автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка методики количественной оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки на основе анализа сигналов сварочного тока и напряжения на дуге

РГ6 од

г з ;;:ои ¡оэз

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕГГ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО «Ш!ЕЛ7

ОБРАЗОЗАН5Ш

МОСКОВСКИЙ АВГОМОЕИДЕСТРОИ'ТЕШШЯ ИНСТИТУТ (ВТУЗ-ЗИЛ)

На правах рукописи

Экз. )!>_

621.791.75.042

ЕЛШЫКОВА Ирина Альбертовна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ГЕХ1Ю10ГЛЧЕСШ1Х СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОДОВ ДНЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ НА ОСНОВЕ . АНАЛИЗА СИГНАЛОВ СВАРОЧНОГО ТСКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА ДУГЙ

Специальность 05.03.06 - "Технология н машины сварочного

производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре "Оборудование и технология сварочного производства" Московского автомобилестроительного института (ВГУЗ-ЗШ1).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Акулов А,И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Зорин D.H.

кандидат технических наук, доцент Копаев Б.В.

Ведущее предприятие - НДОС'Г (неучно-исследовательский

институт строительства трубопроводов)

Защита состоится " /'9 " ОМ/пв&Р9 1993 г. в часов на заседании специализированного Совета К 064.02.03 "Технология и оборудование в машиностроении" Московского автомобилестроительного института (ВГУЗ-ЗИЛ) по адресу: Москва Ж-68, Автозаводская улица, дом № 16, зал заседаний ученого совета.

Вши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по указанному адресу.

С диссертацией иояено ознакомиться в научно-технической библиотеке МАШ (ВТУЗ-ЗИЛ).

Автореферат разослан " £ " ¿¿1С>1и?^ 1993 г.

Ученый секретарь

специ лиэированного Совета

к.т.н., доцент

С.И. Богомолов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работы. При ручной дуговой сварке одной из мер, позволяющих улучшить качество сварных соединений, является использование таких сварочных электродов, свойства которых позволят обеспечить требуемое качество. Изменение химического состава электродов даже в пределах нормативов может привести к значительным изменениям технологических свойств электродов (стабильности горения дуги, характера плавления электрода и металло-переноса). Ухудшение этих свойств снижает возможности сварщика управлять сварочным процессом и манипулировать электродом, что в условиях производства и монтажа может привести к образованию связанных с этим дефектов. Поэтому недопустимо использовать при сварке ответственных конструкций сварочные электроды с недостаточными технологическими свойствами.

Особенно это актуачьно для электродов с основным типом покрытия, обладающих хорошими металлургическим свойствами, но вызывающих множество претензий со стороны сварщиков к их свароч-но-технологическим свойствам особенно при сварке в положении, отличном от нижнего. Поскольку этот тип электродов широко используется в ПО "Атоммаш" для производства атомных энергетических установок, к надежности которых поедъявляются самые высокие требования, то появилась потребность в оперативной количественной оценке технологических свойств сварочных материалов пги их входном контроле.

Используемая в настоящее время экспертная оценка этих свойств электродов не дает объективной количественной информации и не может удовлетворять требованиям современного развития производства.

Цель работы: разработка методики, позволяющей оперативно количественно оценивать технологические свойства электродов, предназначенных для сварки ответственных конструкций.

Методы исследования. Обработка результатов измерения выполнялась с помощью методов математической статистики и теории нечетких множеств. Исследования проводились с помощью автоматизи-рочанной системы контроля технологических свойств электродов, разработанной на базе микро-ЭВМ "Электроняка-60". Корреляционный анализ выполнялся с помощью прибора для исследования корреляци-

онных характеристик Х6-8.

Научная новизна работы состоит в разработке методики количественной оценки, основанной на определении степени принадлежности экспериментально полученных результатов испытания электродов желаемым значениям, и позволяющей по взвешенной степени предпочтения объективно оценить уроьень качества сварочно-техно-логичес":их свойств электродов.

