автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса изготовления сварных соединений технологических каналов АЭС

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

РГ6 од

С 7

Г,

С

Лаптев Владислав Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАНАЛОВ АЭС

Специальность 05.03.06 - технология и машины сварочного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИРОВ 2000

Работа выполнена в Вятском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Мелюков В. В. Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент Медведев В. П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Бадьянов Б. Н. - кандидат технических наук, доцент Тукмачев В. М.

Ведущая организация: ВМП АВИТЕК, г. Киров

Защита состоится « 24 » ноября 2000 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета К 064.69.03 при ВятГТУ по адресу: г. Киров, ул. Московская, 36, каб. 1-310

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Вятского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 23 » октября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических нау Василевич Д. И.

/

- ПС,п. I СГ - А А £ п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Сварные соединения конструкций ядерных реакторов работают, как правило, в агрессивных средах (вода под давлением, паровидная смесь, пар) при высоких температурах. Высокие требования к надежности работы сварных конструкций из сплавов циркония вызывают необходимость высокого качества сварных соединений из этих сплавов. При электронно-лучевой сварке (ЭЛС) конструкций из сплавов циркония даже на оптимальных режимах не удается достичь требуемых механических свойств и необходимой коррозионной стойкости сварного соединения. Поэтому для обеспечения комплекса необходимых свойств сварного соединения из сплавов циркония после ЭЛС проводят длительный отжиг или ступенчатую термообработку, а также применяется и более сложная, термомеханическая обработка, включающая циклы холодной пластической деформации металла в зоне сварного соединения (обкатка роликами) и последующего отжига его в печи. Для проведения таких видов термической и термомеханической обработки сварного соединения в печах требуется специальное дорогостоящее и громоздкое оборудование, а технологический процесс изготовления сварных каналов реакторов является трудоемким и продолжительным. Поэтому при производстве технологических каналов ядерных реакторов задача разработки и исследования более простых и экономически выгодных методов и режимов обработки сварных изделий из сплавов циркония, снижающих трудоемкость и продолжительность технологического процесса изготовления технологических каналов ядерного реактора, существует по настоящее время.

При ЭЛС, как и при других способах сварки, формирование сварного шва происходит в условиях постоянно действующих возмущений, что приводит к динамической нестабильности процесса, а, следовательно, и к интенсивному дефектообразованию. Снизить влияние возмущающих воздействий на качество шва удается стабилизацией основных энергетических параметров, используя замкнутые системы автоматического регулирования с обратной связью непосредственно по управляемому параметру. Так для точного управления распределением температурного поля в зоне обработки необходимо контролировать температуру в этой зоне и управлять тепловым процессом с целью повышения качества

обрабатываемого материала. Одной из особенностей обработки материалов концентрированными источниками при изготовлении технологических каналов является локальность воздействия источника и вращение обрабатываемого изделия. Поэтому температура должна регистрироваться на участке поверхности обрабатываемой детали, размеры которого не превышают размера зоны обработки или меньше её, при этом пятно регистрации температуры должно быть фиксировано и не зависеть от вращения изделия. Данными свойствами обладают бесконтактные датчики температуры - пирометры, которые позволяют повысить точность режима обработки и эффективность управления технологическим процессом в автоматических системах регулирования.

При обработке материалов (ОМ) концентрированными источниками энергии (КИЭ) одной из основных задач является задача определения режима обработки (сварки, наплавки, резки, локальной термической и термоциклической обработки), при этом должны обеспечиваться необходимые или наиболее близкие к требуемым механические и эксплуатационные свойства обрабатываемого материала. Задача определения режима обработки довольно часто решается эмпирическими методами, зависящими от опыта и эрудиции технолога, с последующей экспериментальной проверкой выбранных режимов. Режимы в этом случае выбирают из справочника данных, рекомендаций или задают, исходя из накопленного технологического опыта, а затем проводится отладка режима на натурных образцах. При этом на отладку расходуется значительное количество образцов и большой объем рабочего времени. Процедура подготовки режима ОМ КИЭ, основанная на эмпирических подходах, становится малоэффективной при разработке новых технологий и в условиях мелкосерийного и единичного производства. Для повышения точности и достоверности определения режимов применение математического и численного моделирования тепловых процессов ЭЛС и электронно-лучевой локальной термоциклической обработки (ЭЛТЦО) затруднено из-за сложности математической модели, громоздкости алгоритмов расчета и большого объема машинного времени, что так же не позволяет применять их в системах управления для расчета в реальном времени режимов обработки.

Поэтому задачи разработки не сложной, доступной в применении технологу модели расчета режимов и автоматизации процессов ЭЛС и ЭЛТЦО с реализацией алгоритмов оптимального

распределения и регулирования мощности источника по температуре является актуальной.

Целью данной работы является снижение трудоемкости и продолжительности изготовления сварных технологических каналов ядерного реактора, автоматизация процесса сварки и термической обработки кольцевых швов с обеспечением требуемых эксплуатационных свойств сварных соединений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать методику эффективного численного моделирования режима электронно-лучевой сварки и последующей локальной термоциклической обработки швов кольцевых соединений на основе метода обратной задачи;

- численными методами на основе разработанной методики исследовать тепловой процесс в кольцевом сварном шве;

- разработать систему автоматического управления с контуром обратной связи по температуре и программное обеспечение для реализации в системе алгоритма изменения мощности пучка электронов и формы его локальной развертки;

- провести экспериментальные исследования достоверности и эффективности оптимального режима обработки пучком электронов при изменении мощности источника по рассчитанному закону управления и заданных параметрах локальной развертки;

- провести механические, коррозионные и металлографические исследования для подтверждения возможности сокращения времени печной и исключения сложной механической обработки сварных соединений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы: методы теории теплопроводности, методы математического и численного моделирования, моделирование тепловых процессов на ПЭВМ, методы теории оптимального управления.

Научная новизна и практическая ценность.

1. Разработана математическая модель теплового процесса и на основе этой модели получены режимы управления мощностью источника для поддержания заданного термического цикла сварки и локальной термоциклической обработки кольцевого соединения.

2. Предложен принцип системы управления на основе локальной вычислительной сети применительно к технологии электронно-лучевой обработки материалов.

3. Разработано программное обеспечение для системы управления с реализацией закона управления мощностью электронного пучка.

4. Разработаны алгоритмы функционирования блоков системы управления.

5. Экспериментальные исследования показали возможность сокращения штатного технологического процесса изготовления технологических каналов АЭС при использовании термоциклической обработки на оптимальных режимах сварных соединений каналов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы обсуждались на Региональной научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1998, Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в соединении материалов", г. Тула, научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1999, научно-технической конференции "Сварка Урала в XXI век", г. Екатеринбург, 1999, научно-технической конференции "Сварка-контроль. Итоги XX века", г. Челябинск, 2000 г, Региональной научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 2000.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель теплового процесса сварки и локальной термической обработки кольцевых соединений, позволяющая эффективно моделировать тепловые режимы при разработке технологических процессов.

2. Методика численного моделирования режимов сварки и локальной термоциклической обработки кольцевых швов, позволяющая определить закон изменения мощности концентрированного источника энергии.

3. Система автоматического управления на базе локальных контроллеров, соединенных локальной вычислительной сетью с контуром обратной связи по температуре.

4. Результаты экспериментальных исследований,

показывающих возможность сокращения штатного технологического процесса изготовления технологических каналов ядерного реактора.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены ее цель и задачи, сформулированы основные положения работы, выносимые на защиту, указана практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены особенности обработки сплавов циркония, особенности воздействия пучка электронов на обрабатываемые материалы, способы регулирования тепловых процессов при сварке и термоциклической обработке, выполнен обзор существующих методов расчета оптимальных режимов сварки, рассмотрены современные направления создания систем автоматического управления.. .

