автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Компьютерная система для проектирования технологии точечной контактной сварки

АКАДЕМ1Я НАУК УКРЛ1НИ 1пститут елсктрозварювапня ¡и. 6. О. Патопа

г>

На правах рукопису

РОМАНОВА 1рина Юравна

КОМП'ЮТЕРНА СИСТЕМА ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ 'ХНОЛОГП ТОЧКОВОГО КОНТАКТНОГО ЗВАРЮВАННЯ

' 05.13.07 —

автоматизац1я технолог!чних процейв та виробництв (в промисловост!)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття наукового ступеня кандидата техн!чних наук

Кшв 1993

-" Дисертатвве" рукопио, ""

\Работа Еиконава в !ЕЗ щ.б.О.Патона АН УкраШ Науковий кергвник. анадешк АН УкраШ ЫАХНЕНКО В.!, '0фЩШ1 ожшенти., доктор техн1чш наук НЕДОСЕКА О.Я.

кандидат технших наук СИРОВШО В,В.,

Пров1дне шдприемство: Завод електрозваршльвого оОдаднання мДаховка

. Зашг вцбудвться 1993 рг -о годин!

на зас!данн! спецШ!зовано1 вчано! ради Д 016.08.02 в 1нституп едектрозварсвання Iи.б.0.Патова' АН Укрэ!ни (352650, Ки1в 5, МСП.'вул ^Божевка.

Здисврташевнохна ошШипсъ в вауковз-техапв1в СШЮтец! 1нституту.

Автореферат роз1слаииа 1993 р,

. ВчвниИ секретер, дпещацвовано! вчено! ради " канд. тн, наук

■ ГАВРИШ В.С',.

ЗАШЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

AKTyajibHtcTb теми. Точкове контактна зварввання (ТКЗ) е осеовнии ззарввальним проносом у рад!оелектронн1й промисловост!, автомоб t л&будувавнI, с!льскогосподарському машинобудуванн!, ав1абудуванн1. За продуктивною, "витратами енергП та ступэнэм автоматизацн ТЕЗ не мае соб! piBHtx серед yctx вид1в зварввання. Разом з тим ТКЗ мае ряд недолШв, основним з яких е практична неыоышвюхь виявлення найб!льш'небезпечного дефекту -непровару - ' за допомогов метод!в неруйн!вного контролв. ;Гарант!ею якост! ■ зварного з'еднання е т!льки виб1р оптимально! технологи ТКЗ та II суворэ' додеряання. 3 ц!й! причини особлива значения мае автоматизац!я проектування технологи ТКЗ за допомогов. обчислввально! тохн!ки. Коып'втерн!. системи автомати'зованного • проектування давть змогу оперувати великов к!льк!ств 1нформацИ, ' яка «Ютить та узагальнве накопичен! на дей час знания та досв!д кращих фах!вц1в, робить цей досвц легко Дбступним. Застосування в •системах проектування метод!в штучного 1нтелекту доз'в-лявть використовувати знания, як! немоадво подати У вигляд! цифр чи • формул. Обчислввальн! мо»ливост1 ЕОМ-роблять реальним математичне • моделввання процесу ТКЗ, . давть монливють за допомогов •?6чис!еввльного эксперименту розробляти HOB1 технологи ТКЗ, досл1джувати тонк! особливом! пропрсу. Тону завдання створення , тако! системи е актуальним.

Нета дисертац13но1 роботи - розробка та створення конп'втерно! системи проектування технологи- ТКЗ, що дае поради на вс1х етапах технолог!чкого процесу ei р!вн! эксперта.

У в1дпов!дност! з метов'була поставлен! так1 зав^аная:

- розробити структуру та схему функцюнуванпя комп'втерно! . системи для проектування технолог!! ТКЗ;

- з1брати та узагальнити дан! екслврименту для одеркання' иатвматичного опису у с I е I облает! 1 снування параметра-резя!11в ТЕЗ

- узагальнити дан! про причинно-нвсл!дков1 зв'язк" ills дефектами зварного з'еднання, . та розрооити алгоритма йвтонзтизованяого виявлення причин дгфэкив;

- розробити пол!пнен! мятенатичн! нодел! елейтротеиодеформа-Ц1йних продес!в при ТКЗ, зварювально! мазинн та гцстеми карування, яка дае змогу ец!нвзвти вплив технологи ТКЗнэ як!сть зварного з'еднання; ' ;' t !

- розробити програмне забезпечення та дШоговий 1нтер$ейс: системи. '

На захист виносяться: , !

1. Методолог1чне, 1нформацШе та програмне забезлечевня системи проектування технолог!чного процесу ТКЗ.

