автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка научных основ автоматизированного проектирования технологии сварки в защитных газах стальных конструкций

На правах рукописи

Бабкин Александр Сергеевич

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05 03 06 - «Технологии и машины сварочного производства»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003449456

Москва-2008

003449456

Работа выполнена в ГОУ ВПО Липецком государственном техническом университете на кафедре сварки

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор

Лебедев Сергей Викторинович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор

Рыбаков Александр Сергеевич

доктор технических наук, профессор

Царьков Андрей Васичьевич

доктор технических наук

Потапов Никочай Николаевич

Ведущее предприятие - ОАО «Липецкий трактор»

Защита состоится 20 ноября в 1530 на заседании Диссертационного совета Д212 110 05 в ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им К Э Циолковского по адресу 121552 Москва, ул Оршанская, д 3. ауд 523А(корп А), тел (499) 141-94-53

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МАТИ» - РГТУ имени К Э Циолковского

Ваш отзыв на автореферат диссертации в одном экземпляре, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат диссертации разослан « » октября 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 110 05 к т н , доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Современный этап развития мировой промышленности и промышленности России, как ее части, характеризуется развитием и применением технологий информационной поддержки жизненного цикла изделий (ИПИ/САЬБ) как средства повышения качества продукции и конкурентоспособности предприятий В области сварочного производства решение поставленной задачи осложняется практическим отсутствием важного элемента ИЛИ - систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП), также достаточно серьезна проблема недостатка квалифицированных кадров, в том числе, технологов и специалистов низшего звена - сварщиков, выполняющих механизированную сварку в защитных газах

Сварка плавящимся электродом в защитных газах очень широко применяется при изготовлении стальных конструкций из низколегированных сталей Достигнута высокая степень автоматизации этого процесса сварки применяется как механизированная, так и автоматическая сварка, используются сварочные роботы Однако технологический процесс (ТП) сварки не всегда обеспечивает требуемый уровень качества сварных соединений и высокую производительность при установленных сроках, объеме выпуска и затратах

Для разработки ТП и оформления его в виде технологического документа (ТД) требуются значительные затраты времени и ресурсов в связи со сложностью решаемых задач ТД содержат последовательность техноюгических операций (маршрут) и последовательность сборки конструкции Для каждой операции определяют параметры режима (ПР) сварки, сварочные материалы, технические нормы времени и расхода материалов, оборудование, инструмент и технологическую оснастку

Автоматизированное создание ТД требует знания количественных зависимостей между исходными данными и данными, содержащимися в ТД Несмотря на широкое распространение сварки в защитных газах и множество исследований по моделированию процесса, в настоящее время не известны САПР ТП сварки в защитных газах конструкций из низколегированных сталей Применяемые при технологической подготовке производства (ТПП) программы в лучшем случае позволяют производить выбор элементов ТП из базы данных и оформлять технологическую документацию Поэтому на большинстве предприятий технология сварки разрабатывается на основе технологического и производственного опыта сварщиков и технологов, без применения ЭВМ, с большими затратам^ времени В связи с отсутствием в распоряжении технологов математических методов, получаемые технологические решения часто далеки от оптимальных велики затраты на исправление дефектов сварки, допускаются значительные потери электродного металла на разбрызгивание Кроме того, разработанные ТД зачастую многословны и нечитабельны

Поэтому разработка научных основ автоматизированного проектирования технологических процессов сварки в защитных газах является актуальной задачей

Цель работы

Заключается в разработке научных основ систем проектирования технологических процессов сварки в защитных газах для обеспечения качества сварных конструкций на основе комплексных теоретических, экспериментальных исследований и физико-математического моделирования процессов плавления основного и электродного металла, формирования шва и ЗТВ

Для реализации поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи

1 Путем теоретического анализа разработать критерии подобия и на основе экспериментального изучения получить критериальные зависимости, связывающие свойства плазмы сварочной дуги, свойства свариваемой стали, параметры сварного соединения, электрода и режима и позволяющие определять характеристики плавления основного металла и формирования сварного шва, плавления и переноса электродного металла

2 Исследовать закономерности образования дефектов формирования сварного шва типа подрезы и несплавления и установить математические зависимости для расчета допустимых областей параметров режима сварки с качественным формированием шва

3 Исследовать закономерности образования закалочных структур в ЗТВ сварного соединения и разработать методику расчета оптимальных параметров режима по заданным размерным и структурным свойствам сварного соединения

4 Определить показатели качества (критерии оптимальности) сварки, управляемые параметры и их ограничения, сформулировать функцию цели и условия связи и разработать алгоритмы условной оптимизации параметров режима сварки в защитных газах различных соединений

5 Исследовать закономерности формирования технологического маршрута изготовления, образования переходов и последовательности сборки сварных конструкций

6 Использовать полученные результаты для создания математического, алгоритмического и информационного обеспечения систем автоматизированного проектирования технологии сварки

Методы исследований и достоверность полученных результатов

Экспериментальные исследования выполнены методами теории вероятностей и математической статистики Регистрацию электрических параметров сварки осуществляли с помощью пишущих аналоговых (Б-370/3) и цифровых приборов, в частности, цифрового осциллографа Б-421 При изучении плавления основного металла, плавления и переноса электродного металла применяли цифровую цветную видео- и фотосъемку Видеосъемку проводили \УЕВ-

камерой QuickCam Express фирмы Logitech, а фотосъемку - цифровым фотоаппаратом Dimage Z фирмы Minolta с десятикратным оптическим увеличением Изучение температуры плазмы дуги проводили с использованием спектрографа ДФС-452 и многоканального оптического регистратора спектра на приборах с зарядовой связью LX511 SONY Расчеты при определении температуры плазмы дуги вели с применением данных Vienna Atomic Lines Database (VALD) Структуру сталей исследовали методами оптической металлографии, применяя металлографический микроскоп МИМ-6 с WEB-камерой

Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных положений термодинамики, теории тепломассообмена с применением методов теории подобия и размерностей, дифференциального и интегрального исчислений, теории графов и множеств Для математического моделирования техно по-гических процессов применены методы теории нелинейного программирования и исследования функций многих переменных с ограничениями в виде неравенств

Степень адекватности математических моделей описываемых ими процессам проверялась по экспериментальным данным Достоверность научных положений и выводов основывается на систематических экспериментальных исследованиях, использовании методов статистической обработки потученных результатов, подтверждается хорошим совпадением результатов эксперимента и теоретических расчетов, а также практическим использованием полученных результатов

Научная новизна работы

1 Разработаны алгоритмы расчета оптимальных параметров режима сварки соединений с подготовкой кромок по ГОСТ 14771-76, основанные на физико-математических моделях в виде систем уравнений и функции цели, включающей критерии оптимальности, которые определяют качество соединения Полученные системы уравнений состоят из критериальных и аналитических зависимостей, связывающих характеристики плавления основного и электродного металлов, параметры режима и теплофизические свойства свариваемых материалов и применяемых защитных газов, что позволило для расчета режимов сварки соединений на весу с полным проплавлением и корневого прохода соединений с разделкой кромок создать математические модели, описывающие равновесие сварочной ванны в силовом поле и ее тепловое состояние в двумерной постановке при задании формы проплавления и выпуклости шва

2 В результате экспериментальных исследований установлены закономерности изменения температуры в смесях Аг+02, Аг+СОг и С02+02 с плавящимся электродом Температура плазмы смеси Аг+02 при увеличении содержания 02 от 0 до 15% падает от 8300±500К (температура аргоновой плазмы дуги Аг) до 7600±300К Температура плазмы смеси С02+02 при увеличении содержания 02 от 0 до 40% снижается от 9000±200К (температура птазмы дуги в С02) до 7700±500К Температура плазмы смеси Аг+С02 при изменении со-

держания С02 от 0% до 40% сначала падает от 8300±500К до 7400±300К при 15 20% СОг в смеси, затем возрастает, достигая 7700±500К при 40% С02 Выявлено, что снижение температуры плазмы смеси происходит примерно на 40К при увеличении содержания примеси ССЬ или 02 в смеси на один процент, что позволяет точно определять температуру сварочной плазмы в зависимости от ее состава

3 Определены критерии подобия и их выражения, связывающие тепло-физические свойства металлов, защитных газов, размеры электрода, ПР, параметры сварочной электрической цепи и позволяющие расчетным путем определять-

величину силы критического тока струйного переноса электродного металла,

частоту переноса электродного металла короткими замыканиями,

коэффициент расплавления электрода-анода,

величину потерь железа и марганца испарением с поверхности капли электродного металла,

размеры сварного шва при наплавке,

размеры сварного шва при сварке с зазором

4 Установлены закономерности образования подрезов при сварке На основе аналитического описания распределения напряженности магнитного поля в свариваемом изделии и обработки экспериментальных данных методами теории подобия получена критериальная зависимость, позволяющая расчетным путем определять параметры режима сварки, обеспечивающих формирование сварных швов без образования подрезов

5 На основе расчетно-экспериментального описания процессов структурных превращений и температурного поля, создаваемого сварочной дугой, ванной жидкого металла и металлом шва, разработан алгоритм расчета оптимальных параметров режима сварки низко и среднелегированных сталей (НСС), обеспечивающих минимальное содержание закалочных структур в ЗТВ при соответствии размеров шва требуемым

6 Разработаны алгоритмы построения технологических маршрутов изготовления сварных конструкций На основе анализа графовых моделей сварных конструкций разработаны алгоритмы определения последовательности сборки аппаратуры емкостного типа

На защиту выносится совокупность следующих научных результатов.

1 Закономерности изменения температуры плазмы сварочной дуги в защитных газах и смесях

2 Закономерности плавления, испарения и переноса электродного металла как функции защитной среды, параметров режима, свойств и размеров электрода, позволяющие решать прямую задачу - расчет параметров плавления и переноса при заданных параметрах режима, размерах электрода, защитной среды, а также обратную задачу - расчет критического тока струйного переноса в аргоне как функции свойств и размеров электрода

3 Закономерности проплавления основного металла, формирования швов при наплавке и в зависимости от зазора в стыке, позволяющие решать прямую задачу - расчет размеров шва при заданных параметрах режима, размерах электрода, свойствах защитной среды

4 Математические модели дуговой сварки в защитных газах, предназначенные для решения обратной задачи - определения оптимальных параметров режима сварки соединений по заданным размерам шва и подготовленных кромок с учетом металлографической структуры металла ЗТВ, а также зазора в стыке и разделки кромок

5 Алгоритмы расчета и оптимизации параметров режима сварки и наплавки, включающие математические модечи сварки и критерии оптимальности

6 Закономерности и математические модели формирования шва при сварке стыкового соединения с зазором, дающие возможность рассчитать глубину проплавления и ширину шва как функцию зазора, параметров режима и размеров электрода

7 Закономерности формирования подрезов при сварке и математическая модель, дающая возможность рассчитывать ПР сварки в обрасти качественного формирования швов при высокой производительности процесса

8 Алгоритмы построения структуры технологического процесса и последовательности сборки сварных конструкций

9 Концепция построения САПР технологии сварки

Практическая значимость работы

Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований являются научной основой автоматизированного проектирования технологических процессов сварки в защитных газах стальных конструкций

На основании полученных математических моделей разработаны способы сварки в защитных газах, способствующие повышению качества сварных соединений и сокращению затрат на экспериментальное определение значений параметров режима сварки Новизна полученных результатов и разработанных математических моделей подтверждается 5 патентами

