Автоматизация процесса наведения на стык при электронно-лучевой сварке

• Автор: Тихоненко, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Содержание
Введение.
Глава 1. Анализ методов и средств автоматического обнаружения стыка на основе детекторов рентгеновского излучения.

1.1 Системы автоматического слежения с рентгеновскими датчиками стыка

1.2 Рентгеновские детекторы.

1.2.1 Ионизационная камера

1.2.2 Полупроводниковые рентгеновские детекторы.

1.2.3 Пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера

1.2.4 Сцинтилляционные и черепковские детекторы.

1.2.5 Активнопиксельные датчики

1.3 Методы выделения сигнала от стыка.

Глава 2. Комбинированный рентгеновский датчик стыка.
2.1 Особенности формирования рентгеновского излучения от поверхности свариваемых деталей
2.2 Регистрация рентгеновского излучения детектором с широкой зоной обзора
2.3 Регистрация рентгеновского излучения детектором с узкой зоной обзора
2.4 Построение статической характеристики комбинированного датчика по сигналам двух детекторов
Глава 3. Математическая модель и параметры закона распределения статической характеристики комбинорованного рентгеновского датчика
3.1 Информационные признаки, отображающие форму распределения статической характеристики датчика стыка на основе энтропийных оценок
3.2 Аналитическая модель и параметры распределения статической характеристики датчика стыка.
3.3 Определение информационных признаков, отображающих форму распределения статической характери стики датчика стыка на основе экспериментальных данных.
Глава 4. Вопросы технической реализации автоматической системы слежения за стыком.
4.1 Функциональная схема автоматической системы слежения за стыком
4.2 Алгоритм функционирования автоматической системы слежения за стыком
4.3 Конструкция.
Заключение.
Литература


Во второй главе рассмотрена математическая модель комбинированного рентгеновского датчика автоматического устройства обнаружения стыка свариваемых деталей с детекторами с широкой и узкой зоной обзора и метод совместной обработки сигналов детекторов, позволяющий обнаруживать координату стыка. В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с получением аналитической модели статической характеристики комбинированного рентгеновского датчика стыка автоматического устройства обнаружения стыка, определение информационных признаков, отображающих форму распределения, а также определение критериев достоверности получаемых информационных данных. В четвертой главе рассматривается метод обнаружения ошибки наведения на стык, а также функциональная схема, алгоритмы работы и конструкция автоматической системы слежения за стыком. В заключении изложены основные выводы п результаты работы. В приложения вынесен акт внедрения автоматической системы слежения за стыком. Малая ширина сварного шва и большое отношение глубины к ширине шва требуют точного совмещения пучка электронов с плоскостью свариваемого стыка. Точность позиционирования зависит от ширины зазора, толщины деталей, ширины шва и обычно не превышает 0,1 мм []. Позиционирование луча по стыку можно производить вручную при визуальном наблюдении через смотровое окно или оптические системы наблюдения. При постоянных параметрах луча и неизменном положении стыка такое позиционирование обычно оказывается достаточным для воспроизводимости результатов сварки, но требует высокой точности подготовки деталей к сварке и точности работы приспособлений, перемещающих детали относительно пучка электронов. Такой способ применяют при сварке больших партий одинаковых деталей и в тех случаях, когда точность обработки деталей необходима по другим соображениям []. При сварке мелких деталей с узкими швами предпочтительнее вести сварку с автоматическим позиционированием по стыку. Это особенно актуально при сварке дорогостоящих изделий, где брак недопустим. Автоматическое слежение за стыком непосредственно в процессе ЭЛС было внедрено в промышленную эксплуатацию после почти двадцатилетних исследований, что объясняется трудностью аппаратурной реализации этого способа []. Наибольшее распространение в практике получили устройства автоматического позиционирования по стыку, разработанные в ИЭС им. E.G. Патона, Сумском производственном объединении "Электрон", НИИТМе, Воронежском политехническом институте, Сибирском аэрокосмическом университете им. М.Ф. ФРГ), Институт Манфреда фон Ардене (ФРГ), "Мицубиси дэнки", Итами сэйсакусе" (Япония). В тоже время, несмотря на большое число имеющихся разработок, проблемы получения качественных соединений требуют проведения дальнейших работ с целью повышения точности и надежности функционирования систем автоматического направления электронного пучка по стыку. Данная глава посвящена анализу существующих систем автоматического слежения с рентгеновскими датчиками стыка, конструкции рентгеновских детекторов и методам выделения обнаружения стыка. При взаимодействии электронного пучка с материалом свариваемого изделия электроны в результате торможения теряют свою энергию. Этот процесс сопровождается возникновением рентгеновского излучения на поверхности свариваемого изделия, если при этом не происходит плавления, или рентгеновским излучением из канала проплавления. Рентгеновские лучи распространяются точно по прямым линиям, их нельзя отклонить с помощью электромагнитных полей (как например электроны), ни преломлять с помощью паров (как например свет). Они проходят сквозь пары металла с небольшим ослаблением. Испытания рентгеновских датчиков различного типа показали, что у них более высокая помехозащищенность по сравнению с вторично-эмиссионными, что свидетельствует о перспективности их применения [, , ]. При отсутствии плавления возможность использования тормозного рентгеновского излечения для контроля положения стыка заключается в том, что при попадании пучка в стык, часть электронов проникает в зазор между деталями и тормозится в глубине свариваемого материала. Возникающее при этом рентгеновское излучение распространяется в пространстве неравномерно.