В современном производстве изделий из циркониевых сплавов на предприятиях многих стран применяют различные методы сварки, и основной проблемой является коррозия сварного шва, которая зависит от вида сварки и от ее характера, от состава и структуры циркониевого сплава. Широкое распространение во всем мире имеет высоковакуумная электронно-лучевая сварка, при которой окисление сварного узла не происходит, и проблемы коррозии шва и зоны влияния могут быть связаны только с составом и структурой применяемого сплава. Исследования показывают, что качество сварного соединения из сплавов циркония можно повысить за счет правильного выбора способа сварки, оптимизации параметров режима сварки, уменьшения размеров зоны термического влияния и применение термической, термоциклической или термомеханической обработки сварного соединения.

Установки для ЭЛС как объект автоматизации представляют собой сложный комплекс, в состав которого входит прецизионное электромеханическое, высокопроизводительное вакуумное и мощное энергетическое оборудование. Подготовительные и вспомогательные операции, включая диагностику состояния узлов оборудования, нередко занимают время, существенно превышающее время собственно сварки. Высокая скорость сварки,

ограниченные возможности визуального наблюдения создают существенные трудности оператору даже высокой квалификации в управлении процессом сварки. Поэтому стремление к максимальной автоматизации процесса ЭЛС вполне закономерно.

При создании систем автоматического управления основное развитие в настоящее время получают системы управления использующие в каждом контуре управления автономную микроЭВМ, называемую часто микроконтроллером. Микроконтроллеры - упрощенные варианты микроЭВМ, размещаемые в непосредственной близости от управляемого объекта. В микроконтроллерных системах центральная ЭВМ либо отсутствует совсем, либо выполняет функции диспетчера или супервизора. В таких системах микроконтроллер обеспечивает согласование сигналов, преобразование диапазонов, аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование, локальное управление и цифровую передачу данных. Все микроконтроллеры системы управления соединяются в последовательную локальную сеть и обмениваются цифровыми посылками (командами) по специально разработанному программному интерфейсу. Сетевая технология обеспечивает возможность снижение помех при снятии сигналов с датчиков, повышает надежность при передаче данных и управляющих воздействиях. Топология построения цифровых систем управления определяется требованиями надежности, стоимости, гибкости и производительности.

Во второй главе поставлена и решена задача определения режима управления тепловым процессом сварки кольцевых швов.

При сварке кольцевых соединений труб имеется ряд особенностей теплового процесса, связанных с замкнутостью тепловых потоков вдоль оси сварного шва. Эффект замкнутости тепловых потоков влияет на тепловой процесс сварки в разной степени в зависимости от радиуса кривизны трубы и толщины цилиндрической стенки.

Для определения режима ЭЛС и ЭЛТЦО кольцевого соединения и для исследования влияния замкнутости тепловых потоков, направленных вдоль оси кольцевого шва, на распределение и изменение температур в процессе ЭЛС и ЭЛТЦО кольцевого соединения рассмотрим тепловой процесс без учета его распространения в направлении оси у (оси трубы). В этом случае выбирается схема кольца радиуса г и шириной Ау, соизмеримая с

шириной кольцевого сварного шва. Тепловой процесс в кольце при объемном подвижном источнике, перемещающемся с постоянной скоростью V, описывается уравнением теплопроводности в цилиндрических координатах г, в, связанных с источником

дТ 1 д2Т V дТ 1 .. ч <я г об г дв с, ' 4 1

с граничными условиями

М-тШ гм-к-«.о, (2)

где в - угловая координата;

г - срединный радиус стенки трубы; а - коэффициент температуропроводности; Су - объемная теплоемкость; д(0,О- удельная мощность объемного линейного

концентрированного источника; / - время;

<р(0) - начальное температурное поле.

Решение уравнения (1) при граничных условиях (2) и г=со/м/ получим, используя комплексное преобразование Фурье по переменной в. Решение имеет вид:

1 ® _ч* У

Т{в,1) = -^Рпе " \(р{а)соъп(в-а-^у1а-71 "--о г

'■ +

(3)

+--[ \й{а,т)е г~ со$п\в-а--(!-т)^1ас1т

с, я п-0 о -ж г

Г1/2 при и = 0

где Рп =). ^ Л (4)

[1 при п&О к '

При разработке систем управления процессом сварки модель расчета алгоритма управления мощностью должна соответствовать реальному процессу в пределах допустимой точности и согласно формулировке задачи определения режима основываться на решении обратной задачи теплопроводности. Функция # удельного теплового потока может быть представлена в виде произведения эффективной мощности источника <2 на нормированную функцию Т формы пятна нагрева, то есть в виде выражения, которое запишем в цилиндрических координатах:

#,0=»-'), (5)

где величина д определяется в Вт/см3.

При постановке задачи управления тепловым процессом, когда в качестве управления принимается эффективная мощность источника <2(1), функция Щв^) должна быть задана. В общем случае эта функция не является стационарной, то есть форма и площадь пятна нагрева могут изменяться в процессе сварки, но закон этого изменения должен быть известен и функция ¥(6,1) задана.

Выражение (3) приводится к виду интегрального уравнения относительно неизвестной ()(1')

I

где

1 » °!} I я

г) = т0—\<Р(сс)совп(в-а--Ма. (7)

Я п=о г

ап1, я опт

=-\еУ соъп{в-а--Ц-т))<1а (8)

*к г ^ >

Уравнение (6) является уравнением Вольтерра первого рода и задача определения эффективной мощности ()($ источника при заданной левой части С(в^) уравнения относится к обратной задаче теплопроводности.

В качестве критерия управления процессом сварки кольцевого шва зададим в некоторой точке М'(О') зоны сварки температуру ТЩ. Точку М' выбирается в хвостовом сечении пятна нагрева источника в области максимальных температур (рис. 1). Температура Т' в выбранной точке может быть постоянной или изменяться с течением времени по заданному закону. Функция Т'(0 подставляется в (7) вместо Т(в,0-

Сформулируем задачу управления тепловым процессом сварки с управляющим параметром Пусть в некоторой точке М'(в) подвижной системы г, в, связанной с перемещающимся сварочным источником, задана температура

Т'(0=Т(ви)

(9)

при которой в этой точке обеспечивается необходимый нагрев, соответствующие свойства свариваемого материала и размеры сварного шва. Найти режим управления мощностью ()($ источника на основании модели (6) теплового процесса.

Для нахождения закона управления мощности принимаем в качестве математической модели теплового процесса в тонкой цилиндрической оболочке выражение (6) и запишем его с учетом (9)

I

С(в\0=^т)К3(в\1,т)с1т (Ш)

о

где О, получены при подстановке Т'(0 и угловой

координаты в' точки М' в выражения (7), (8). Приближенное решение данного уравнения для определения эффективной мощности Q(t) источника будем находить в виде

е«=1(-0 (п)

где Уо-^уу —^—;

о Л

В третьей главе определены параметры пятна нагрева оптимального источника, выполнено исследование влияния замкнутости тепловых потоков в кольцевом шве сварного соединения, численное моделирование управления мощностью концентрированного источника энергии при ЭЛС и ЭЛТЦО кольцевого соединения.

При регулировании теплового процесса при сварке и локальной термоциклической обработке основную роль играют параметры теплового источника, одним из которых является пространственное распределение плотности мощности. Источник с оптимальной формой пятна нагрева в виде двух полос, расходящихся к хвостовой части (рис. 1, а), обеспечивает наиболее равномерное распределение температуры по ширине зоны сварки и по глубине сварного соединения (рис. 1, б). Это позволяет с достаточной степенью точности использовать математическую модель (11) управления мощностью объемного источника для

численного моделирования режима изменения мощности поверхностного источника с оптимальной формой пятна нагрева, х

М'

++

++ ++

++ ++

+ + + +++ X

+ + ++ <

+ + + +

++ +++

+

+

а б

Рис. 1 Оптимальная форма пятна нагрева источника (а); изотермы в сечении х- Ах (б): 1 - при объемном линейном источнике, 2 - при поверхностном источнике с оптимальной формой пятна нагрева.