2. Иатемагична модель процесу ТКЗ, на в!ды!ву в!д вЦомих доповнена моделями змшних електричних контакив, динашчпого контактного опору, термодеформац.(йн!х процес!в у зварному з'сднанн!, електрично! потухньо! частини зварювально! машини з системою автоматичного улравл!ння. '

3. Результата. чисбльних експерименпв за допомогохг розроблено! модел!, що дають змогу оц!нити вшшв' ввр1ацИ ^ енергетичних параметра рекииу на якють з'ЕДнання та -валив, хувального тиску на залишков! напруженвя в' то'чц1. ' ;

Обробка експэрикентальних данях зелася за допомогоп методЫ математично! статистики - лшйного та нел!н!йного регрес!йногсг анал1з!б, корелящйного та факторного досл!д*евь, методу головвих компонент. При ■ розробц1 матеиатичног модел! процесу ТКЗ використовувалась . теор!я . розм!рност! та подМност!, методй. матемзтичво! ф!зики, чисельво!. математики. Намодвл! проводилися досл1дконня процесу ТКЗ шляхом чисельвого експерименту.

На^кова_новизна1.

1. Розроблено структуру та склад компьютерно1 системи проектування технолог!! точкового контактного зварвванвя,' в!дм1нною особлив1ств яко! е поедванвя традищйних метод!в побудови систем генэраци технолопй з матенатичним моделюваяням ф1зичних явиц, В1д яких заложить якють ТКЗ, з метою сдержанвя к1льк!сних оц1нок впливу вар!ац11 технолопчних параметра на оснозв! характеристики з'еднаввя.

2. Одержано математичний опис параметров режиму ТКЗ та IX взеемозв'язк!в, як! дозволяють 1втерполювати к!ндеву к.1льк!сть експериментальних даних на всю область ¡снування рвлиШв ТКЗ для

: р1зноман1тниХ' тише матер!ал!в. , ^

3. Узагальпеко дап1. про причиннс-н8сл!дксв1 зв'язки «!* дефектами зварного з'еднавня, в!дхиленнями в робот! обладнання та недодерхавням технолопчних режим!в, но дало змсгу вперт? розробити влгсрггыи автоматичного вияалвння причин виншснеаня дефект!в при ТКЗ.

2

4. Запросонованс матаматичн! модел! ф1зичних явищ при ТКЗ, я'к1 на в1дм1еу в!д в1Домих дозволяють моделввати розм!ри литого ядра, ; появу вихдвпувань, розм!ри вм'ятини в!д електрод!в при .заданих ; технолоПчних параметрах режиму зварювання з урахуванням динам!ки | зм!ни площини контактування та контактного опору. !

Практична ц!нн!сть. Розроблзна комп'втерна система i запровндкена дс учбового процесу на кафедрах зварювання у | Запор1зькому машинобуд!вноау та Волгоградскому пол1техн!чнону Институтах, в Учбовому центр1 зварювання при Швському пол1техн!чному Институт!, прийнята до комплектен!! серШих , контактних машин, що випускавться Кахсвським заводом ! , зварввального обладнання.

Структура та обсяг дисертаци. Робота складаеться з вступу, чотирьох глав та висновк!в. Загальний обсяг складае 207 стор!нск ] ' машинописного тексту, s 63 малюнками, 9 таблицями, список використано! л1тэратури складве 122 найменування. ■

У перШй глав! на- основ! розгляду' головних проблем,- цо | риникавть при формуванн! ядра зварного з'едняння, проведено г:нал!з i сучасних п1дход1в до автоматизацп технологи ТКЗ, юнувчих j матемагичних моделей та обгрунтовуеться необх!дн!сть розробки j Нол!пшено1 сучасяо! модел! ф1зичних процес!в при ТКЗ. .

У друПй глав! ро&глявуто потр!бн! структура та склад 1 1нформац!йного забезпечення системи (баз даних та алгоритма : Ьбробки та доступу до них), проведено анал1з достов!рност! та'; повно.ти 1нформац11. Розглянуто потр!бну структуру побудови д!алогу . системи проектування з користувачем. !

7 ' трет!й глав! описано математичну модель i електротермодеформац1йних процесс при ТКЗ у систем! електрод- i ; деталь, математичну модель зварювзльно! машини та системи ' . автоматичного рбгулювання внергетичних пар&мотр!в ТКЗ. ; : АдекваяПсть модел! перев!рэно шляхом з!ставлення результат^ ' • моделввання. s експериментальними даними. Наведено результата • " чисельного експерименту, проведеного з допомогою ц!е! кодрл! за. оц!нков впливу зварвБальних парамвтр!в на формування з'еднання.

У чэтверт!й глав! викладэно принципа вибору. технолог1чних зварювальних пареыетр!в та обладнаная для. одераання дотр!бного з'еднання, лроведено анал1з моаливих де$ркт!в та причин 1х випикнення. Описано механик, використання розроблйного

математичного забйзпечоння для вигору рацюнальних режй'лв.