Теоретические положения, математические модели и алгоритмы использованы при разработке САПР ТП, которые внедрены на ряде предприятий Новизна разработанных алгоритмов и программ подтверждается регистрацией в Государственном фонде алгоритмов и программ двух компьютерных программ

Реализация работы

Системы автоматизированного проектирования технологии сварки внедрены на ряде предприятий ОАО «Уральский турбомоторный завод» (г Екатеринбург), ПО «Пищемаш» (г Красилов, Украина), ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ОАО ЛОЭЗ «Гидромаш» (г Липецк) Расчетные ПР использовались при изготовлении металлоконструкций на предприятиях ОАО «Кислородмонтаж»

Системы автоматизированного проектирования технологических процессов сварки экспонировались на международных выставках СВАРКА-2002, СВАРКА-2003, СВАРКА-2004 (г СПб, Ленэкспо), POCCBAPKA/WELDEX-2002, POCCBAPKA/WELDEX-2003, (г Москва, Сокольники) САПР ТП «Autoweld» удостоена диплома международной выставки POCCBAPKA/WELDEX-2003

Результаты исследований, учебная версия САПР «Autoweld», изданная книга используются в учебном процессе кафедры сварки ЛГТУ при подготовке инженеров по специальности 150107 «Металлургия сварочного производства» при чтении лекций, проведении лабораторных работ и практических занятий по курсам «Моделирование и оптимизация», «САПР технологии сварки и наплавки», а также при курсовом и дипломном проектировании Учебная версия САПР «Autoweld» используется также в учебном процессе кафедры «Оборудование и технология сварочного и литейного производства» Тульского государственного университета

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международных конференциях «V Международная школа математических методов в сварке» (г Киев, 1988 г), «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных технологиях» (Кацивели, Украина, 2002 г), на девяти Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференциях, среди которых - «Компьютерные технологии в соединении материалов» (г Тула, 2001 г), «МАТИ - Сварка XXI века Технология, оборудование и подготовка кадров в сварочном производстве» (г Москва, 2003 г), на одинаца-ти научно-технических конференциях, среди которых -«САПР ТП сварки, пайки, литья и нанесения газотермических покрытий» (г Москва, 1985 г), «Математические методы в сварке» (г Киев, 1986, 1987), «Применение математических методов и ЭВМ в сварке» (г Ленинград, 1987 г), «САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве» (г Москва, 1991), на научных семинарах кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» Донского технического университета в 2005 г, кафедры «Оборудование и технология сварочного и литейного производства» Тульского государственного университета в 2007 г, кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского технического университета в 2007 г, кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» Воронежского технического университета в 2007 г, кафедры сварки Липецкого технического университета в 2002, 2008 гг, кафедры «Технология сварочного производства» «МАТИ» - РГТУ им К Э Циолковского в 2008 г

Публикации

По теме диссертации опубликовано 47 работ, в том числе книга «Расчет и оптимизация параметров режима дуговой сварки металлов», получено 5 патентов на изобретение, зарегистрированы 2 программы в Государственном

фонде алгоритмов и программ Результаты диссертации отражены также в десяти отчетах по выполненным научно-исследовательским темам

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и результатов работы, списка использованной литературы и приложения Работа изложена на 434 страницах, содержит 167 рисунков, 45 таблиц Список литературы содержит 335 наименования

Основное содержание работы Введение

Приведена формулировка проблемы, раскрыта актуальность темы работы, определены цель и задачи работы, показана ее научная новизна и практическая ценность, приведены основные положения, выносимые на защиту

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи работы

Существующие методы разработки технологии сварки и ее документирование основаны, в основном, на ручных методах обработки и представления информации, эмпирическом опыте технологов-сварщиков, проводятся без применения вычислительной техники Такое положение приводит к назначению неоптимальных параметров режима и как следствие - к большому количеству брака

Стремительное развитие технических и программных средств, наделенных различными функциональными возможностями, способствует формированию новых принципов организации сварочного производства Становится очевидным, что только использование современных компьютерных ИПИ/СЛЬБ технологий для комплексной автоматизации всех аспектов производства сварных конструкций, включая моделирование совокупности протекающих при сварке процессов и ТПП, позволит быстро находить оптимальные техноло1И-ческие решения для производства качественных конструкций при значительном снижении ресурсоемкости самого процесса разработки Системы автоматизированного проектирования технологии решают трудоемкую задачу разработки оптимальной технологии сварки, являясь важнейшим звеном системы качества

Имеющиеся на рынке программных продуктов системы, предназначенные для использования при технологической подготовке сварочного производства, не имеют в своем составе основных процедур - ПР не рассчитываются, а выбираются из таблиц, назначенные параметры не анализируются и не оптимизируются Структура маршрута и последовательность операций определяются в диалоговом режиме, что требует высокой квалификации технолога-пользователя этой системы Решение всех задач в таких САПР заменяется информационным поиском в базе данных Программные проекты работают в отрыве от информационной системы предприятия

Проблема разработки оптимальной технологии сварки неразрывно связана с расчетом оптимальных параметров режима сварки по заданным показателям качества сварного соединения

Существенный вклад в разработку методик и зависимостей для расчета параметров режима сварки внесли В П Демянцевич, Е Ыаишап, В Е Кривошея, А М Попков, И Ф Коринец, которые разработали алгоритмы, предназначенные для решения обратных задач технологии для некоторых сварных соединений из низкоуглеродисгых сталей Алгоритмы включают экспериментально-статистические зависимости между параметрами сварного шва (например, катет шва, глубина проплавления) и параметрами режима Известные методики определения режима ограничены рамками отдельных типов сварных соединений из низкоуглеродистых сталей, часто применимы только для однопроходных соединений, не учитывают влияние зазора в стыке и вылета электрода на формирование швов