Параметры Ах, Ау, d объемного источника для сварки приняты по результатам решения задачи оптимального управления тепловыми процессами в пластине, полученного в работах Мелюкова В.В. Параметры пятна нагрева поверхностного источника для ЭЛТЦО получены в результате численного моделирования задачи оптимального управления шириной зоны термического влияния в пластине толщиной 5=4 мм. Результаты вычислительных экспериментов показывают, что погрешность Д применения модели (11) для определения Q(t) поверхностного источника составляет 10... 15%. Это подтверждается результатами натурного эксперимента (рис.2).

b,=8,6 b =10,7

b2=7,9

Рис. 2 Шлифы пластины из сплава Э125: а - зона сварного шва; б - зона термического влияния при локальной термоциклической обработке поверхностным источником

b

У

Исследование влияния замкнутости тепловых потоков на основе полученного выражения (3) проведено для сплава циркония Э125 (2г7,Ь%Ш>). В результате численного моделирования были получены термические циклы в точке М' за время одного оборота

Рис. 3 Термический цикл в точке М'

Построенные термические циклы (рис. 3) показывают возрастание температуры в кольцевом шве на всем периоде обработки для радиуса 30 и 44 мм. Значительное увеличение температуры в конце периода обработки объясняется встречей тепловых потоков нагретых участков трубы с тепловыми потоками зоны воздействия теплового источника из-за замкнутости этих тепловых процессов в кольцевом шве трубы.

Исследование влияния замкнутости тепловых потоков подтверждает необходимость поиска режима изменения мощности источника Q(t) для поддержания заданной температуры в зоне обработки изделия.

Для того чтобы стабилизировать температурный режим в процессе ЭЛС и ЭЛТЦО и обеспечить одинаковые температуры нагрева в точках вдоль оси сварного шва, на основе полученного уравнения (11) численными методами определены режимы изменения мощности источника ()(() при заданной форме пятна

нагрева. Температура в точке М' задана равной Тсв=2000°С, а при локальной термоциклической обработке Тобр=900°С. Графики изменения мощности при ЭЛС и ЭЛТЦО за время одного оборота, полученные в результате расчетов, показаны на рис. 4.

Рис. 4 Зависимость изменения мощности источника за время одного оборота: 1 - для ЭЛС, 2 - для ЭЛТЦО.

В четвертой главе выполнено описание разработанной системы управления процессом ЭЛС и ЭЛТЦО, основных блоков системы, а также описаны основные этапы работы системы управления при проведении ЭЛС с последующей ЭЛТЦО.

При разработке системы управления процессом ЭЛС ставятся следующие задачи: повышение качества сварного соединения непосредственным контролем бесконтактным датчиком измерения температуры и поддержанием температуры обработки сварного шва; повышение производительности, повторяемости основных результатов технологического процесса сварки и локальной обработки в результате программного управления технологическим процессом; облегчение перенастройки системы управления на сварку новых изделий; сокращение времени при разработке и оптимизации технологического процесса; повышение надежности системы управления и технологического оборудования в результате разбиения системы управления на законченные блоки управления отдельных узлов электронно-лучевой установки (ЭЛУ) и

применения современной более надежной элементной базы; регистрации всех данных о параметрах и процессе обработки.

Разработанная система автоматического управления процессом сварки и локальной термоциклической обработки на базе функционально законченных модулей объединенных локальной вычислительной сетью и управляемых ЭВМ, выполненная согласно поставленным выше задачам, изображена на рис. 5.

Рис. 5 Структурная схема системы управления

Система управления состоит из функционально законченных блоков, которые управляют соответствующими узлами ЭЛУ: блок управления мощностью пучка устанавливает и поддерживает ток электронного луча изменением управляющего напряжения, а также осуществляет контроль за током луча и температурой процесса при помощи бесконтактного датчика температуры - пирометра и передачей этих данных в основной компьютер; блок контроля за температурой охлаждающей жидкости (воды) осуществляет

контроль за температурой воды и передачей этих данных в основной компьютер; блок управления вращением изделия осуществляет и поддерживает заданную скорость вращения обрабатываемого изделия; блок управления развертками луча формирует развёртку луча по заданной с компьютера траектории.

Функционирование системы управления ЭЛУ осуществляется при участии оператора-технолога, который задает параметры технологического процесса, контролирует отработку последовательности технологических операций, выполняет неавтоматизированные операции. Работа с системой управления разбита на три этапа в соответствии с тремя стадиями технологического процесса: подготовительной операции, сварки и термоциклической обработки, стадии завершения.

Система управления работает под управлением технологической программы в операционной системе Windows 95. Технологическая программа позволяет оператору задавать в диалоговом режиме параметры технологического процесса, т.е. выбирать и корректировать новую траекторию движения электронного луча по нагреваемой поверхности, задавать максимально допустимые температуру и ток сварки, устанавливать скорость вращения привода детали. При этом диалог пользователя с программой ведется с помощью диалоговых окон, меню и других элементов интерфейса.

Отметим преимущества системы управления на базе локальных контроллеров:

1. Каждый контроллер выполняет функции управления и поддержания заданных параметров, освобождая основной компьютер от операций управления. Основной компьютер в этот период может выполнять численное моделирование оптимальных режимов обработки и их поддержания в установленных пределах. Это позволяет снизить требования к его производительности.

2. Применение локальной сети позволяет дистанционно управлять технологической установкой с полной гальванической развязкой от силовых устройств.

3. Применение отдельных управляющих контроллеров повышает гибкость системы и её наращиваемость. Для введения в систему управления нового блока необходимо лишь подключить его к последовательной сети и откорректировать управляющую программу на компьютере.

4. Повышается устойчивость и ремонтопригодность системы управления. При выходе какого-либо блока из строя управляемый узел установки переключается из автоматического режима на ручной режим управления, а неисправный блок заменяется новым.

5. Повышается качество процесса автоматического регулирования теплового режима обработки, что определяется быстродействием системы и величиной наибольшего отклонения регулируемых параметров от установившегося состояния в переходном режиме. Каждый блок отвечает за определённый узел установки и отрабатывает с максимальным быстродействием параметры, связанные только с этим узлом.

В пятой главе изложены режимы и технология сварки кольцевого шва с последующей локальной термоциклической обработки сварного соединения, описаны методики проводимых экспериментальных исследований.

Предложена электронно-лучевая сварка кольцевого соединения встык без разделки кромок и без присадочной проволоки. По применяемой технологии сварка выполняется с разделкой кромок и присадочной проволокой, при этом скорость сварки в два раза меньше (-0,5 см/с) и выполняется не менее чем за два прохода. ЭЛС сварных соединений образцов труб 088x4 мм из сплава марки Э125 осуществлялась на установке типа КТ6-М2. При этом параметры режимов представлены в таблице 1.

Режимы ЭЛС и ЭЛТЦО сплава Э125_Таблица 1

Параметр ЭЛС ЭЛТЦО

Эффективная мощность Вт 1533 640

Эффективный КПД т} 0,8 0,8

Ускоряющее напряжение и, кВ 20 20

Вид развертки луча У-образная У-образная

Размер пятна Ах, см 0,8 4,9

Размер пятна Ау, см 0,62 3,75

Размер пятна в., см 0 0,65

Ток луча I, мА 96 40

Скорость вращения изделия V, см/с 1 0,15

После сварки кольцевого шва и его охлаждения сразу выполняется электронно-лучевая локальная термоциклическая обработка сварного соединения. Режимы приведены в таблице 1.

ЭЛТЦО выполнялась за четыре и семь циклов, при этом обеспечивался нагрев сварного соединения в интервале температур 550-850 °С. Для обеспечения указанного температурного режима ЭЛТЦО выполнялась по следующей схеме за четыре и семь циклов: первые два цикла без перерыва, между последующими циклами делался перерыв продолжительностью 40 с, между предпоследним и последним циклом - 60 с. Такая технология ЭЛТЦО обеспечивает получение термического цикла, при котором нагрев сварного соединения осуществлялся в интервале температур 500-850 °С. Скорость охлаждения составляла 15-16 °/сек.

В шестой главе приведены результаты исследований адекватности разработанной математической модели теплового процесса в кольцевом шве, микроструктуры, кратковременных механических свойств, а также результаты длительных коррозионных испытаний сварных соединений.