3

вварювання. Проведено анэл 1з функцЮпувавня систеин вщлому, разглянуто в комплекс! увесь процес проектування технологи , зварювавня методом ТКЗ та шслязварювального контролю з вшсористанням розробленого програмного забезпечення. Апробац!я роботи. Основе! результат надави досл!д*еяь в!дбито у публ:исац!ях 11-5] та докладено аа республ!каньських та всеооюзних . конференция та сем1нарах:"1-а м!жнародна конференЩя молодих вчених та фах!вц!в 1ЕЗ 1м.С.0.Патова". (Ки!в, 1989), "Натематичн! . методи у зварвванн! та спецелектрометалурш" (Свердловськ, 1990), "Застасування математичних иетод!в та САПР у зварвваш" (Лен!нград, 1991), "Д«ерела кивлення та системи автоматичного . управл!ння зварввальним обладнанням" (Иосква, 1991), "Ноделювання ф1зико-х!м!чних продес!в, ствэреняя банк!в даних, розрахунково-!нформац!йних та експертних ' систем у галузг зварввання та спор!днвних технологий" (Алушта, 1993), а такок на сесП М13 у В!дн! у 1990 род!.

СТИСЛИИ ЗМ1СТ РОБОТИ ' •■

Проблеми розробки оптимальяих технолопй Тр;з ■ доциьнс вир!цувати за- допойогою систем автоматизованого проектування, • створеких на основ! високоефективних комп'втерних програм,.як1 давть змогу узагальнювати та використовувати знания фах1вц!в-ексиерив," теоретичн! розробки та екснериментальвий досв!д.. • Оск!льки нема под!бних ярограм для ТКЗ, проанал!зовано ь!дом! системи для дугового зварювання. Биявлено ьайдоц1льнш1 шляхи вир!шення та п!дходи для використання !х при створенн! системи для ТКЗ.

Анал1з показав, що сучасна система проектування технологи повинна в!дпов!дати таким потребам: мати базу даних, яка Шстить в соОI експериментальн! парамотри режим!в зварювавня, властивост! зварпваних матер!ал!з, параметр!в зварввального обладнання; мати модульний принцип побудови; бути в!дкритов за складом модулей та !нформац!бних баз; мзти матекатиян! модел! зварно1 конструкцп, технолопчного процьзу, узагальненого опису експериментальних давих, розрахунок йконом!чеих роказник1в{ Мати експертну час-тину для л0пче01 обробки нечисельно! !нформац!!; мати друяш1й до " користувача (нтерфэйс б надання« частини !иформац!1 у граф!чнону • , ькгляд1; надвватя резулиати лрооктуваная у вигляд! друковапоГ 4 . г ■ ■ . , ■

дэкукелтэпп; !нструментальна Саза повинна бути доступною " (ор!ентован1сть па персснальк! комп'ютери).

Для вибору режим!в зварюва'ння можливе використання ■ експерименталыш, розрахунково-ексл&риментальних та розрахункових методов. Наведен! у л!терагур! •експериментальн1 дан! часто недостатньо ючн1 або неновн!. Описувч! 1х регрес!йн1 р!вняння точн! та компакты!, але пШодять лише для тIеI галуз! зм1ни парметр!в, у як!й проЕодився эксперимент.

Анал!тичн! модел!, одержан! методой енергетичного балансу, теорн розШрност! тэ под1бност!, давть ляле як!сн! оц!нки. За 1х допомогою неможливо визначити границ! допустимо! зм!ни параметра режиму; прогночувати пояеу б!льшост! дефекпв.

Б!льа доск'оналики е математин! модел!, що використовують ДИфэреНЦ!ЙН1 р!вняння. Осаовний ВН9.СОК в 1х рсзробку зробили Гельман 0.С., Чакалев 0.0., та 1н. Найкращои з нашо! точки зору е модель, створена в МАТI Чакалевим О.С., Ср!ним О.Г., Прохорова» О.И., де на основ! вир!шевня електротермодеформац1йно! задач! .досл!дяувалась динаи1кз зростання- ядра. Недол!к нодел!- у спрощеному мвхан!зм! зм!ни плоцини контакту та контактного опору в процес! зварювання. При цьому зе враховувалися парамэтри контактно! мааиЕИ. Для удержания 0!льш точно! як1сно! картини процесу формування звврного з'вдкэнна методом ТКЗ необх1дно здосконалзння модел!.

Оск!льеи оснобу ШфсрмацШого забезпечення створено! системи проектування технологи ТКЗ складавть бази даних (БД), а такоя комп'ютерн! программ для вибору 1нформацП з них, за оспозу було взято СЩ ¡ЗВАБЕ' 1П-Р1Ш, яка добре задовольняе поставлен! вимоги.