Практическая ценность работы заключается в возможности оперативной количественной оценки особенностей протекания процесса сварки, которая может использоваться при входном контроле сварочных электродов при производстве сварных конструкций ответственного назначения. Получанные результаты могут иметь самостоятельное применение в исследованиях, связанных с разработкой новых сварочных электродов и оборудования.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на научно-технических семинарах: "Разработка систем автоматического управления" (г. Волгодонск, 110 "Атоммаш", май 1987 г.) и "Методы контроля сварньк соединений" (г. Волгодонск, ТЭЦ-Ü, декабрь 1991 г.), на научном семинаре кафедры "Оборудование и технология сварочного производства" MACH (ВГУЗ-ЗиЛ, октябрь 1992 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка использованной литературы из 54 наименований и приложений. Работа изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 18 таблиц и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой глава проведен анализ существующих способов оценки технологических свойств злектродов для ручной дуговой сварки.

Используемая в настоящее вреыя для оперативного контроля экспертная оценка сварочно-технологических свойств электродов сварщиками субъективна, поэтому часто противоречива и не дает количественной информации.

Существуют методы, позволяющие получить количественную информации об отдельных особенностях сварочного процесса, которые обуславливаются технологическими свойствами электродов. К ним можно отнести определение критической массы ванны для

оценки возможности сварки в различных пространственных положениях, приолектродных падений напряжений для оценки стабилизирующей способности электродного покрытия, минимально возможного . тока сварки для оценки надежности начального заяигания дуги и др. Но эти методу трудоемки и не могут использоваться для оперативного контроля.

Поэтому в последнее время предпринимаются попытки получить оперативную количественную информацию о технологических свойствах электродов с помощью вероятностного анализа сигналов сварочного тока ( Тс#) и напряжения на дуге ( ). Этому посвящены работы Горпеняка В.М., Миличенко С.С., Пономарева В.Е., Кушлейко Р., Калчика А., Sa.sdi A.,Rehfß !d ~D.,Svzgean Z.rLeiutiuI. и др.

Для реализации данного подхода разработаны различные информационно-измерительные системы на базе вычислительных комплексов, позволяющие получать количественные характеристики особенностей протекания процесса сварки в реальном масштабе времени.

В настоящее время исследователями предложены различные критерии технологических свойств сварочных электродов, получаемые в результате обработки сигналов Та и . Анализ этих критериев показал, что предлагаемые способы опенки не характеризуют весь ко.щтлекс технологических свойств сварочных электродов, поскольку они отратачт лишь отдельные физические процессы, протекающие при ручной дуговой сварке.

На основании изложенного определены следу»:цие задачи работы:

1. Выполнить анадиз информативности сигналов сварочного тока и напряжения на дуге при сварке на постоянном токе обратной полярности.

2. Разработать систему критериальной оценки технологических свойств сварочных электродов.

3. Определить условия для получения достоверных результатов испытания технологических свойств электродов.

4. Исследовать влияние технологических факторов процесса ручной .дуговой сварки на постоянном токе обратной поляркости на • его технологические свойства.

5. Разработать методику, позволяющую оценивать электроды как по отдельнш технологическим свойствам, так и по комплексу сварочно-технологических свойств.

&торая глава посвящена анализу информативности сигналов сварочного тока и напряжения на дуге и определению объема представительных выборок величин, характеризующих технологические свойства покрытых электродов.

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что для количественной оценки особенностей протекания процесса ручной дуговой сварки на постоянном токе целесообрасно использовать следующие величины: частоту коротких замыканий (к.э.) Ж (или время между к.э. Т ), длительность к.э. ТУ , ток к.з. 1к3, среднеквадратичные отклонения напряжения на дуге C(U), интервалов между к.з. G(T) и длительности к.э. <S~(Z), определяемые на основе цифровой обработки сигналов Го и U$ ■

Поскольку именно технологические свойства электродов определяют характер протекания сварочного процесса и особенности металлопереноса, то можно с достаточным основанием предположить, что указанные величины количественно характеризуют исследуемую группу свойств покрытых электродов.

В работе показано, что величина /V или Т отражают особенности процесса плавления электрода и образования капли на его торце и помимо теплофизических свойств металлического стержня и его диаметра определяют массу капли.