Результаты экспериментальных исследований теплового процесса в кольцевом шве и соответствующие им расчетные характеристики на основе модели (1) приведены на рис. 6. Рассчитанное среднеквадратичное отклоение для г=44 мм равно 15 °С и для г=55 мм - 14,1 °С, что достаточно для системы програмного регулирования с обратной связью по температуре процесса.

VC

500 -------

450 --:------

/i

400 a --

350 ------------У ,.

300 ^ J ■■■■■■♦■.....' .....i ^^—--

250 ■-------

t, с

200 -------►

0 5 10 15 20 25 30

—— r = 55 мм, теоретическая ▲ r = 55 мм; экспериментальная

.........г = 44 ш; теоретическая ♦ г = 44 мм; экспериментальная

Рис. 6 Термические циклы в кольцевом шве

/1

/1

k., * i \ AJ --1—i

i 4t

По результатам механических испытаний образцов сварных соединений, подвергавшихся ЭЛТЦО, можно сделать следующие выводы:

- разрушение при испытаниях на растяжение в состоянии после ЭЛТЦО происходит как по шву, так и по основному металлу (за пределами зоны обработки); при этом значения предела прочности находятся в пределах 430-490 МПа, что выше требований ТУ 95 535-85 к механическим свойствам труб (наблюдается значительный разброс значений);

- разрушение при испытаниях на растяжение образцов сварных соединений, подвергавшихся ЭЛТЦО с последующим вакуумным отжигом, происходит по шву и по зоне обработки;

- пониженных значений предела прочности при испытаниях этих образцов не наблюдалось, значения изменялись в пределах 433-468 МПа (т.е. дополнительный отжиг при 580° С в течение 5 час несколько снижает предел прочности по сравнению с состоянием после ЭЛТЦО, но уменьшает разброс значений);

- при испытаниях на изгиб наблюдался значительный разброс значений углов изгиба образцов в состоянии после ЭЛТЦО: так, при изгибе на нормируемый угол 70 градусов имело место разрушение пяти образцов из девяти испытывавшихся; угол изгиба четырёх не разрушившихся образцов составлял 90-150 градусов;

- отжиг уменьшает разброс и повышает значения углов изгиба сварных соединений, подвергавшихся ЭЛТЦО, до 100 - 130 градусов (практически до уровня значения угла изгиба штатных сварных соединений в состоянии после отжига при температуре 580 °С в течение 10 час);

- ударная вязкость металла шва, как в состоянии после ЭЛТЦО, так и после дополнительного отжига, изменяется в пределах 3,76-105-8,0-105 Дж/мг (среднее значение 5,34-105 Дж/м2) ударная вязкость зоны обработки имеет более высокие и стабильные значения 6,5105-7,6-105 Дж/м2

5 2

(среднее значение 7,06-10J Дж/mJ, ударная вязкость сварных соединений, подвергавшихся ЭЛТЦО, ЭЛТЦО и отжигу, не ниже ударной вязкости металла штатных сварных соединений

Для того чтобы оценить влияние обработки, была исследована микроструктура сварных соединений после ЭЛТЦО, которая сравнивалась с микроструктурой сварного соединения, выполненного по штатной технологии (с разделкой кромок с подачей присадочной проволоки из сплава циркония с 1% ниобия), не подвергавшегося ЭЛТЦО. Из сравнения видно, что для шва штатного сварного соединения характерна игольчатая микроструктура мартенситного типа, для зоны термического влияния (ЗТВ) - крупнозернистая микроструктура. Отжиг приводит к незначительным структурным изменениям; иглы становятся менее чёткими, появляются выделения второй фазы. ЭЛТЦО, в особенности с последующим отжигом, приводит к более заметным структурным изменениям, причем более существенными они являются в случае ЭЛТЦО за семь циклов (особенно в ЗТВ).

Из проведенных длительных коррозионных испытаний сварных соединений труб 088x4 мм из сплава марки Э125 можно сделать вывод о том, что достаточно высокой коррозионной стойкостью обладают сварные соединения, подвергавшиеся ЭЛТЦО за семь циклов и последующему отжигу при температуре 580 °С в течение 5 час, в случае, если у них поверхностный слой толщиной 0,05-0,1 мм был удален перед испытаниями путем механической обработки или травления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате изучения применяемой в промышленности технологии изготовления сварных соединений технологических каналов АЭС и исследования способов повышения качества сварки сплавов циркония, предложено снижение трудоемкости и продолжительности изготовления каналов АЭС за счет применения локальной термоциклической обработки и автоматизации процесса обработки.

2. Разработана математическая модель теплового процесса сварки и локальной термической обработки кольцевых соединений, позволяющая эффективно моделировать тепловые режимы при разработке технологических процессов.

3. На основе предложенной модели выполнен вычислительный эксперимент, подтверждающий необходимость учитывать влияние замкнутости тепловых потоков при сварке кольцевых

соединений в случае, когда отношение толщины стенки трубы к радиусу больше 0,1.

4. Разработана методика эффективного численного моделирования режимов сварки и локальной термоциклической обработки кольцевых швов, позволяющая определить режим изменения мощности концентрированного источника энергии при заданной форме его пятна нагрева в виде двух полос, расходящихся к хвостовой части.

5. Разработана система автоматического управления с контуром обратной связи по температуре, позволяющая управлять током пучка электронов и формой локальной развертки.

6. Разработано программное обеспечение для системы управления электронно-лучевой установкой с реализацией закона управления мощности пучка.

7. Разработаны алгоритмы функционирования блоков системы .управления.

8. В результате экспериментальных исследований установлено, что применение термоциклической обработки кольцевых соединений технологических каналов АЭС непосредственно после электронно-лучевой сварки позволяет сократить продолжительность послесварочной печной обработки на 50% и исключить обкатку роликами сварного шва с обеспечением требуемых эксплуатационных свойств каналов. Полученные результаты подтверждены актом о внедрении.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лаптев В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Универсальная система управления процессом сварки и локальной термической обработки. Тезисы докладов региональной НТК "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1998 г.

2. Медведев В.П., Корепанов А.Г., Лаптев В.В. Устройство бесконтактного измерения температуры в зоне обработки материалов подвижным концентрированным источником энергии. Сборник научных трудов ВятГТУ, выпуск N3, Управление и обработка информации. Киров, 1998 - 236 с.

3. Лаптев В.В. Применение микропроцессорной техники при разработке технологических процессов обработки материалов концентрированными источниками энергии. Сборник научных

трудов ВятГТУ (N3). Машиностроение, конструкции и технологии. Киров, 1998 - 150 с.

4. Лаптев В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Система управления процессом сварки на базе локальных контроллеров. Тезисы докладов Всероссийская НТК "Компьютерные технологии в соединении материалов", г. Тула, 1999 г.

5. Лаптев В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Способ регулирования мощности электронного луча при сварке и термообработке. Тезисы докладов НТК "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1999 г.

6. Лаптев В.В., Мелюков В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Замкнутая система регулирования мощности пучка при электронно-лучевой обработке материалов. Тезисы докладов НТК "Сварка Урала в XXI век", г. Екатеринбург, 1999 г.

7. Лаптев В.В., Мелюков В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Система управления процессом электронно-лучевой сварки и термической обработки кольцевых соединений труб на базе локальных контроллеров. Сварочное производство, 1999, №11.

8. Лаптев В.В., Мелюков В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Моделирование теплового режима при управлении процессом сварки кольцевых швов. НТК "Сварка-контроль. Итоги XX века", г. Челябинск, 2000 г.

9. Корепанов А.Г., Медведев В.П., Лаптев В.В. Моделирование системы управления электронно-лучевой установкой. Тезисы докладов региональной НТК ВятГТУ "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 2000 г.

10. Лаптев В.В., Мелюков В.В., Медведев В.П., Корепанов А.Г. Управление мощностью теплового источника при сварке и термообработке кольцевых соединений труб. Тезисы докладов региональной НТК ВятГТУ "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 2000 г.

11. Лаптев В.В. Цифровой измеритель. Свидетельство на полезную модель №13698 от 09.11.1999 г.