Определение режимов сварки низко- и среднелегированных сталей является сложной задачей, при решении которой необходимо обеспечить качественное формирование шва и благоприятную металлографическую структуру ЗТВ Применяемые в настоящее время имитационные методы предназначены для решения прямой технологической задачи - определения структуры металла по заданным параметрам режима сварки

В работах В А Судника, Т БеЬгоу, и 0)кЬеу и др исследователей развит метод построения математических моделей на микроуровне в виде систем дифференциальных уравнений с частными производными Такие математические модели позволяют модечировать процесс формирования сварного шва, т е исследовать влияние параметров режима сварки на размеры форму сварного шва, решая прямую задачу технологии

Расчет оптимальных параметров режима является сложной многопараметрической задачей, требующей рассмотрения взаимосвязанных процессов плавления основного и электродного металлов Вопросы оптимизации параметров режима сварки рассмотрены в работах Н Г Васильева, С В Дубовецко-го и О Г Касаткина, Э Л Макарова и Э А Гладкова, В А Судника За функцию цели принимают или качественные показатели сварных швов - их размеры или экономические показатели производства, такие как технологическая себестоимость, производительность процесса, оцениваемая, например, штучным временем сварки В А Судник с сотрудниками для поиска вектора оптимальных сварочных параметров проводит вычислительный эксперимент на математической модели с последующей статистической обработкой его результатов В этом случае требуется значительное время на определение оптимальных сварочных параметров

В промышленности широко применяются смеси с использованием Аг, СОз и Ог Однако в настоящее время недостаточно изучено влияние состава защитной атмосферы на проплавление и формирование сварного шва, а также на плавление и перенос электродного металла Известные сведения не позволяют получить физико-математические зависимости для расчета ПР В частно-

сти, не известна средняя температура плазмы сварочной дуги в смесях защитных газов с плавящимся электродом и ее зависимость от состава смеси

Важным фактором, сдерживающим рост производительности сварки, являются дефекты швов типа несплавления и подрезы Единой точки зрену5я на механизм образования этих дефектов нет, а предложенные феноменологические модели не позволяют использовать имеющиеся представления для количественного определения области сварочных параметров с качественным формированием шва

На основе анализа и обобщения литературных данных, производственного опыта и в соответствии с целью работы в главе сформулированы задачи работы, определены области и методы исследований

Глава 2. Исследование и моделирование формирования сварных соединений в защитных газах

Приведены результаты экспериментальных исследований и моделирования плавления основного металла и формирования сварного шва при наплавке, при сварке с зазором Исследовано явление образования подрезов и несплавте-ний

С целью вывода выражения для расчета какого-либо размера шва, например, глубины проплавления к или ширины шва еш, получили критерии подобия (КП) из следующей функциональной зависимости, связывающей ПР сварки, представленных в форме эффективной мощности дуги д, и теплофизи-ческие свойства свариваемого материала (объемную теплоемкость су, теплопроводность X, температуру плавления Т)

/1 = <р(д,Уа,Л,сГ,Т) (1)

Установлено, что процесс описывают следующие КП критерий Пекле

к V о V

/т](л) = ——, критерий Н Кристенсена яСг = ^ —' кРитеРий МВ Кирпи-

чева кк = -,--\- Дополнительно перемножением критерия Пекле на кри-

(7„-го) ^ Л,

терий Кирпичева получили критерий лп =т--Ц—тз-

{{Т„,-Т,) Я) а а,

Установтено, что схема распространения тепла в свариваемом изделии зависит от вводимой мощности и вида переноса электродного металла Например, в случае сварки в смеси Аг+%502 сталей на обратной полярности схема линейного источника теплоты наиболее вероятна при мощности дуги от 10 до 15 кВт Для переноса электродного металла короткими замыканиями более характерна схема линейного источника теплоты Этот факт согласуется с наибольшей глубиной проплавления, наблюдаемой при переносе электродного металла короткими замыканиями Наименьшая глубина проплавления соответствует струйному переносу

Полученные критерии использовали при выводе зависимостей для расчета размеров сварных швов Они позволяют рассчитывать глубину проплавле-

п

es ГО ТВ 60 Í3 ее 85

1л(*гв)

1п(Яп>1

ния и ширину шва по известным ПР, т е решать прямую задачу технологии, и имеют вид (рис 1)

я-ед^"' *3. (2)

где а/, - коэффициенты, для наплавки в С02 проволоками 4=1,2 2,0 мм а,=-3,603, «2=0,539

Зазор между кромками свариваемых деталей, несомненно, является важным технологическим фактором, влияющим на размеры сварочной ванны Незнание реальной зависимости Н от зазора в стыке Ъ и ПР может приводить как к прожогам, так и к непроварам свариваемых кромок деталей

Исследовали зависимости глубины проплавления при сварке с зазором Ь и еш от ПР Для планирования и обработки экспериментов использовали следующие КП критерий Пекле глубины проплавления, ширины шва, критерий Кирпичева критерий ¡т2з, критерий Кристенсена яСг Для учета влияния Ь на размеры шва образовали новый КП - критерий зазора

и, О2 У2„ Ъ

*4= (ГЛ«)Ч • (3)

В ходе экспериментального исследования сварки в углекислом газе ПР сварки варьировали таким образом, что критерий я23 менялся от 3691 до 11637 Зазор в стыке Ь изменяли от 0 мм до 2,2 мм Обработкой методами линейного регрессионного анализа экспериментальных данных, представленных в виде КП, получили формулу для расчета глубины проплавления при сварке в С02 с зазором в стыке

X ид л,

es ТО 7Í вб е.! «0 в» 10,0 10$ '

1п(Я-23)

Рис 1 Зависимость меязду логарифмами критериев и Пщ,) и Т12з сварка в углекислом газе

К =е~}

-Г ш

Т X ) \Л) V 0 665 (4)