Величина Т характеризует условия переноса капли с торца электрода в сварочную ванну. Существуют разногласия среди авторов о роли тех или иных сил з отделении капли при коротком ^а-к-гкании. Гак, по мнению К.Г, ДшргерОЕа, перемычка, образующаяся после касания ванны каплей лод действием сил поверхностного натяжения и гравитации, устойчива, и её разрыв происходит только благодаря наличию электромагнитной силы шнч-эффекта. А. Блесс на основе результатов экспериментов делает вывод о преимущественном влиянии поверхностного натяжения на величину 2" . По его мнению электромагнитная сила оказывает влияние ла процесс отделения капли только после формирования шейки, имеющей диаметр значительно меньше, чем диаызтр перемычки. Для разрешения этих разногласий бьш проведен анализ, * результате которого получено условие отделения капли от торца электрода при к.з. йод действием зилы тяжести и поверхностного натяжения:

г— (1>

4 ¿с/кР = Ч,060Щ^

где d'кр- критический диаметр электрода, при котором отделение капли в результате к.з. возможно под действием силы тяжести и поверхностного натяжения; <5~ - поверхностное натяжение; ^ - ускорение свободного падения. Так, для электродов без покрытия, изготовленных из малоуглеродистой стали, критический диаметр равен 4,9 мм. Поскольку при сварке покрытыми электродами на поверхности жидкого металла присутствует шлаковая пленка, снижающая поверхностное натяжение, это приводит к снижения критического диаметра. При использовании электродов диаметром больше критического перемычка будет устойчива. Её разрушение может произойти только под действием электромагнитных сил. Если величина электромагнитной силы при этом будет недостаточна для разрушения перемычки, то произойдет "примерзание" электрода к основному металлу. Опасность "примерзания" электрода повышается с уменьшением поверхностного натяжения на начальном этапе к.э. и с увеличением массы капли, так как именно эти силы определяют диаметр шейки, после чего поверхностное натяжение препятствует отделению капли, происходящему под действием электромагнитной силы. Таким образом, величина является результатом взаимодействия различных сия, участвующих в металлопереносе и служит важной технологической характеристикой процесса ручной дуговой сварки, поскольку оценивает склонность электрода к "примерзанию". Это позволяет использоват > её в качестве кри-ерия возможности сварки в различных пространственных положениях.

Критериальной величиной, отражавшей условия отделения капли лри сварке с к.з., является ток короткого замыкания. Рост тока при к.з. вызывает перегрев перемычки, соединяющей торец электрода со сварочной ванной, снижение поверхностного натяжения и увеличение электромагнитной силы. Чрезмерный рост гока при к.з. приводит к взрыву шейки и выбросу части жидкого металла в сторону от сварочной ванны. Связь мезду X« и разбрызгиванием отмечается в работах Ерохкна A.A., Ленивкина В.А., Sa.Sc/L А и др. Поскольку сварочный ток определяет силовое воздействие на жидкий металл сварочной ванны, то мояно ожидать ухудшения формирования шва при ручной дуговой с парке с высокими значенилми Xtflt Выполненная оценка технологических свойств электродов марки 1ГГ-30 трех партий экспериментально подтвердила это предположение.

б

Стабильность металлопереноса количественно оценивается величиной среднеквадратичного отклонения интервалов между к.з.О/Я и среднеквадратичного отклонения длительности к.з.С/ГЛ поскольку эти характеристики отражают происходящие в процессе сварки изменения условий образования капель и их отделения. Проведенный анализ полученных оценок технологических свойств электродов рапных партий и разных марок показал, что с увеличением регулярности образования капель, как правило, улучшается стабильность их образования, а с уменьшением X происходит снижение величины <3(Ъ). Однако для разных марок и партий электродов, имеющих одинаковые значения Ы или Ъ величины С(Т) или С(1) соответственно могут не совпадать, так как стабильность металлопереноса у сравниваемых электродов может быть различной.

Поскольку характеристики, используемые для оценки сварочно-технологических свойств электродов имеют случайный характер, били проведены исследования их статистических свойств. Экспериментально установлено, что процесс ручной дуговой сварки обладает недостаточным уровнем стационарно^™. Изменение характеристик в результате нагрева электрода обуславливается не только паррметрами режима сварки, но и самими сварочными материалами. Даже изменение электрического сопротивления по мере расплавления электрода для разных марок электродов происходит по-разному. Поэтому необходимо ограничивать максимальную длительность измерения сигналов Г<щ и условием примерного постоянства использу^-Шл критериев, что согласно полученным результатам составляет ■ 10 ... 12 с.