12. Медведев В.П., Корепанов А.Г., Мелюков В.В., Лаптев В.В. Автоматизация технологического процесса при электроннолучевой обработке материалов. Сборник научных трудов ВятГТУ, выпуск №4, Управление и обработка информации, г. Киров, 2000 г.-с. 70-71.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ СВАРКИ СПЛАВОВ ЦИРКОНИЯ.

1.1 Технологические и эксплуатационные свойства циркония и его сплавов.

1.2 Применение пучка электронов при сварке и термической обработке.

1.3 Методы моделирования режимов сварки.

1.4 Способы регулирования тепловых процессов сварки и локальной термической обработки.

1.5 Автоматизация процесса электронно-лучевой сварки.

ГЛАВА 2. ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ СВАРКИ И ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ.

2.1 Математическая модель теплового процесса в кольцевом шве.

2.2 Постановка задачи управления тепловым процессом.

2.3 Определение режима управления мощностью подвижного концентрированного источника.

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ИСТОЧНИКА.

3.1 Определение параметров оптимального поверхностного теплового источника.

3.2 Исследование влияния замкнутости тепловых потоков численным моделированием.

3.3 Определение режима сварки и локальной термоциклической обработки.

ГЛАВА 4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛС И ЭЛТЦО.

4.1 Основные блоки системы управления.

4.1.1 Блок конвертора интерфейса 118-232/118-485.

4.1.2 Блок управления развертками электронного луча.

4.1.3 Блок управления мощностью пучка.

4.1.4 Блок управления вращением изделия.

4.1.5 Блок контроля за температурой охлаждающей жидкости системы охлаждения.

4.2 Основные этапы работы системы управления ЭЛС и ЭЛТЦО.

ГЛАВА 5. РЕЖИМЫ ОБРАБОТКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1 Оборудование и режимы обработки.

5.2 Методики исследования.

5.2.1 Оценка адекватности математической модели теплового процесса в кольцевом шве.

5.2.2 Механические испытания.

5.2.3 Металлографические исследования.

5.2.4 Исследование коррозионной стойкости.

ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1 Результаты исследований теплового процесса в кольцевом сварном шве

6.2 Механические свойства сварных соединений.

6.3 Металлографические исследования.

6.4 Исследование длительной коррозийной стойкости сварных соединений.

В атомной промышленности при изготовлении активных зон ядерных реакторов в основном применяют сплавы циркония, характеризующиеся незначительным паразитным захватом нейтронов по сравнению с другими металлами. Основной проблемой при изготовлении изделий из циркониевых сплавов является активное взаимодействие циркония с атмосферными газами, что приводит к понижению механических свойств и коррозионной стойкости сварных швов. В современном производстве широко распространены аргоно-дуговая, гелиево-дуговая сварка в камерах, контактно-стыковая сварка с магнитным прижимом пробки-заглушки к трубе, но высокие защитные свойства сварного соединения обеспечивает только высоковакуумная электронно-лучевая сварка, при которой окисление шва сварного соединения не происходит, и проблемы коррозии шва и зоны термического влияния могут быть связаны только с составом и структурой применяемого сплава.

Сварные соединения конструкций ядерных реакторов работают, как правило, в агрессивных средах (вода под давлением, паровидная смесь, пар) при высоких температурах. Высокие требования к надежности работы сварных конструкций из сплавов циркония вызывают необходимость высокого качества сварных соединений из этих сплавов. При ЭЛС конструкций из сплавов циркония даже на оптимальных режимах не удается достичь требуемых механических свойств и необходимой коррозионной стойкости сварного соединения. Поэтому для обеспечения комплекса необходимых свойств сварного соединения из сплавов циркония после ЭЛС проводят длительный отжиг или ступенчатую термообработку, а также применяется и более сложная, термомеханическая обработка, включающая циклы холодной пластической деформации металла в зоне сварного соединения и последующего отжига его в печи. Для проведения таких видов термической и термомеханической обработки сварного соединения в печах требуется специальное дорогостоящее и громоздкое оборудование, а технологический процесс изготовления сварных каналов реакторов является трудоемким и продолжительным. Поэтому в настоящее время при производстве технологических каналов ядерных реакторов существует задача разработки и исследовании более простых и экономически выгодных методов и режимов обработки сварных изделий из сплавов циркония, снижающих трудоемкость и продолжительность технологического процесса изготовления технологических каналов ядерного реактора.

При ЭЛС, как и при других способах сварки, формирование сварного шва происходит в условиях постоянно действующих возмущений, что приводит к динамической нестабильности процесса, а, следовательно, и к интенсивному дефектообразованию. Снизить влияние возмущающих воздействий на качество шва удается стабилизацией основных энергетических параметров, используя замкнутые системы автоматического регулирования с обратной связью непосредственно по управляемому параметру. Так для точного управления распределением температурного поля в зоне обработки необходимо контролировать температуру в этой зоне и управлять тепловым процессом с целью повышения качества обрабатываемого материала. Одной из особенностей обработки материалов концентрированными источниками при изготовлении технологических каналов является локальность воздействия источника и вращение обрабатываемого изделия. Поэтому температура должна регистрироваться на участке поверхности обрабатываемой детали, размеры которого не превышают размера зоны обработки или меньше её, при этом пятно регистрации температуры должно быть фиксировано и не зависеть от вращения изделия. Данными свойствами обладают бесконтактные датчики температуры - пирометры, которые позволяют повысить точность режима обработки и эффективность управления технологическим процессом в автоматических системах регулирования.

При ОМ КПЭ одной из основных задач является задача определения режима обработки (сварки, наплавки, резки, локальной термической обработки и т.д.), при этом должны обеспечиваться необходимые или наиболее близкие к требуемым механические и эксплуатационные свойства обрабатываемого материала. Задача определения режима обработки довольно часто решается эмпирическими методами, зависящими от опыта и эрудиции технолога, с последующей экспериментальной проверкой выбранных режимов. Режимы в этом случае выбирают из справочника данных, рекомендаций или задают, исходя из накопленного технологического опыта, а затем проводится отладка режима на натурных образцах. При этом на отладку расходуется значительное количество образцов и большой объем рабочего времени. Процедура подготовки режима ОМ КПЭ, основанная на эмпирических подходах, становится малоэффективной при разработке новых технологий и в условиях мелкосерийного и единичного производства. Для повышения точности и достоверности определения режимов применение математического и численного моделирования тепловых процессов сварки и ЛТО затруднено из-за сложности математической модели, громоздкости алгоритмов расчета, требует большого объема машинного времени, что так же не позволяет применять их в системах управления для расчета в реальном времени оптимальных режимов обработки.

Поэтому проблема разработки не сложной, доступной в применении технологу модели расчета оптимальных режимов, задача исключения сложной операции механической обработки, снижение продолжительности печной обработки, автоматизация процессов ЭЛС и ЭЛТЦО с реализацией алгоритмов регулирования мощности источника по температуре является актуальной.

Целью данной работы является снижение трудоемкости и продолжительности изготовления сварных технологических каналов ядерного реактора, автоматизация процесса сварки и термической обработки кольцевых швов с обеспечением требуемых эксплуатационных свойств сварных соединений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать методику эффективного численного моделирования режима электронно-лучевой сварки и последующей локальной термоциклической обработки швов кольцевых соединений на основе метода обратной задачи;

- численными методами на основе разработанной методики исследовать тепловой процесс в кольцевом сварном шве;

- разработать систему автоматического управления с контуром обратной связи по температуре и программное обеспечение для реализации в системе алгоритма изменения мощности пучка электронов и формы его локальной развертки;

- провести экспериментальные исследования достоверности и эффективности оптимального режима обработки пучком электронов при изменении мощности источника по рассчитанному закону управления и заданных параметрах локальной развертки;

- провести механические, коррозионные и металлографические исследования для подтверждения возможности сокращения времени печной и исключения сложной механической обработки сварных соединений.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы: методы теории теплопроводности, методы математического и численного моделирования, моделирование тепловых процессов на ПЭВМ, методы теории оптимального управления.

Научная новизна и практическая ценность.