Конструктива! парамэтри Шстяться у БД "Характеристики зварних з'еднань". Для адаптацП обраного рекиыу п!д конкретну мапину ТКЗ розроблено БД "Характеристики звэрювалького обладнання". У н!й надано паспортI дан1 коптактних машин, що виготовлен! заводом "Електрик" (и.С.-Петербург) за о'станн! 10 роятв. До систеии такок запроваджено БД, дэ розташовано !нформзщв про розклад та правила п!дготовки, х!м!чний склад длн травления та нейтрал!зацп поверхн! та 1н. Зметов повноти опису технологичного пронесу ТКЗ до систеии зап'роваджен! 1нфораац!йн1 БД про. видя та заоеоби проведения пюлязварвзальних !спит!в, $ории та розшри зразк!в для Гспипв на эр|з та вцркв у ззлегеост! в!д групи та тобцини матер!алу..БД--

"Дефекти" разом з модулем лопчного висновку дав моялив1сть, провести комплексвий анал!з причинно-наслцкових зв'язк!в аояви дефекив з використазням !ыов!рноствих ошнок. СШльний авзл!з, витрат на гварпваивя при використанв1 р!зноман!тних реши!в' робиться га допоиогию БД. яка и!стить нор'мативн! матер!ели по; витратах електрод!в, електроенергп, стисневого . поытря та; охолоджувально! води, а також трудов! витрати на зварввання.Г Б!бл1ограф!чний поиук за будь- яким питаниям, пов'язанин з ТКЗ,. можна зробити за допсиогою БД "Б1бл!ограф!я", де вм1щев! реферати: 1з Р1 "Зварювання" за 1985-1990 р.

• Основними вих!днями параметрами для формування запит1в для БД е вид та товщина зварввального матер!алу, тип захисвого покриття та стан повеучсн! матер1алу. Для роботи з БД розрсблено !нтерфейс з; використанням таблично! та граф1чно! форм д!алогу.

Для проведения 1м!тац!йвого моделввання процесу ТКЗ на ЕОН а' метою детального досл!дження формування з'еднання, розробки нових* режитв та !в. створено иатематичну модель процесу ТКЗ. Вова включав математичвии опис електричних, теплових та дефорыац!йниХ' процос!в при ТКЗ, а тако* потужноьго контуру зварювально! машйни з; системою управлшня. ,

При розробц1 елеирично! та теплово! ыодел! було' зроблено ! так! спрощен! припущення: 1

- рИення знаходиться у в!сесиметричн!й постав!; • \

- теплое!ддача з поверхн! ведаться ильки за законом Н'ютона;

- нехтуемо зиьниенням товщин зварювальних лисЛв !з-за •■ втискування електрод!в. .... 1

Розпод!л електричного поля в детал! (Мал.1): ;

. а 1 а<р а 1 ■ аф 1 аф I

дт о£Г)дг + дг. о$}дг га.^?) дг ' 0<Г<1, 21<8<г2 ,

да 1 - довжина детал!, - вЦставь до водоохолоджуванного каналу електроду, аш(Т) - влектропров!дн!сть металу чи егэктроду . при дан!й аемцератур!, ф - значения електричного потенциалу. Граничн! умови на зовн_!1Я1х повэрхнях:

ООЧ^

дф аг

л

дш

а* ■ ^

г=йел

' =0 (2) г-^л ,62 ,

г>г

' е-о

де фг,ад- значення потенщвлу, роараховане за допэмогою модел!

знаравально! кашини та регулятора

г*

ъг .

*г

Ш=оЖ«о

Нал.1. , ..

Кон*актний ошр моделветься за допомогов п!рам!д висотоп А та боком осяови а, залежних в!д виду обробки та'нер1ьност1 поверхн!. .При цьому питомний оп1р металу в погран!чному шар! 2=0^,8* ■ г^^ и г=о го*д_д говщинов (й приймаеться р!вним:

1 а р/о„ А

: р=р0(1+аГ)+(р0((1+аТ)+ _ е т)) — ,

А йг

,Д9 р - В1ДЕ0И8НЯЯ тиску элвктрод!в до найб!лыго! ПЛОЩ1 контэятубання, су* гранидя текучост! металу, р0 - значения' питомного елоктроопору металу при Т=20°С, Т - температура, а темлэрзтурвий коеф!ц!ент опору!•

&«1на фактично! ллоц! контакгування за КочергШш К.О; описуеться залежлЮтин .

дэ т0- початкова температура, контурна площа, г>,Ь -

показники нер1вност! поверхн!,

^-от*1"«''* ' г=4рТ/(рсдТ0), Рсд=3аг, Д0'Ро^- оп!р дефорнацп н1кроп!рам!д, БЗС1- вмановленв площа. - ' ... \

.....1з.,. розв'язанням задач! (1)-(2) одеряуемо., питомну;

йродуотвнють джерел тепла в електрод1 та метал! ■■

використану для розрахунку теплового поля.' ', Розлод!л темпвратури Т(г,М) в електрод!',, тй метал! обчислветься за р!внянням: 1 ...