Экспериментальные исследования эргодичности сигналов показали, что минимальную длительность измерений следует ограничивать величиной 8 с. Таким образом, длительность измерений должна находиться в пределах 8 ... 12 с. Поскольку объем выборки для используемых критериев за время одного измерения недостаточен для их достоверной оценки, было определено необходимое количество иэмерени"; Для зтого получены экспериментальные зависимости характеристик технологических свойств от числа измерений для разных марок электродов. Анализ полученных зависимостей показал, что для получения достовепных оценок величины и <?(о) достаточно одного измерения, а для получения достоверных оценок и л/ требуется повторение измерений не менее 10 раз при их

длительности 0 с, причем начинать измерение необходимо в одно и то ле время после возбуждения дуг».

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию влияния технологических факторов на процесс ручной дуговой сварки.

К технологическим фактора},!, обуславливающим нроме свойств электродов характер протекания сварочного процесса и особенности металлопереноса (т.е. его технологические свойства), относятся параметры режима, динамические свойства источника питания, а при сварке на постоянном токе обратной I элярности - состояние поверхности основного металла.

Статистической обработкой экспериментальных результатов установлено, что с увеличением спарочного тока происходит увеличение числа коротких замыканий, уменьшение их длительности и увеличение тока к.з., приводящие к повышению регулярности ме-таллопереноса. При некотором "критическом" значении сварочного тока происходит переход от переноса капель преимущественно с к. з. к переносу преимущественно без к.з. Проведенные исследования показали, что с увеличением напряжения на дуге происходит уменьшение '-астоты к.з. Длительность к.з. при этом имеет тенденцию к уменьшению.

В связи с большим разросом велкччны оценок технологических свойств сварочного процес;а для разных парпП электродов даже одной марки и диаметра нет однозначной зависимости критерлев от диаметра, а существует только тенденция изменения величин. Анализ экспериментальных .результатов показал, что с увеличением диаметра электрода наблюдается тенденция уменьшения частоты к.з. и увеличения их длительности. Ток к.з. при этом также возрастает, а стабильность процесса сварки снижается.

Экспериментально установлены, что динамические свойства источника питания не только влияют на величину критериев технологических свойств, но и определяют их количественные изменения при варьировании параметров режима.

Поэтому при испытании электродов необходимо чепользовать источники литания, имеющие достаточные технологические свойства.

Сравнение технологических особенностей ручной дуговой ■ сварки электродами ЦУ-7 диаметром 4 мм на плбстины с разным состоянием поверхности показало, что наличие на поверхности ос-

новногс металла (катода) следов ржавчины и смазки привело к некоторым изменениям параметров режима и ухудшению характеристик металлопереноса. При этом уменьшение /V не объясняется наблюдаемым снижением сварочного тока, а вместе с увеличением связано с изменением химического состава дугового разряда и его энергетических характеристик. Поэтому условия подготовки поверхности изделия к сварке необходимо выполнять в том числе и для того, чтобы не вызвать ухудшения особенностей протекания процесса ручной дуговой сварки.

Анализ результатов сравнения характеристик металлопереноса сварочного процесса для разных условий сварки показал, что улучшение одних показателей, например, /у и Т может сопровождаться ухудшением других, например Т^. Поэтому кроме количественной оценки отдельных свойств необходим критерий, характеризующий весь комплекс технологических свойств.

Четвертая глава посвящена теоретическому обоснованию подхода к количественным исследованиям технологических свойств покрытых электродов на основе теории нечеаких множеств.

Обобщение Дж. Заде обычного понятия множества на случай, когда принадлежность элементов множеству не является четкой, т.е. граница множества жестко не определена, является основой методов, позволящих принимать решения в нечетких неопределенных условиях.