1. Разработана математическая модель теплового процесса и на основе этой модели получены режимы управления мощностью источника для поддержания заданного термического цикла сварки и локальной термоциклической обработки кольцевого соединения.

2. Предложен принцип системы управления на основе локальной вычислительной сети применительно к технологии электронно-лучевой обработки материалов.

3. Разработано программное обеспечение для системы управления с реализацией закона управления мощностью электронного пучка. 9

4. Разработаны алгоритмы функционирования блоков системы управления.

5. Экспериментальные исследования показали возможность сокращения штатного технологического процесса изготовления технологических каналов АЭС при использовании термоциклической обработки на оптимальных режимах сварных соединений каналов.

Результаты диссертационной работы докладывались: на Региональной научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1998, Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в соединении материалов", г. Тула, научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 1999, научно-технической конференции "Сварка Урала в XXI век", г. Екатеринбург, 1999, научно-технической конференции "Сварка-контроль. Итоги XX века",г. Челябинск, 2000 г, Региональной научно-технической конференции "Наука-производство-технология-экология", г. Киров, 2000.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По диссертационной работе можно сделать следующие выводы:

1. В результате изучения применяемой в промышленности технологии изготовления сварных соединений технологических каналов АЭС и исследования способов повышения качества сварки сплавов циркония предложено снижение трудоемкости и продолжительности изготовления каналов АЭС за счет применения локальной термоциклической обработки и автоматизации процесса обработки.

2. Разработана математическая модель теплового процесса сварки и локальной термической обработки кольцевых соединений, позволяющая эффективно моделировать тепловые режимы при разработке технологических процессов.

3. На основе предложенной модели выполнен вычислительный эксперимент, подтверждающий необходимость учитывать влияние замкнутости тепловых потоков при сварке кольцевых соединений в случае, когда отношение толщины стенки трубы к радиусу больше 0,1.

4. Разработана методика эффективного численного моделирования режимов сварки и локальной термоциклической обработки кольцевых швов, позволяющая определить режим изменения мощности концентрированного источника энергии при заданной форме его пятна нагрева в виде двух полос, расходящихся к хвостовой части.

5. Разработана система автоматического управления с контуром обратной связи по температуре, позволяющая управлять током пучка электронов и формой локальной развертки.

6. Разработано программное обеспечение для системы управления электронно-лучевой установкой с реализацией закона управления мощностью пучка электронов.

7. Разработаны алгоритмы функционирования блоков системы, обеспечивающие устойчивое управление процессом ЭЛС и ЭЛТЦО.

124

8. В результате экспериментальных исследований установлено, что применение термоциклической обработки кольцевых соединений технологических каналов АЭС непосредственно после электроннолучевой сварки позволяет сократить продолжительность послесварочной печной обработки на 50% и исключить обкатку роликами сварного шва с обеспечением требуемых эксплуатационных свойств каналов. Полученные результаты подтверждены актом о внедрении.

125

1. Электронно-лучевая сварка/ Назаренко O.K., Кайдалов A.A., Ковбасенко С.Н. И др.; Под ред. Б.Е. Патона - Киев: Наук, думка, 1987. - 256 с.

2. Займовский A.C., Никулина A.B., Решетников Н.Г. Циркониевые сплавы в атомной энергетике М.: Энергоиздат, 1981- 232 с.

3. Стеклов О.И., Тюрин В.Н., Лучкин P.C., Плышевский М.И. Исследование неоднородности свойств сварных соединений сплава циркония с 2,5 % ниобия. Сварочное производство, 1972, №4.

4. Парфенов Б.Г., Герасимов В.В., Бенедиктова Г.И. Коррозия циркония и его сплавов.-М.: Атомиздат, 1967 257 с.

5. Рыкалин H.H., Зуев Н.В., Углов A.A. Основы электронно-лучевой обработки материалов- М.: Машиностроение, 1978— 239 с.

6. Оборудование для злектронно-лучевой сварки/ А.И. Чвертко, O.K. Назаренко, A.M. Святский, А.И. Некрасов Киев: Наукова. думка, 1973. - 400 с.

7. А.с.СССР 824565 В 23 К 15/00. Устройство для регулирования сварочного тока/ Л.П.Черепанов, 3,П.Жуков, З.И. Заведеев и др.(СССР).-№ 2818435/25-27 Заявл. 30.07.79.

8. A.c. СССР 1568376 кл.В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки с регулированием тепловложения по длине стыка/ В.В. Мелюков.-№4312245/31-27, Заявл. 02.10.87.

9. Бутковский А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами-М.: Наука, 1975. с. 568

10. Ю.Бутковский А.Г. Оптимальные процессы в системах с распределенными параметрами. Автоматика и телемеханика, т.ХХП, 1961, №1.

11. П.Иванов Е. Стандартные микропроцессоры и микроконтроллеры. Электронные компоненты, 2000, №2. с. 6-17

12. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами-М.: Наука, 1965.-c.474.

13. Бутковский А.Г. Управление системами с распределенными параметрами /Обзор/. Автоматика и телемеханика, 1979, №11- с. 16-65.

14. Бутковский А.Г. Обзор некоторых новых направлений, идей и результатов в проблеме управления системами с распределенными параметрами. Техническая кибернетика, 1983, №2 — с. 112

15. Рыкалин H.H., Углов A.A. Развитие теплофизических основ технологических процессов.-Физика и химия обработки материалов, 1981, №1- с.7-18.

16. Фельдбаум A.A., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления М.: Наука, 1971- 744 с.

17. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем М.: Наука, 1977.-320 с.

18. Дроздов А.П. Программное управление сваркой труб. Технология судостроения, 1982, №11- с.48-51.

19. Мелюков В.В. Оптимизация параметров термического цикла при обработке пластин подвижным источником энергии. Физико-химические процессы обработки материалов концентрированными потоками энергии-М.: Наука, 1989.-е. 185-193.

20. Мелюков В.В. Термические циклы при непрерывном способе сварки стыковых соединений оптимальным подвижным источником. Сб. науч. трудов№137.-М.: МЭИ, 1987.-е. 13-19.

21. Мелюков В.В., Углов A.A. Оптимальное управление тепловым процессом сварки и термической обработки пластины подвижным поверхностным источником теплоты. Физика и химия обработки материалов, 1984, №4.

22. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. «Машиностроение», 1968.-235 с.

23. Николаев Г. А., Ольшанский H.A. Специальные методы сварки. «Машиностроение», 1975.-231 с.

24. Крюковский В.Н., Шергов И.В., Торговкин Ю.П., Аракелов А.Г. Электронно-лучевая сварка сплава 0,1С. Сварочное производство, 1972, №7.-с. 20-21.

25. Лошаков A.M., Обухов Ю.В., Кузьмин А.И. Способ дуговой сварки плавлением. Авторское свидетельство №253268.

26. Гавровский В.П., Гинзбург Г.М. Способ дуговой сварки в среде защитных газов. Авторское свидетельство №253974.

27. Кузнецов И.К., Гусаков Г.Н., Рощин В.В., Ищенко Ю.С., Еремин A.B. Способ дуговой сварки. Авторское свидетельство №394176.

28. Рыжков Ф.Н., Постников B.C. Сварка колеблющимся вдоль шва электронным лучом. Автоматическая сварка, 1969, №11- с. 43-47.

29. Мелюков В.В., Рыкалин H.H., Углов A.A. Оптимальное управление тепловым процессом сварки материалов подвижным источником теплоты// Тез. докл. Всесоюзной конференции по сварке в судоремонте и судостроении. Владивосток, ДВПИ, 1983 с.4-5.

30. Мелюков В.В., Углов A.A. Оптимальное управление тепловым процессом сварки и термической обработки пластины подвижным поверхностным источником теплоты. Физика и химия обработки материалов, 1984, №4.-с.3-9.

31. Мелюков В.В., Чирков A.M., Тукмачев М.В. Управление местной термической обработкой изделий// Современные вопросы механики и технологии машиностроения. Всесоюзная конференция. Тезисы докладов. 4.2.- М.: ВИНИТИ, 1988.- с.94

32. Башкатов A.B. Исследование особенностей взаимодействия колеблющегося электронного пучка на металлы при сварке. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Воронеж, 1970.