б ат а эт ат

гг (Г\л?г >+ ^ж1^/ -эг

КоефЩ1ент теплопров!дност! залешть в1д температуря, агрегатного стелу металу та визначаеться: '

А, • „

ут)=

(К тА, о)

т,1 т,з'\ т,в'

К СТ(Т)+ --,

ш,в х -Т ' '

111,1 Ш,5

де Ти ,т температуря л1кв1дусз та сол?дуга металу й

електроду, л.т 8(Т) - коеф!ц!ент теплопров!дност1 матер1алу в

твердому стан!, ^т)-коеф!ц!ент теплопров!дност! материалу в

р!дкому стан!, к^- коеф[ц!ент, цо • враховуе копвективну

теплопередачу рцкого металу.

Аналопчно висзачаеться ефекгивний хоеф!Щент об'емно!.

теплоемност! с? .

'т .

Граничь! умови на бокових повэрхнях електрод!в та метала, у

.водоохолоджезому канал! электродш ат

де с^- коефЩент теплопередачи на в1с! симетрП та на значн!й вЦсгзн! В1Д не! :

I =о

~3г~ >г=0 (5)

Шсля зам!ни виидних р!внянь- та граничних умов !х

р!зницевими аналогами в я 'ост! 1терац1йно1 схемк використовуеться

поздовжньо-поперечна схема з виборои оптимального !терац!йиого

параметру. ,

Оц!нха адеквагносг! мдел! проводилася за зюгавленняы результат!в розрахунку з експериывнталышм'и даними. На Мал.2 наведено !зотерми, що показують диввшку формування ядра за розрахунком та експериментсм. Розход«ення даних розрахунку га експерименту'складае 20%'яа початку зварювання 1 знижуеться ло 10* при к!нц1. Помилка моделвЕання зони терм!чного впливу складае 3-5Х, цо говорить про адбкватн!сть створено! модед!. '

. Для прикладу використання иодел! досликувався бплйв варищ! струму 8Еарвзання та контактного опору на динашку зростаннк 8

/ ,

ае

г,нн з

/ /isoo'e »■■!' 1 1

■P.B

isB-O./Зс

isa -0.26c

Мал .2

■if) * ! —ЗГ1 • r- i i в ' f—* i • <

МО 3JD in

: • i Д .

i ' 4 >

to 0 A . A ,

•

0 и J п аз «V

ti

\

U 14 10 M ai Ol

У, *

JI_

37 ài в?

S °

я <

1ЫшЧ.5кА т1ья*&ЧнА х1з*'4.5кА ■

300 •

30 ■

loto о

~ам "oí 13 í.sr,CM _

Мал.4

ОТ

Sil,'/'

г,сч

; ■ д1аметру та висоти ядра,' д1гметру ущ!льновального пояска та висоти зони терм!чного влливу. Моделювалося зварввання лисив 1з 1 стал! 20 зтовщки 1 ми, зварввальке зусилля, ?зв=450 кГ, час' зварвванвя <ЗЕ=0.5 с, д!аметр робочо! поверхн! електрода вдЛ=5 ■

зварввальний струм 1ЗВ=4.5-8.3 кА, оп!р у контакт! е'лектрод-деталь Ке_д=ЗС мк0и+5О!5, ошр у контакт!'деталь-деталь . Кд_д=60 мкОм±1Ю5б. ОЩнку виИдних п'араметр!в проводили шляхом зам!ру- одеряаних контур!б 1зотерм а температурами 1500°С та 700°С. На Мал.За нвведено крив! зростання д1акетру литого ядра <1Я ; у час! за трьома значениями зварввального струму, Мал.Зб - внсоти., ядра Ья. На Иал.З бачимо, що вс! наведен! залеяност! нелШйнЬ. 'Поочтковий этап формування ядра мало залеяить вц струму. Д1йсно, 'при'зростанн! стрУму температура контакта зб!льшуеться, площа ' контакта зростае, оп!р зменыуеться, цо компенсуе ' вплив

• зб1лывевня струму. 3 цих причин ая, Ья, а такой розм!рк д!аметру ■ .'контакту та висоти зсни торм!чного впливу по закЛнченн!

• часу 0.06 с вйявилися прйблизно ршими при вс!х значениях

• струму. Шсля 0.16 с формування литого ядра при струм! 8.5 кА завершуеться. Подальше продовиення пропкання струму веде до

' зб1льиення ЬдТВ - розм!ру вм'ятини..

;• ". - Моделввання 1з з.биыиении контактами опором деталь-деталь; .. показало' зростання температуря п1д електродом' на початку зварввання, тобто зростання 1моБ1рност! початкового вихлвпування. !. Значна зм!на опору контакта деталь-деталь супрозоджуеться зм!нов глибини проплавлевня в1д непровару до к!нцевого вихлвпування.

Використана в систем! ¡шематична модель- деформац1йних процес!в на в!дм!ну в!д в!домих проггорових в!сесиметричних моделей реализуеться на персональвих. компьютерах. Розглянуто усереднений за товщинов зварвваяих олемент!в пружно-деформований. став. При цьому тензор напрукень в зон! о<г<г0 (г^а^/г) ^(г) . мае ае р1вв1 нуле три компонента й зон! оочг^

I ■ ,

а22(г)=о. Величири о^ та о^ зв'язан! р!внянням р1вно'ваги: .