Целесообразность использования математического аппарата теории нечетких множеств для количественной оценки обусловлена прежде всего нечетким, субъективным представлением о том, какие электроды по сварочно-технологическим свойствам следует относить к "хорошим", а какие - к "плохим", и отсутствием детерминированной четкой границы между количественными характеристиками электродов с "высокими", "удовлетворительными" и "низкими" технологическими свойствами.

Разработана процедура, позволяющая получать безразмерную оценку технологических свойств, основанная на определении нечеткой ожидаемой реличины степени принадлежности результатов испытания технологических свойств электродов нечеткому множеству предпочтительных значений. Для этого обозначим через нечеткое множество А множество значений характеристик, присущих электродам с высокими технологическими свойствами. Обозначим чакке результаты испытания электродов через множество ^

(п. - объем представительной вчборки). Степень принадлежности экспериментальных результатов нечеткому множеству А может меняться в интервале от 0 до I в зависимости от их значений.

При определении границ этого единичного интервала для каждой характеристики технологических свойств процесса ручной дуговой сварки свяжем с нулем самое нежелательное значение, а с единицей - самое предпочтительное, полученное в результате многократного выполнения количественной оценки для электродов разных марок, диаметров и партий. Границы единичных интервалов критериев технологических свойств сварочного процесса приведены в табл.

Таблица

Рекомендуемче границы единичных интервалов критериев технологических свойств покрытых электродов

Характеристики В /У, c-J" % мс егщ мс Г„.А

0 7,0 1,0 20 20 180 400

I 3,8 18,0 4 I 40 150

При определении степени принадлежности результатов

испытания технологических свойств предпочтительным значениям возможны два подхода: получение etc с помощью уровне чых подмножеств или прямым отображением результатов на единичный интервал. В первом случае чувствительность оценок ql определяется погрешностями характеристик технологических свойств, обусловленными способом измерения сигналов, т.к. именно погрешности измерения ограничивают минимальную ширину уровневого подмножества. Поэтому использование первого подхода более целесообразно для 67О), Т, Z",j,G~(t), 6 (Т) • В то время как во втором -кажущаяся более высокая чувствительность оценки ctL объясняется ее независимость!) от погрешностей измерения. Поскольку погрешность частоты к.з. определяется округлением величины, полученной в результате деления числа к.з. за измерение на его длительность, то для оценки степени принадлежности для /V используется способ прямого отображения:

a^LXi-ii/w (2)

где Xl - оценки N для отдельных измерений.

После вычисления степени принадлежности определяется нечеткая ожидаемая величина. Для каждого значения вычисляем уровень нечеткой меры , где/^т - нечеткая мера вероятности появления в результате измерения значения л«: со степенью принадлежности не менее Т. Далее находим меньшую величину в каждой паре о,, иесли среди результатов сравнения выбрать наибольшее значение, то согласно определению, полученному КсгпЫе/. это и будет нечеткой ожидаемой величиной.

Сложность взаимодействия различных физических явлений, протекающих при сварке, обуславливает многофакторность сварочного процесса, а также неоднозначность изменения его особенностей при варьировании условий его протекалия. • Это приводит к необходимости количественного оценивания всего комплекса технологических свойств как отображения неопределенности взаимозависимости различге,ж факторов, влияющих на характер течения процесса сварки.

Существует возможность получения комплексной количественной оценки технологических свойств процесса ручной дуговой сварки, основанной на определении взвешенной степени предпочтения. Если адаптировать определение секции предпочтения нечеткого объекта, приведенное И. Леунгом для нашего случая, то получаем комплексный крторий технологических свойств процесса ручной дуговой сварки:

К~ СО, 7с\0ЛА/*+{,02*3-*ол&1и)+1),9<5(Т$0,С>(3'& где /У*гЛ*,¿/)*&(Р\<з(1]*~ нечеткие ожидаемые величины //,

1~3<*(и],(5(Т)ОЩ соответственно.

Степени важности признаков, характеризующих нечеткий объект, были получены в результате экспертной оценки, данной специалистами, занимающимися разработкой, изготовлением и использованием сварочных'электродов.

Сравнение комплексных и экспертных оценок между собой показало их удовлетворительное соответствие.