' \ Э / Св

Рассмотрено влияние зазора в стыке на величину ширины шва Показано, что между шириной шва, ПР и зазором существует зависимость

= е-0,48 fe-C329

4 У, у» т л

(5)

Для изучения влияния защитной атмосферы на проплавление и формирование сварного шва исследовали сварку в газах С02, Аг и наиболее часто применяемых на практике смесях Аг+25 30%С02, Аг+5%02 и С02+25 30%С02 Анализ процесса сварки в смесях показал, что величина

глубины проплавления определяется двумя факторами параметрами режима, описываемыми критерием Дгз, и свойствами плазмы сварочной дуги Последние представлены полученным в работе КП

(6)

"~4Н ас//

который связывает такие свойства плазмы сварочной дуги как температура Тг, теплопроводность, теплоемкость Н, транспортное сечение рассеяния на атомах и молекулах У7, а также поверхностное натяжение металла в газовой защитной среде а

Экспериментальные исследования влияния ПР сварки на глубину проплавления и ширину шва при сварке в С02, в смесях С02+30%02 и Аг+30%С02, а также Аг+5%02 позволили получить следующие выражения, связывающее размеры шва, ПР и состав защитных газов

лл(к) = ек" (7)

ЯП (еш)~в " 7Т2} ^

где кцп к]г - коэффициенты, учитывающие влияние свойств плазмы сварочной дуги, соответственно на глубину проплавления и ширину шва, к2ь, к2е - коэффициенты, учитывающие влияние ПР на размеры шва

Установлено, что кг а слабо зависит от состава газовых смесей и изменяется в узких пределах в случае применения смесей с углекислым газом - С02, Аг+30%С02 и С02+30%С02 к2н=0,5 0,6, при использовании аргона и смеси Аг+5%02 ¿2А=0,7 0,8 Коэффициент, учитывающий влияние свойств плазмы сварочной дуги на /г, находится в обратной квадратичной зависимости от свойств плазмы Выражение для его расчета определили обработкой МНК экспериментальных данных

¿„=-0,33 (1п(Я:п)+35 5^-2 2 (9)

С целью определения аналитического выражения для оценки условий качественного формирования сварных швов на форсированных режимах без образования подрезов и несплавлений методами теории подобия проведен теоретический и экспериментальный анализ магнитогидродинамической обстановки в зоне сварочной дуги и ванны

Показано, что магнитогидродинамические процессы в сварочной ванне могут быть описаны зависимостью между КП Хартмана и лСг КП Хартмана является функцией напряженности магнитного поля Н

В работе решена задача расчета распределения Я сварочного тока в изделии на основе вычисления взаимодействия потенциалов, приписываемых сварочной дуге и токоподводу Принимая, что ввод электрического тока в изделие в обоих случаях осуществляется через площади, ограниченные активным пятном гд для сварочной душ и гт для токоподвода и находящимися на расстоянии Ь друг от друга, получили

н =

2 к(г + к)

1-

Ь-г

(Ю)

IТ^к1) [ ¡{Ь-хУ +кг где Дф = фа- Фх разность потенциалов у основания дуги и у токоподвода, соответственно; о - удельная электрическая проводимость; к, г - координаты точки.

Получена зависимость между критериями Кристенсена и Хартмана (рис. 2), описывающая область качественного формирования швов независимо от способа сварки

1п На < 1п Сг4 + с , (11)

где 6=0,972±0,026; с=-6,890±0,298.

Для расчета структурных превращений в ЗТВ исследовали сварочные температурные поля. Пред- 1.0 г ложено температурное поле при сварке описывать суперпозицией полей сварочной дуги, ванны жидкого металла и шва. Представили сварочную дугу как распределенный источник теплоты в виде интегральной суммы точечных источников, интенсивность которых спадает по нормальному закону по мере удаления от центра анодного пятна до некоторого характерного размера -эффективного радиуса дуги Г о, ГДе Т<Тит

Крт-ерий Кристенсена

Рис, 2. Связь логарифмов (натуральных) критериев Хартмана и Кристенсена для различных дефектов: о - подрезы (УП и Аф); □ - несплавления (УП); 0 - неустойчивый процесс (УП)

¿х'-'о -«шал I и л+гсозци-лух+гсоаф.уч-гБш ф,г)

Т{х.у.г)=\\----2о «Мф, (12)

• /• 2яД(х + гсоз<р,у + гБтср,2)Х

где Яшах - наибольший тепловой поток с учетом потерь на нагрев и расплавление основного металла; А) - нормирующий множитель.

Приняли, что жидкий металл сварочной ванны с тепловой мощностью

4пш = Я, является распределенным источником теплоты с радиусом ~, расположенным на расстоянии 2г0 от центра сварочной дуги, тогда распределение температуры Т,(х + 2г0,у,г) от действия этого источника теплоты описывается уравнением (12).

Остывающий металл сварного шва с тепловой мощностью дш представили источником теплоты, нормально распределенным по оси У и подчиняю-

щимся пуассоновскому распределению по оси X Его температурное поле описали как

1г ЧшА

077 -Ы

ЧХ +У „ еш Х - 'ш

Т{',У,:)= I I

ш 2 РГ V ¿Т1еш

2яЯ(х + х +4г0,у + у уг)Ъ.