. . дгНт Щ ' :

Напруаення о' задавться епврою розпод!лу зварввального або кувалы;ого тиску Р:.

-Р

' • ^о

ю -

,д9 .г>г0' 1(г/г0)еО, при 0<Г<Г0 . 1(г/г0)>0 та залежить в1д ■форми рабочо1 поверхн! електрод1в. Компонента тензора деформащй' е1;].(г) пов'язана з тензором нзпружень' ^(г) сп1вв!дношенвям • теор!I не!зотерм!чно1 пластично! течи, асоцШвано! з умовов' текучост! М!зеса.

Розрахунок ведеться шляхом посл!доваого аростежвння розвитку ', пруаво-пластичвих деформащй при нагр!ванн1 та назантаженн! тиском ая до остаточного остигання ядра. На кожному кроц!.-простежуеться ф!зична нелШйнють в уиовах текучост!, до . реал!зуеться !терац!йним шляхом.

На Мал.Д наведено резудьтати моделювання зм!ни остаточних • напружень о^, та деформащй у зон! ядра в залеяност! в!д ■ . моменту прикладання кувального тиску та сп1вв!деошзння диаметр!в ' ядра та электроду. Матер!ал - сталь ЗОХГСА зтовщки 6=1.6 мм.

Режим зварввавня: 1зв=6.1 кА, ?зв=3.б кК, <1^=5.6-6.8 мм. <зв . добирався для одеркання <^=5.6 мм. 1мпульс. кувальногр тиску | тривал!ств 0.Об с та розмгром Р?=7 кН прикладався в момент зниженвя температури зварно! точки п!сля виклвчевня струму до . =700-200 °С. Крив! 1 - Рк=0, 2- - ТК=750°С, 3 - ТК=300 С, 4 ТК=200°С'. ' ' '

Моделввання показало, по чин нижча. температура, при як1й зн!маеться Рк, тим нижч! середн! залишков1 напруження о^, и о^. Остаточн! деформаци е22 (вм'ятина в!д електроду)'визначаються в . основному зварюзальним тис~ом та духе залапать вц сшвв!дношеввя -

Таким чином, модель пружяо-деформованого стану разом 1з тепловою моделлв дае ножливють оц!нити величину' та вплив , параметр!в режиму зварювання на параметр« вцбитку електрод1в та . ' залишков! напруження у зон! ядра.

Модель електрично! потужяо! честили мвшин для ТКЗ дае змогу " 1 виявити зм1нн! гранича! умови (фзад) при матемвтичкому моделюванн! електричних процаЫв ТКЗ та 15В при вибор1 марки !<аиини та ступен! перемикання трансформатора для реал1зацЦ : спроектованного режиму зварювання. . ' Для машич зм!нного струму:

■'V

V <. . 7 -

Д с <2 »т.

де Ч. - д!вче значения приведено! до вторивши. обмотки напруги «нейльио! мерек1, йд - оп1р детал!, ¡^.^ активний та

¡ндуктибний оп!р контуру маиини, для конденсаторних машин: у£оо • ■ ;

,-<РС2 81хкр , гзв= ф С*®р/'А', С06ф=АУГ^,

, 38 • -в^

де ф - кут зсуву фаз струму та Напруги,- У2со початкоЕа -напруга на конденсатор!, ¿=(Ед+К2)/(2Хг), С2 - емн!сть конденсатору, для машин пост!йеого струму га низькочастотних:

"' ; К ■ • " "

1, = - (1 - е"г/те) ' при ■

Ч = *зв 0"4/Те 'ПРИ ызв> Чь * Ч^', те = ¥(¥кдЬ де 1 - час. •

Модель систеки управл!ння разом з наведен™ зище

залежвостями дозволяе дослцгувати впдив на ТКЗ ефекта фазового

управл1ння, модуляци струму, регулсвання !з замкнезим зворотним

зв'язком по струм!, напр/з!, потужност! та 1н.

. Технолог1чн1 режими ТКЗ складають богаток!рний месив, -що

мютить параметри 1зв, РЗВ,ЧЗВ, йел для р(зноман!тних товщин б.

ЕкБ!ваЛ8нтн! эа будь-яким воказнихои якост! режими ,наприклад т!, •■

що дасть одяаковий йл, б!др?зеяеться зз 1ашими' показЕикаыл,

закрема, зз глибиною вм'ятини, 1мов!рност1 виникнення вихлвпувзнь'. _

та !н. ВихЦн! показники якост! зварявання в л!тератур1 нэ

зусгр!часться I тому режими пеможливо псргвягвати. Кр!и того,

рекомендован! рвхими не оховлшть усього р!зноб!ччя. можливих. В

зв'язку з цим викликають 1нтерес усбредыеь! з л!тературних даних

режими ТКЗ та матоматичяий.опис галуз! 1снування ре«им1в, щс

значно розширыоть к1льк1сть можливих.сполучень параметр!в за

рахунок !нтерполяц!йлих якостей аналничяих сп!вв!дношень.