Пятая глава. Проведенные; теоретические и экспериментальные исследования позволили предложить следующую методику комплексной количественной оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки, алгоритм которой представлен на рис.

Сварку необходимо выполнять на пластинах, марка стали которых отвечает требованиям, установленным паспортом или техни-

ческими условиями на электродг контролируемой марки. Поверхность пластин должна быть подготовлена к сварке соответствующим образом. Испытание электретов следует выполнять на грех режимах паспортного диапазона: верхняя граница, нижняя граница, промежуточный режим. Сварка должна выполняться с вар-диком высокой квалификации или с помощью механизированного привода подачи электрода. Оценка технологических свойств покрытых электродов может выполняться одновременно с изг<_ „'овлениеы штатных образцов для определения механических свойств и химического состава наплавленного металла, необходимых для контролируемой марки электродов согласно требованиям нормативно-технической документации.

Измерение сигналов сварочного тока и напряжения на дуге следует выполнять с частотой дискретизации сигналов не менее I кГц в связи с необходимостью надежного определения формы сигналов в момент короткого замыкания. Для электродов, обеспечивающих мелкокапельный перенос преимущественно без к.э. частоту дискретизации следует увеличить до 2 кГц и более.

Величину порогового напряжения, используемую при определении длительности к.з. для электродов с крупнокапельным переносом, необходимо выбирать из диапазона 7...9 В, для электродов с мелкокаппьным переносом преимущественно с к.з. из диапазона 12...14 В. А в случае металлопереноса греимуществеьно без к.з. величину порогового напряженна следует определять для каждого конкретного случйя, поскольку она в значительной мере будет зависеть от длины дуги. Для этого после окончания регистрации сигналов сварочного тока и напряжения на дуге необходимо выполнить их первичную обработку для разных значений 11п из диапазона 15...20 В с шагом 0,5..Л В. Разработанная автоматизированная система контроля технологических свойств электродов представляет такую возможность. Значение ¿/„ , при котором произойдет стабилизация величин А/и следует использовать как пороговое напряжение для дагного сварочного процесса.

Поскольку нагрев покрытого электрода при сварке может привести к значительному изменению технологических свойств оценку электродов следует выполнять как в начале расплавления электрода (через 10 с после зажигания дуги), так и в конце (через 40 с после зажигания дуги).

Для получения достоверных оценок технологических свойств

необходимо выполнить не менее 10 измерений сигналов Г<8 и при неизменных условиях СЕарки и при длительности одного измерения 8...12 с. При этом в результате первичной обработки сигналов Тм и определяются и регистрируются следующие характеристики: средняя длительность к.з., частота к.з., ток к.з., среднеквадратичные отклонения напряжения на дуге, длительности к.з. и времени между к.з. Затем в результате определения нечеткой ожидаемой величины степени принадлежности измеренных характеристик предпочтительным значениям получается безразмерная оценка критериев, а в результате определения взвешенной степени предпочтения - комплексная оценка испытываемой партии электродов.

По заказу ПО "Атоымаш" в Волгодонском филиале Новочеркасского политехнического института была изготовлена информационно-регистрирующая система для автоматизированного контроля технологических свойств электродов для ручной дуговбй сварки. Исходя из наличия в ПО "Атоммаш" вычислительных комплексов на основе микро-ЭВМ "Электрошка-60", использовалась эта ЭВМ, обладающая достаточными возможностями для создагдя системы.

Автоматизированная система контроля имеет модульный принцип построения, т.е. все функциональные блоки системы выполнены в виде кодструктивкэ-законченных устройств.

Поскольку в используемом комплекте вычислительного комплекса на базе ЭВМ "Элекгроника-60" загрузка программного обеспечения осуществляется с перфоленты, то одной из задач программирования была минимизация объема используемых программ. При этом выполнение всех операций по сбору данных, их обработке и выводу результатов должно осуществляться за минимальный отрезок времени. Эти два условия привели к необходимости отказаться от структурных методов програмиирования и разработки программного комплекса целиком, исключив там, где возможно, вызовы подпрограмм. В результгт-е объем программного комплекса составляет 32 кбайта.