33. Башкатов A.B., Постников B.C., Рыжков Ф.Н., Углов A.A. Определение тепловых полей при сварке колеблющимся электронным пучком// Физика и химия обработки материалов, 1972, №2.- с. 23-29.

34. Башкатов A.B., Постников B.C., Рыжков Ф.Н., Углов A.A. Анализ особенностей тепловых процессов при сварке колеблющимся электронным пучком// Физика и химия обработки материалов, 1972, №3.-с. 3-8.

35. Башкатов A.B., Постников B.C., Рыжков Ф.Н., Углов A.A. Определение тепловых полей при сварке колеблющимся электронным пучком// Физика и химия обработки материалов, 1972, №2.- с. 23-29.

36. Башкатов A.B., Постников B.C., Рыжков Ф.Н., Углов A.A. Анализ особенностей тепловых процессов при сварке колеблющимся электронным пучком// Физика и химия обработки материалов, 1972, №3.-с. 3-8.

37. Башкатов A.B., Постников B.C., Рыжков Ф.Н., Углов A.A. Определение тепловых полей при сварке колеблющимся электронным пучком// Физика и химия обработки материалов, 1972, №2.- с. 23-29.

38. Рыжков Ф.Н., Башкатов A.B., Углов A.A. Амплитуда колебаний электронного луча и ее влияние на форму и размеры зоны проплавления// Физика и химия обработки материалов, 1972, №3.- с. 3-8.

39. Башкатов A.B., Рыжков Ф.Н., Глотов B.C., Гольцова В.П. Особенности сварки титанового сплава ОТ4 колеблющимся электронным лучом// Автоматическая сварка, 1972, №11.- с. 68-69.

40. Крюковский В.Н., Тэненбаум Ф.З., Чугурова Г.И. Строение шва при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом сплава АМгб// Сварочное производство, 1972, №2.- с. 34-35.

41. Углов A.A. Высоконцентрированные источники тепла в обработке неорганических материалов// Физика и химия обработки материалов, 1976, №3.- с. 3-15.

42. Петров A.B., Славин Г.А. Автоматическая сварка тонколистовой стали импульсной дугой в среде аргона// Сварочное производство, 1962, №2.- с. 18-21.

43. Эсибян Э.М., Шнайдер Б.И. Тепловой баланс сварки импульсной малоамперной дугой. Автоматическая сварка, 1967, №4,- с. 16-19.

44. Мелюков В. В. Оптимальное управление тепловыми процессами при электронно-лучевой сварке: Дисс. канд. техн. наук: 05.04.05/ МАТИ им. К. Э. Циолковского. -М., 1980. 184 с.

45. Петров A.B. Тепловые характеристики импульсно-дугового процесса сварки// Физика и химия обработки материалов, 1967, №6.- с. 11-19.

46. Худышев А.Ф., Захаров М.И. Расчет и исследование температурного поля при импульсной электроннолучевой сварки тонкостенных конструкций электронных и других приборов// Физика и химия обработки материалов, 1968, №4.- с. 10-14.

47. Худышев А.Ф., Славин Г.А. Исследование технологических возможностей импульсной электроннолучевой сварки тонколистовых материалов// Физика и химия обработки материалов, 1971, №3.- с. 13-19.

48. Гуревич В.И. О форме импульсов периодического точечного источника тепла на поверхности массивного тела// Физика и химия обработки материалов, 1972, №2.- с. 19-22.

49. Крюковский В.Н., Тэненбаум Ф.З., Чугурова Г.И. Строение шва при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом сплава АМгб. Сварочное производство, 1972, №2.- с. 34-35.

50. Бутковский А.Г., Пустыльников JI.M. Теория подвижного управления системами с распределёнными параметрами. М.: Наука. 1980.- 384 с.

51. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов// Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства».- М.: Машиностроение, 1982.302 с.

52. Автоматизация сварочных процессов/ Под ред. В.К. Лебедева, В.П. Черныша, Киев: Вища школа. Головное издательство, 1986.- 296 с.

53. Система автоматического управления для аргоно-дуговой сварки неповоротных стыков труб/ Н.В. Подола, П.В. Руденко, A.M. Кобылин, П.А. Карапата// Автоматическая сварка. 1986, №10.- с. 42-45.

54. Адаптивная АСУ процесса аргоно-дуговой сварки труб/ Н. А. Ширковсий, Э.А. Гладков, П.В. Полянский, О.Н. Киселев// Сварочное производство. 1986, №11.- с. 1-3.

55. Комплекс технических средств и оценка эффективности функционирования АСУ процесса процесса аргоно-дуговой сварки труб/ Э.А. Гладков, H.A. Ширковский, П.В. Полянский, О.Н. Кисилев// Сварочное производство. 1986, №11.- с. 3-5.

56. Система цифрового управления процессом сварки неповоротных стыков труб/ В.М. Кудляк, И.О. Скачков, И.В. Абрамов, В.Д. Коломиец// Автоматическая сварка. 1989, №1.- с. 53-56.

57. Генис И.А. Автоматизированная система научных исследований процесса сварки дугой, движущейся в магнитном поле, на базе персональной ЭВМ. Автоматическая сварка.- 1990, №7.- с. 69-71.

58. Система автоматического контроля качества сварных соединений и управления процессом контактной микросварки «САККС-Ц-I»/ В.П. Леонов, Л.А. Греченкова, Л.А. Барабанщикова и др.// Сварочное производство. 1990, №11.- с. 20-21.

59. Чакалев A.A., Юрин О.Г. Контактная сварка состояние и направления развития// Прогрессивные процессы сварки в машиностроении. Всесоюзная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. -Красноярск: ИКТ. 1991.- с. 13-17.

60. Виноградов В.А. Контроль и регулирование процессов сварки плавлением концентрированными источниками нагрева по излучению плазмы над сварочной ванной: Дисс. докт. техн. наук: 05.03.86/МВТУ им. Н. Э. Баумана. М.: 1987.- 399 с.

61. Бадьянов Б.Н. Математическое обеспечение ГАП в сборке изделий электронной техники// Автоматизация технологической подготовкисварочного производства: Сб. науч. трудов. Тула: ТПИ. 1986.- с. 102108.

62. Бадьянов Б.Н. Проблемы САПР в сварочном производстве// Прогрессивные процессы сварки в машиностроении. Всесоюзная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Красноярск: ИКТ. 1991.- с. 17-20.

63. Применение роботизированной воздушно-плазменной резки с последующей дуговой сварки в углекислом газе в автомобилестроении/ В.М. Ямпольский, К.Э. Гини, В.Е. Дриккер, Н.С. Куркин// Сварочное производство.- 1989, №10.- с. 4-5.

64. Системы управления лучевых технологических установок/ В.М. Спивак, Т.А. Терещенко, В.Д. Шелягин и др.- Киев: Тэхника. 1988,- 272 с.

65. Каплан A.A. Требования к энергоблокам для гибких систем электроннолучевой сварки// Сварочное производство.- 1989, №3.- с. 25-26.

66. Шангин А.Н., Пастушенко Ю.И. Автоматическое управление режимом электронно-лучевой сварки деталей переменного сечения// Сварочное производство.- 1980, №3,- с. 25-26.

67. Куцан Ю. Г., Шершнев С. С. Прибор управления пучком на базе микропроцессора// Автоматическое управление технологическимпроцессом электронно-лучевой сврки: Сб. Науч. трудов. Редкол.: O.K. Назаренко и др.- Киев: ИЭС им. Патона, 1987.- с. 58-64.

68. Башенко В.В., Миткевич Е.А., Децик H.H. Оперативный контроль параметров электронного пучка при ЭЛС. Сварочное производство, 1985, №5.- с. 18-19.

69. Ластовиря В.Н., Полянский П.В. Система оперативного контроля проплавляющих свойств электронного пучка при сварке. Сварочное производство, 1990, №8.- С. 25-26.

70. Investigation on microcomputer controlled electron beam welding/T. Kobashiry, S. Tomoda, J. Shibuya//"Electron and laser beam weld. Proc. Jnt. Conf., 14-15 July, 1986"- Oxford e.a., 1986.- P. 343-344.