Обробка лнературвих даних дала так! .затност! дЛя усереднених

параметр!в режиму ТКЗ назьковуглецеьих сталей: ■

с^.^О0'526 ~ ' К-0.964

У33=222б0,956 15=0.933

1дв=;?.2б^0-478 >0.910'

-^ОИШб1'32 й-0.639

дэ И г коефщгеат корелядП. ' 12

Взаемозв'язок параметра режиму виражев.чй р1вняння,ч, *зв*зв7= 25.7Ô1"88, Мал.5. Виходячи 1з значений R, ц&й опяс ■набагатр. кращий ?а одержаний, з усереднених характеристик (6Ь Використовувчи результзти спец!альпо сроблених спрос, этрюшо уточнений опис галуз! Юнувакня режима ' ьварюванзя низьковуглецових сталей: '

I¿ti*2fK/l'cйЧ

1000

/07

10

0.1

•i'

i

Мал.5.

.V

ÍO

8, ни

dejf5'5ir5' P=7-U КГ/MHS Рпл=

2

•шел

ел

О.ОЭтЛГ С.'75"/ р

< J3B <; -

жг

*о.ь

(7)

^зв^зв

2

та!ел

f aiW-1

• *зв= [ ~ 2 J ■

зв

де J3B - Щльнють зварввального теку, а - ексдерикентальнай коеф!ц1ент.

Еиб!р конкретного резиму з велико! к1лькост1 мгшивих з (7) зд1йснвсться.у Elдповцнсст! з техн1хо-економ*чнимй показниками, розрахованими за такою системою: еяарго- та матер1альн1 внтрати,. продуктивней, соб1вар71сть та 1н. .

ГПсля виСору оптикаиьного рэкиму зваргванья система дае мо1лив1сгь niд!брети придптн! марки мвпшв контглнего зварввзння та !х установочн! параметра. При цьему ьжористовуеться БД,

"Харахтеристлки зварввального обладания"» виходними даними для роботи з яков е розрахован! сястеиою 1дВ, ¥зв , оп!р ^ та розм1ри детал!.' ■••"■■.

Для Ид обчислвються струни при даноиу розчин! електрод!в та ' р!зноман1тних ступен1в трансформатора. 3 цих струма обираеться . найближчий до 1зв,тобто Беобх1дна ступ1нь трансформатора:

■ Л^пйп | ^а-^^Чв !" *кзп~ стРум короткого, замика п-го ступвня; п- необх!дний . стуШнь; 1Ц- коаф1ц1бвт нахилу зовншньо! характеристики на п-му ступая!.. ' ' |

Для обраного ступвня розраховуеться зварввальвий струм, що 'раал1зуе?ься. Оскшки в1н не сшвпадае з- заданим, по (7) корекгуеться 183. • .

Розроблена система проектувалася як САПР з урахуванням пщод1в, використуваних при створевн! експертних систем. Загальннй склад системи подгний на Нал.6. У ход! д!алогу користувач одержуе рекоиендаци но параметрах режиму зварювання; т8ХЕ;ко-екоЕоы1.чних • пок-зниках, зварввальнону обладанию з необх!дними. уставками, пёредзварювалШй п!дготовц1 та Шслязварювальним заходам, анал!зу наявних дефекИв та засобам 1х „усупання. ......... -----г ----' -г-

ммчь розрахуш ®1з;[чиа ТА 12Х-яолопчяа ПА" рттв зглив-го з-дадин

• жшь

в£вору

омаднаии

ЮУЛ

сшиа якост!

бЬАРЮГО 3'

Г~1

С11

1-й- ь—

иямь ПшЯПЧЮХ гозраэыщ

1СШЬ иатеца-птого ижжваш

правила ¿ЛВДЭГО НШОДУ

иахгоса праша

1нггр40е еххру

еш ядвюс

м "хараперя;-№1 е2дрязго з-елнаскг

»ТАКТ отстш ШДНОТ1

таггруптаи

пам1стрк

б* "характерис-тхх1 звдрешы»-го се-илнання"

•вз "шягсгобка гоэтр.хр [»перед

згАрашодг

ел -газох

i зеаряого уи -i наниг

-и

и -дасхтх задряхо з'ел-

наяш "

вз"б!е1!огм®1ч-на ниоркацкг

на л.6' 14

п" на

звар1вання"

.Виходячи з потреб хористувача, параметр» режиму обиравться з> наявних у систем! експериментальних даних або розрахованних з регрес^Йних р!внлнь. Для нож матер1ал!в,. товщин, тэхнолопй -решки оочкслвыться у в!дпов1дност! з кр!тер!ями псд!бност! або знаходяться з урахуванняы чисельного моделювання на математичШй модел! ТКЗ. ... -----------. - -............!

