. Всероссийская ежегодная научнотехническая конференция Наука, производство, технология, экология, г. Киров, ВятГУ, г. Международная научнотехническая интернет конференция Компьютерные технологии в соединении материалов, г. Тула, гг. Всероссийская ежегодная научнотехническая конференция Наука, производство, технология, экология, г. Киров, ВятГУ, г. Международная конференция Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах, международная конференция Компьютерные технологии в сварке и производстве, г. Киев, г. Всероссийская ежегодная научнотехническая конференция Наука, производство, технология, экология, г. Киров, ВятГУ, г. Международной конференции Лучевые технологии и применение лазеров, г. С. Петербург, г. Конференция с международным участием Сварка Урала , г. Екатеринбург, г. Всероссийская ежегодная научнотехническая конференция Наука, производство, технология, экология, г. Киров, ВятГУ, г. Диссертация состоит из шести глав. В первой главе рассматриваются особенности применения электронно лучевой технологии для производства и обработки кольцевых сварных соединений, пути повышения качества выпускаемой продукции с помощью изменения технологии обработки и оптимизации температурного режима, а также описываются способы автоматизированного управления процессом электронно лучевой обработки. Вторая глава посвящена построению математической модели сварки и локальной термоциклической обработки кольцевого сварного соединения, здесь же рассмотрен алгоритм поиска оптимального управления тепловым процессом на базе предложенной математической модели.