х+х +4г0 +/?(х+х + 4г0 у+у 2)

2а ¡к'с/у', (13)

где А2 - нормирующий множитель, Ьш=10еш

Для расчета структурных составляющих сплава околошовной зоны использовали уравнение Колмогорова-Мела-Авраами, для которого приняли произведение к" для процессов распада аустенита, протекающих по диффузионному механизму (образование феррита, перлита и карбидов) и промежуточному (образование бейнита), в виде

(14)

где к - кинетический параметр, зависящий от свободной энергии и скорости образования новой фазы, т - длительность превращения, п< 4, скорость образования центров новой фазы, ур] - скорость движения межфазной границы, т „ - полное время превращения, т обр - момент образования центра новой фазы

Скорость образования у03и роста \р1 центров новой фазы (зародышей) в аусте-ните описали выражениями

/ т. Г1- ^ \

кг" = ехр

1 0 У

Уга = еХР

В

КТ[Ас -Т)

(15)

(16)

где Ас - соответствующая критическая температура, Т - текущая температура исследуемой точки ЗТВ во время охлаждения, В - кинетический параметр, учитывающий энергию образования критического зародыша, - константа скорости образования зародышей, С" - константа скорости движения межфазной

границы, (5 - энергия активации движения межфазных границ

дУ

Кинетический параметр В определяли исходя из

дТ

= О (Т„ - темпера-

тура минимальной Устойчивости аустенита при соответствующем превращении) Параметр С2=ъ(с[ +С") определяли исходя из граничных условий У(ТН, *н)=К> гДе К - инкубационная объемная доля новой фазы

Возникающие в процессе бейнитного превращения существенные внутренние напряжения, которые препятствуют образованию новых зародышей, учитывали при расчете скоростей образования у03и роста ур, введением допол-

нительного члена. Последний включает текущее значение объемной доли бей-нита.

Количество структурных составляющих (феррита Ф, карбидов К, перлита П, мартенсита М) в конечной структуре определяется по выражениям, аналогичным следующему

Ф= Л, (17)

о йт

где е - относительная объемная доля структурной составляющей.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что предложенная модель сварочного источника теплоты описывает процессы нагрева и охлаждения пластин при наплавке значительно более точно, нежели известные распределённый источник и точечный источник теплоты. Установлено, что экспериментально полученные Рис 3_ Распределение твердости в шве „ ЗТв стали пхпупф значения твердости В за- (опыт № 5): глубина проплавления 3,0. ..3,3 мм, ■ - расчет, о -данных точках близки К экспериментальные данные

расчетным и находятся в пределах ошибки измерения (рис. 3).

Гпава 3. Исследование и моделирование влияния сварочной дуги на плавление, испарение и перенос электродного металла в защитных газах

Температура, развивающаяся в сварочной дуге, является важнейшей характеристикой, которая определяет тепловое воздействие на электроды. Оценку температуры провели по методу относительных интенсивностей спектральных линий: искали связь между относительной интенсивностью спектральных

линий / в видекда —где X - длина волны спектральной линии, г - статисти-

)

ческий вес нижнего уровня, / - сила осциллятора для эмиссионной линии, и энергией верхних уровней Е. Для измерения интенсивности спектральных линий и их длины волны использовали установку, включающую спектрограф ДФС-452 и многоканальный оптический регистратор спектра на приборах с зарядовой связью.

Установлено, что при токах 130... 140 А температура плазмы промышленной сварочной дуги, образованной СОг с проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2мм, составляет 9000±200К. Температура плазмы дуги, образованной аргоном, при тех же условиях имеет температуру 8300±500К.

Добавляемые к аргону углекислый газ (до 20%) и кислород (до ¡5%), снижают температуру плазмы сварочной дуги. Добавка кислорода к углекислому газу также снижает температуру плазмы (рис. 4).

Установлено, что снижение тем- 10000 пературы во всех исследованных случаях составляет ~40К на каждый объемный % примеси. При 40%С02 в смеси падения температуры плазмы не происходит по сравнению с плазмой смеси Аг+20%С02.

Известно, что плавление электродной проволоки, в основном, происходит под действием двух источников теплоты - анодной области дуги и джо-улева тепла, выделяющегося в вылете электрода: ар = ар + а,р, где ар есть суммарный коэффициент расплавления электродной проволоки, - результат действия тепла, выделяющейся в анодной области, а,р - результат действия джоулева тепла, выделяющегося в металле вылета электрода.

Величина тепла, выделяющегося в анодной области, следовательно, и коэффициент расплавления а"р зависит от свойств плазмы, образованной защитным газом и парами электрода (работы ионизации атомов газа и.г, транспортное сечение рассеяния электронов на атомах и молекулах газа Т7, теплопроводности и энтальпии газа Н), а также от свойств металла электрода (температура плавления металла Тпл, работы ионизации атомов металла Анализом величин, характеризующих процессы в анодной области дуги, получены следующие КП

„л/К^

6500

5 15 25 35 45

100%С02 Ю 20 30 40

Содержание О 2, % об.

Рис. 4. Влияние содержания кислорода в смеси С02+ 02 на температуру плазмы

и,т

(и,Ме + фУя'

(18) (19)

Интерполяцией экспериментальных данных методом наименьших квадратов получено выражение для расчета коэффициента расплавления а'р как функции свойств плазмы сварочной дуги

(20)

где и - эмпирический коэффициент, /св=1 А

С целью с целью учета влияния вылета электродной проволоки £э на скорость плавления низкоуглеродистой электродной проволоки а.р и Ут при сварке в углекислом газе и смесях Аг+С02, АгЮ2 проведены экспериментальные исследования Получены выражения вида

аР=к1 > (21)

где к, - эмпирические коэффициенты В случае сварки в углекислом газе на обратной полярности к1 =0,616, ¿2=0,37, ¿5=0,32

Для расчета частоты переноса электродного металла короткими замыканиями / анализом процесса методами теории подобия получены КП, связывающие характеристики сварочного контура (сопротивление Л, индуктивность Ь), теплофизические свойства материала электродной проволоки (теплоемкость, теплопроводность, температуру плавления), а также ПР

(22)

СУ я'25

ид (23)

Зависимость между ними в случае сварки в углекислом газе имеет вид

/ = еЗМ7(яИ4)-,2ет | (24)

Области, ограниченные известными видами переноса электродного металла через дуговой промежуток, зависят от плотности тока в электроде _/ и напряжения на дуге 11 а Для оценки величины напряжения на дуге при применении смесей Аг, С02 и 02 как функции плотности сварочного тока при различных видах переноса методами нелинейного регрессионного анализа получены зависимости вида (рис 5)

и«=а< Л (25)

где аь а2 - эмпирические коэффициенты.