ЗАГАЛЬНI БИСНОВКЙ

1. Розроблено комп'ютерну систему проектувазня технолог!!,' ТКЗ, що не мае аналопв н1 в наш!3 держав!, н: за кордоном.

2. Вперше розроблена комплексна .модель' ТКЗ, яка мютить математичний опис.електричних,' теллових,- пружно-деформащйних процес1в, зварввального обладнання та системи управл1ння.

3. Пор1вняння результата 'чисельного эксперименту за', дчпомогою модел! з досл!дними дозими показало адекваткють модел}-

4. Урахування динашки зм!нення електричного опору та площини контактування у модел! виявило переважний вплив на результата ТКЗ контактного опору деталь-деталь за. однаково р!вних умовах.

5.- Проведено чисельн! дсслцженнк впливу технологIчних, параметр!з на умови формування зварного з'еднання.

6. У результат! математичного моделювання встанозлено, що для ефективного зкиження-рад!альних залишсових налружень в звара1й точц1 кувальний тиск необх1дно утримувати до остигання зварно! точки. . ■" ' • •

7. Статистичний анал!з експериментальних даних показав, что. взаемозв'язок параметра режиму.ТКЗ, що забезпечуючус необх!дний диаметр литого ядра, описуеться залежн!ств 1(6). Вибгр оптимального режиму ТКЗ з числених можливих у в!дпсв1днотг з ц1ев залежнютю зд!йснвсться в систем! на осноы- аиалзу вихцних параметр1в якост! та розрахованих економ!чних показник1в.

. 8. Розроблена комп'ютернз система дае" можливють для катер!ала конкретно! товщини рисрати тбхяолопчн! зварввальн! параметри та потр!Сн& .обладнання та його уставки, одержат^ рекоменДашГ щодо дс- та пгслязварввальних. заходах, виявити. причини. наявних дефехив та отнити вплив зм!нення режимов зваргванзл на якють з'еднання. Система яобудована за модульнкм принципом 1 е "згдкритою за структурой та складом. Зз рахунск . з1дпов!днсго сврысного ьабезпечоння систонл дозволяв оперативно

/одэржувати 1вцюркац1в корис'тувачу, який-ве е фалвцеы у'галуз! обзисювальво! терГки.

зварвваЕня Запоро!зького машиноСуд1вного та Волгоградського пол1техн1чного !нститут!в, а такой в Учбовому центр! зварввання ' при Ки1вському пол!техн!чкому 1нститут!.

10. Система прийнята до комплектаци сер!йних контактвих машин, цо випускавться Кэховсьги заводом зварввального _ обладваввя.

Освоений зм!ст дисертац1йно1 роботи в!дбито- у таких ".. публ1кац!ях:

. -1 .Yu.H.Lankin, W.I.Machnenko, I.Yu.Romaiiowa, Xu.A.Skoenagin A model of the expert system for resistnce spot «elding о 1 low-carbon steels/IIW Doc.111-964-90.

2.СК0СНЯГИН C.A., Романова И.Ю. Информационно-поисковая система для проектирования технологии точечной контактной еварки//Механизация и автоматизация управления.-1992,Н2.-о.28-32.

3.Махненко В.И., Скоснятии Ю.А., Романова И.Ю. Информационное ■ обеспечение системы проектирования технологии для точечной ■контактной сварки//Автоыат.сварка.-1992,N5.-с.1-4.

4.Машенко В.И.,'Скоонягин Ю.А., Романова И.Ю. База знаний '. экспертной системы для проектирования режимов точечной контактной CBapia//Автомат.сварка.-В печати.

5. Махъанко В."., Скосыягин Ю.А., Великоивгненко Е.А., Романова' И.Ю., Розынка Г.®. Моделирование деформационных

. процессов в компьютерной системе проектирования технологии • точечной контактной сварки//Автомат, сварка.-в печати.

0собис.тий_вн9сок^8втора: в 11-23 запропоновано Структуру та

склад cib0d6h01 системи, в 131 розроблено структуру та склад без данях, в (41 проведено збиранвя та обробку ■ даних за рехиыами зварвваввя, одергаво узагальвев1 зале«вост1 для 1нтврполяц11 аксперимвнтальних дани на вех область Юнуваввя решав, участь 1 у розробц1 математичвих моделей елзктричних та теплових процес!в , при ТКЗ, проведения чибельних експериненг)в по . перев!рЦ! - здехватвост! моделей, в 151 участь у оозрооц! иодел нруано-' 'дефориованого стану при Ш, розрахунок'теипературних полгв для ■ ощнки залишкових напругень та'деформецш, в 12-51'розроблено. „рограмне забезпечэнвя" к№п'втерно1 систеии для проектування 1 технологи ТКЗ. . '

9. Система запроваджеЕЭ в' учбовий процес ва кафедрах.