Для удобства использования системы усдозия испытания электродов задаются пользователем в диалоговом режиме. Протокол испытания электродов выводится на экран дисплея или на печатающее устройство. о

Применение разработанной методики и системы контроля при исследовании влияния химического состава обмазки электродов ЦЛ~5?

диаметром 5 мм на их технологи"еские свойства показало, что введение в состав покрытия.электродов фторвда итрия (I % от веса сухой шихты) и феррованадия (0,5 %) вместо соотретствугщего количества флюорита повышает стабильность горения дуги и металло-переноса. Введение в состав покрытия даже незначительных количеств фггорида лантана и сшшкоцирнония (по 0,8 %) вместо йеЗОРЗМЗО приводит к увеличению частоты ыеталлопереноса и уменьшению длительности коротких замыканий. Таким образом, результаты проведенных экспериментов продемонстрировали принципиальную возможность с помощью разработанной методики количественной сценки изменений особенностей протекания сварочного процесса даже яри незначительном изменении химического состава покрытия, что позволяет использовать методику в исследованиях по разработке новых сварочных материалов.

Разработанная методика сдобрена НПО ЦНШШАШ к использовании в производстве сварочных материалов ПО "Атоымсш".

ОВДЕ ВНВОДД И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Для анализа состояния процесса ручной дуговой сварки использование дополнительных параметров - частота к.з./V (или времени между к.з. 7" ). длительности к.з. , тока к.з. среднеквадратичных отклонений напряжения на дате 6(М), длительности к.з. времени между к.з. СП) - позволяет более полно оценить технологические свойства сварочных электродов по сравнению с традиционной лктегральноЯ оценкой.

2. Предложенная методика, основанная на первичной компьютерной обработке сигналов сварочного тока и напряжения на дуге, получении совокупности статистических характеристик и обработки их с "спользованием теории нечетких множеств, позволяет осуществлять оперативную количественную оценку комплекса технологи- • ческих свойств покрытых электродов.

3. Сочетание метода экспертных оценок степени важности и теории нечетких множеств с целью корректного оперирования субъективными представлениями позволило сформулировать комплексный количественный критерий оценки уровня технологических свойств покрытых электродов в виде

*= 'А5"[0,7Т+0У9Л/+1.01,3 *0,*(5(0)+0.36(Т)+0,66Г(г) 3.

Для электродов с рутиловым покрытием уровень технологических свойств удовлетворителен при значении £¿0,8, а для электродов с основным покрытием - 0,55. °

4. Требование достоверности оценок сварочно-технологических свойств и уровень стационарности и эргодичности процесса ручной дуговой сварки накладывают на объзм экспериментальной выборки следующие ограничения: минимальное число измерений должно составлять 10-12 ед, при их длительности 8...12 с.

5. При сварке электродами с рутиловым покрытием технологические свойства в результате нагрева улучшаются, а при сварке электродами с основным покрытием ухудшаются вследствие изменения частоты металлопереноса и длительности к.з.

6. Подход, направленный на использование дополнительных факторов 'V.MfGTlu),ТК} ,<Sl'C),Gr{7) позволяет оценить не только технологические свойства электродоь, но и дать количественную характеристику элементов сварочного контура. Например, оценить свойства источника питания и состояние поверхности основного металла.

7. Предложенная методика получения бе.: размерных критериев может быть реализована на доступных, средствах цифровой вычислительной техники (при использовании микро-ЭВМ "Злектроника-60" объем программного обеспечения составляет 32 кВ). Испытания методики, проведенные в ПО "Атоммаш", показали возможность её использования в производственных условиях для контроля качества выпускаемых сварочных материалов, входного контроля электродов производства атомных энергетических установок, а также при разработке новых сварочных материалов.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Чернов A.B., Сысоев Ю.С., Баклыкова H.A. Особенности использования вероятностных методов для оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки /Новочер. политехи, ин-т.- Новочеркасск,- Деп. в ВНШТЭМР 1992, № 54-Ш1-92.- 0,9 с.

2. Акулов А.И., Бублккова. И.А., Чернов A.B., Сысоев Ю.С. Использование информационно- регистрирующей системы для оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки// Сварочное производство,- 1932.- № -12.- С. 31-32.

Я - объем представительной выборки

Рис.