Обработкой экспериментальных данных получены зависимости для расчета коэффициента потерь на угар и разбрызгивание у/п при сварке в углекислом газе и смеси Аг+5%02 При сварке в углекислом газе зависимость имеет вид

М/„=^-г4810"!°-200)\ (26)

где £ - коэффициент, зависящий от типа источника питания

Одним из источников потерь легирующих элементов при плавлении электродного металла является испарение металла с поверхности капли Име-

ется два источника испарения, поверхность капель электродного металла и анодное пятно

В неизотермических условиях дуговой сварки плавлением унос паров металлов от поверхности испарения, которой является свободная поверхность капли диаметром с1к, происходит путем конвективной диффузии У поверхностей испарения образуется пограничный слой паров с ламинарным течением. При этом испарившийся атом диффузионным путем преодолевает пограничный слой паров, затем, подхваченный потоками защитного газа, уносится в околодуговое пространство

С целью описания массопереноса в движущемся потоке газа применили теорию подобия и получили выражение для оценки коэффициента массопереноса, включающее критерии Рейнольдса Яе и Шмидта Бс,

и А/мм2

Рис 5 Области переноса электродного металла при сварке в смеси Аг+5%Ог проволока Св-08Г2С, <),=1,2 , 5,0 мм, ■ - перенос короткими замыканиями, • - капельный перенос без коротких замыканий, □ - струйный перенос, А - струйный перенос с «мгновенными» падениями напряжения, 1 - верхняя граница области переноса короткими замыканиями, 2 — граница области струйного переноса

Р - ^МеГ

(2 + 0,6 37&)

(27)

Для использования зависимости (27) определили коэффициент диффузии паров металлов йшг через пограничный слой (паровую рубашку) и скорости потоков газов, омывающих каплю электродного металла Значение коэффициента бинарной молекулярной диффузии элементов металлического пара железа и марганца £>МеГ в защитной атмосфере СО, Ог или Аг определено расчетно-экспериментальным путем с использованием 6-12 потенциала Леннарда-

Джонса Установлено, что Д.,

изменяется в пределах (0,5 2) ЮЛ/с'

Экс-

периментально определено, что скорость газовых потоков на уровне капли Уг, параллельных скорости сварки, при сварке вертикальным электродом, а также углом вперед составляет 0,2 0,6 м -с''

Установлено, что с ростом скорости потока газов и диаметра капли увеличиваются потери элементов с ее свободной поверхности Причем влияние с1к сильнее влияния скорости потоков рост потерь элементов пропорционален 5

и ^Г. Потери железа достигают 7 10~6 кг/с, а марганца - 1 10"6 кг/с Принимая скорость потоков 0,4 \ м с'1 и диаметр капли 1,0 1,5 мм при теплоте испарения железа АН= 6,54 МДж кг'' и марганца АН=А,Ъ 1 МДж кг'1, получили, что мощность, теряемая испарением с поверхности капли, соответственно, железа и марганца, составляет - 40. 45 Вт и 2. 4 Вт

Для расчета потока испарения с поверхности анодного пятна использовали уравнение Ленгмюра Экспериментально-расчетным путем установлено, что при сварке в углекислом газе проволокой Св-08Г2С с анодного пятна капли потери железа достигают 5 10"6 кг/с, а марганца -2 104 кг/с (принятая температура поверхности анодного пятна составляет 3145К)

При сварке плавящимся электродом в аргоне часто используется струйный перенос электродного металла, который характеризуется силой критического тока 1кр На основании критериального анализа получены КП, описывающие связь между плотностью металла электродной проволоки у, его температурой плавления Тт, скрытой теплотой плавления Н и удельным электрическим сопротивлением р, а также размерами электрода Ьэ (¿4) и поверхностным натяжением а металла в газовой среде

ъ-ЦПГ* (28)

(29)

тш, о

После преобразования регрессионной критериальной зависимости получили выражение для расчета силы критического тока при сварке проволоками Св-08Г2С, Св-06Х18Н9Т Например, для Св-08Г2С выражение имеет вид

I (Я ¿2У <7^™

^ = |т7] р 1\т нот (30)

Глава 4. Разработка математических моделей и алгоритмов расчета оптимальных параметров режима сварки

Посвящена определению критериев оптимальности, разработке математических моделей, методов и алгоритмов расчета оптимальных параметров режима в допустимой области их изменения

Каждая операция дуговой сварки может быть описана взаимосвязью векторов внешних О, внутренних X, в том числе, управляемых параметров Р, Рс-Х, и выходных параметров Y Приняли за управляемые параметры Р = {/„,£/,,Выходные параметры Охарактеризуют свойства продукта операции Выделим среди них векторы геометрических <7, структурных 5 и механические М свойств У={С, 5, М}. Вектор М задается механическими свойствами М = {ов,аТ,8,ц,КСи,НВ } Вектор геометрических свойств С сварного соединения задается геометрическими размерами сварного соединения С = } Структурные свойства составляют вектор Я =--{м,Б,Ф,П,Л) Соот-

ветствие выходных параметров техническим требованиям (ТТ) определяет качество изделия

всГГ^сЩ.МсТГи. (31)

ТТс для вектора геометрических свойств С является соответствующий государственный или отраслевой стандарт Тогда имеет место функциональная зависимость

У = /Ш) (32)

Очевидно, что для любой технологической операции существует множество таких функциональных зависимостей, которые обеспечивают выполнение равенства У=ТТ±Л в пределах допустимых отклонений Д и области работоспособности РД пространства управляемых параметров, те Рс РД