71. Куцан Ю.Г. Система автоматического слежения за стыком при электронно-лучевой сварке// Автоматизация в сварочном производстве: Материалы научно-технической конференции сварщиков Урала и Казахстана.- Ижевск, 1989.- ч. 1.- с. 33-34.

72. Куцан Ю.Г. Система управления энергокомплексами для электроннолучевой сварки// Электронно-лучевая сварка в машиностроении: Материалы Всесоюзной научно-технической конференции.- Николаев. 1989.-с. 66-67.

73. Куцан Ю.Г., Ищук Ю.Т., Голуб О.З. Система управления лучом сварочных пушек на базе микропроцессорных структур// Электроннолучевая сварка в машиностроении: Материалы Всесоюзной научно-технической конференции.- Николаев, 1989.- с. 71-73.

74. Шавров A.B., Коломиец А.П. Автоматика.-М.:Колос. 1999.-264 е.: ил.

75. Киселев С.И. Температурное поле при сварке цилиндрических оболочек из разнородных материалов. Сварочное производство, 1975, № 12.- с.8-11.

76. Система автоматического управления для аргоно-дуговой сварки неповоротных стыков труб/ Н.В. Подола, П.В. Руденко, A.M. Кобылин, П.А. Карапата// Автоматическая сварка.- 1986, №10.- с.42-44.

77. Сайфиев Р.З., Вольман И.Ш. Расчет температурных полей и регулирование тепловложения при сварке цилиндрических оболочек// Сварочное производство.- 1979, №9.- с. 1-3.

78. Анализ динамики температурных режимов при расчете трубчатых конструкций/ М.А. Зуев, Б.А. Карташкин, Н.Г. Фролов, В.Н. Елкин, Г.Н. Михайлова// Автоматизация технологической подготовки сварочного производства: Сб.науч.трудов.- Тула: ТПИ, 1986.- с.31-37.

79. Махненко В.И. К расчету температурного поля при электродуговой наплавке круговых цилиндров. Сварочное производство, 1961, №12.-с.34-39.

80. Комплекс технических средств и оценка эффективности функционирования АСУ процесса аргоно-дуговой сварки труб/ Э.Л.

81. Гладков, П.А. Ширковский, П.В. Полянский, О.П. Киселев// Сварочное производство, 1986, №11.- с. 1-3.

82. Система цифрового управления процессом сварки неповоротных стыков труб// В.М. Кудляк, И.О. Скачков, И.В. Абрамов, В.Д. Колониец// Автоматическая сварка, 1989, №1.- с.53-56.

83. Карслоу У., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука. 1964.487 с.

84. Степанов В.В. Курс дифференциальных уравнений- М.: Физматгиз, 1958.-468 с.

85. Мелюков В.В. Влияние оптимального теплового режима сварки на остаточные деформации и напряжения сварных соединений сплава Ъх -2,5% №>. Сварочное производство, 1997, №2. с. 2-4.

86. Углов Л.А., Мелюков В.В. Об оптимальном регулировании ширины зоны термического влияния при нагреве стержня// Физика и химия обработки материалов, 1976, №4. с.3-7.

87. Мелюков В.В. Моделирование оптимального теплового режима локальной обработки материалов концентрированными потоками энергии. Прикладная физика, 1996, №1. С. 88-96.

88. Мелюков В.В. Оптимизация теплового режима процесса сварки. Сварочное производство, 1996, №1. с. 9-11.

89. Чубаров Е.И. Управление системами с подвижными источниками воздействия. М.: Энергоатомиздат, 1985.- 288 с.

90. Березин И.О., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т.2.- М.: Физматгиз, 1962.- 640 с.

91. Миллер Г.Д. Цирконий. Пер. с англ.- М.: Издательство Иностранной литературы, 1955.-391 с.

92. Лыков A.B. Теория теплопроводности, М., «Высшая школа», 1967. 600 с.

93. Тихонов A.C., Белов В.В., Леушин И.Г. и др. Термоциклическая обработка сталей, сплавов и композитных материалов. М.: Наука, 1984.

94. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/ А. А. Бокуняев, H. М. Борисов, Р. Г. Варламов и др.; Под ред. Н. И. Чистякова. М.: Радио и связь, 1990. - 624 е.: ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1147)

95. MSP430 Based Digital Thermometer. Application Report. Copyright 1999, Texas Instruments Incorporated.

96. Иоффе Ю.Е. Системы управления электросварочным оборудованием. Сварочное производство, 1992, №6.

97. Ю5.Куцан Ю.Г. Автоматизация процесса ЭЛС труб с трубными досками теплообменников. Сварочное производство, 1994, №5.

98. Юб.Язовский В.М., Беленький В .Я., Кротов Л.И. Информационно-измерительная система контроля технологических параметров электронно-лучевой сварки на базе компьютера IBM PC/AT. Сварочное производство, 1996, №2.

99. Ю7.Браверман В.Я., Скурахин Д.А., Баякин С.Г., Шабанов В.Ф., Башенко В.В. Устройство управления фокусировкой и глубиной проплавления пособственному рентгеновскому излучению при ЭЛС с модуляцией уровня фокусировки. Сварочное производство, 1997, №1.

100. Ластовиря В.Н. Процесс электронно-лучевой сварки как объект управления формой провара. Сварочное производство, 1997, №7.

101. Панарин В.М., Роолункин Э.В. Применение однокристальной микроЭВМ в системах слежения по стыку. Сварочное производство, 1998, №4.

102. Кислый В.И. Управляющий вычислительный комплекс для процесса электронно-лучевой сварки. Автоматическая сварка, 1992, №1.

103. Назаренко O.K., Шаповал В.И., Лоскутов Г.А., Рыбак В.И., Ланбин B.C., Хоменок A.B. Наблюдение процесса электронно-лучевой сварки и автоматического слежения за стыком. Автоматическая сварка, 1993, №5.

104. Кириенко В.М., Царик Ю.П. Способ автоматического слежения за траекторией сварного шва. Автоматическая сварка, 1993, №5.

105. Отчет НИКИЭТ.41.155 От. Совершенствование технологии электроннолучевой сварки и термической обработки сварных соединений циркониевых частей каналов РБМ-К, 1996 г.

106. ISO 10270 Corrosion of metals and alloys-Aqueous corrosion testing of zirconium alloys for use in nuclear power reactors, 1995 y.

107. OCT 95 585-78. Правила контроля сварных соединений из сплавов циркония для каналов ядерных реакторов. Инв.№10Д-819, 1978 г.

108. Линевег Ф. Измерения температуры в технике, М., Металлургия, 1980 г.

109. Лебедев B.C., Орлов И.Я. Пироэлектрический радиометр. Решение о выдаче патент РФ №94036361 от 19.03.1994 г.

110. Источники и приемники излучения С-П.: Политехника, 1991 г.

111. Техническое описание микросхемы 90S8535 фирмы Atmel.

112. Мячев A.A. Персональные ЭВМ: краткий энциклопедический справочник. М.: Финансы и статистика, 1992. - 384 с.

113. Лаптев В.В. Цифровой измеритель. Свидетельство на полезную модель №13698 от 09.11.1999 г.

114. Щгор по производству Филиппов1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

115. Результаты исследований внедрены в ОАО"ЧМЗ" в следующем виде:

116. Методика расчета оптимальных режимов сварки и ЛТЦО для подготовки технологического процесса обработки материалов.

117. Система управления,позволяющая проводить сварку и ЛТЦО на оптимальных режимах с изменением мощности и локальной развертки электронного луча.

118. Экономический эффект от внедрения результатов работы согласно расчету годовой экономической эффективности составляет 86000 руб. в ценах 1999 года.

119. Настоящий документ не является основанием для финансовых расчетов.1. АЭС".1. От 0А0"ЧМЗк1. От ВятГТУ

120. Инженер кафедры материалов В.В.Лаптев1. НОЯ 2000г.

121. Ведущий инженер,руководитель1. Ю" МО/л 2000 г.