Введя функционалы Ф:(Р) и Фг(10, определяющие, соответственно, технологию и ее результат, можно сформулировать задачу нахождения оптимальной технологии следующим образом

Ф2(У)->тш(тах), при условии Р с РД

где Фг(К) - функция цели (ФЦ), а условие - ограничение на область изменения управляемых параметров

В случае 1-того сечения функционалов Ф\(Р) и Фг(10 имеем /0(<7,£,.?)->■ тт(тах),

Качество сварных конструкций имеет два аспекта - соответствие размеров сварного соединения требованиям конструкторской документации, ТТ и технологическое качество - отсутствие разного рода дефектов, таких как подрезы, прожоги, непровары, горячие и холодные трещины и некоторые др

Соответствие размеров устанавливается государственными стандартами на сварные соединения Однако принятие отдельных размеров шва как критериев оптимальности (КО) в процедурах проектирования технологии нежелательно, т к таким образом образуется вектор конфликтных частных критериев достижение оптимального значения одного размера приводит к ухудшению другого

В работе применены комплексные КО, связывающие размеры шва Среди них выделяются технологические критерии, например, коэффициенты формы проплавления, формы валика (выпуклости), перекрытия корня шва Такой подход позволяет разрабатывать режимы сварки оптимальные как по геометрическим показателям, определяемыми государственными стандартами на сварные соединения, так и по| технологическими, такими как концентрация напряжений, свариваемость и потери присадочного метала

Показано, что технологические задачи, возникающие при подготовке производства сварных конструкций, могут быть сформулированы как математические задачи нелинейного программирования, в которых ФЦ и ограничения являются нелинейными относительно ПР сварки. В соответствии с классической теорией оптимизации, предполагая, что функции вида /0 (<?,&/>) непре-

рывны и дифференцируемы, использовали метод множителей Лагранжа для расчета оптимальных параметров режима сварки

Применение методики показано, в частности, на распространенной при сварке и наплавке задаче получения качественного шва при минимальном времени процесса Постановка задачи оптимизации при сварке найти минимальное время заполнения разделки кромок сварного соединения при наличии некоторого набора ограничений В качестве последних могут выступать требования обеспечения заданных /г или скорости охлаждения со, или формы проплавления и т п Причем перечисленные ограничения должны быть учтены как раздельно, так и в совокупности За оптимизируемую величину приняли основное время сварки или наплавки, т е время горения дуги

Математический формализм указанной задачи - минимизировать основное время при сварке соединений с разделкой кромок при обеспечении заданной глубины проплавления предыдущего слоя /г. Дальнейшие рассуждения распространяются также на операцию наплавки Рассматривая сварное соединение с разделкой кромок длиной Ь площадью поперечного сечения Р, заполняемое

/Ч£

за N проходов, получили ФЦ вида / = Ограничение на глубину проплавле-

арЫ

ния к установили в виде равенства (4) Видно, что оптимизируемая функция

г = —— и ограничение являются функцией одних и тех же управляемых пере-

арЫ

менных, а именно -1се, ид, Усв, ёэ

На практике на управляемые переменные ид и Усе накладываются технологические ограничения. Связь между 1се и ид устанавливали по зависимости (25) Скорость сварки ограничивается с одной стороны минимально возможным значением Гит1Л, обеспечиваемой оборудованием или сварщиком при полуавтоматической сварке, или вероятностью образования дефектов шва типа наплывы, с другой - максимально возможным значением Усвтт, обеспечиваемой оборудованием или сварщиком, или вероятностью образования дефектов шва типа подрезы и несплавления

V <У <У (354

свтш сетах

Аналогично, на силу сварочного тока накладывают ограничения, связанные с устойчивостью горения дуги, формированием шва и техническим возможностям сварочного оборудования

^св пип ^ ^св ^ ^се шах

(36)

После преобразования ограничений вида (35-36) к виду равенств с помощью фиктивных переменных г и V поставленная задача принимает вид

лг. ^

при условии

/• N1

'6а0,4511 —

'Л

1 098

-й = 0

] (37)

св "дат *

Г -V -V,2 = О

свтах св 1

В случае невозможности свертки вектора КО разработана ФЦ, которая в общем виде представляется средствами исчисления предикатов и логики первого порядка

К^лКллКщ2лК,2лКтлКп^Ф, (38)

где Кпр] 2, Кв] 2, Кпк12, К„ - предикаты, представляющие с первой и второй стороны соединения коэффициенты формы проплавления, формы выпуклости, перекрытия корня шва и коэффициент потерь электродного металла на разбрызгивание, Ф - высказывание «шов качественный»; л - логическая связка «и»

Полученная логическая формула принимает значение «истина», если каждый предикат, входящий в нее, истинен Из полученной логической формулы следует, что достигнут экстремум функции цели, если при текущих значениях размеров шва и потерях на разбрызгивание формула истинна Для реализации поисковой оптимизации определены управляемые параметры, наложены ограничения на область их изменения и разработаны алгоритмы

Математические модели в этом случае имеют вид системы уравнений, среди которых выражения вида (4), (25) и

г 'Л(39)

/ уа

где ар задается по (21), \|/„ - по (26)

Формирование систем с различным числом уравнений необходимо в тех случаях, когда известны какие-либо ПР. Например, при технологической подготовке производства часто назначают й3 по толщине свариваемого металла или катету, поэтому для расчета 1се, 11д, Усв требуется система трех уравнений В случае полуавтоматической (механизированной) сварки можно принять Усе=1 8 м/ч, а для определения /С6,£/й при заданном диаметре электродной проволоки с/э потребуется система двух уравнений, однако всегда требуется выражение вида (25)

Для алгоритмизации расчета режима типы соединений, соответствующие ГОСТ 14771-76, а также нестандартные разбили на две группы К первой группе отнесли типы соединений, расчет которых ведут с использованием как исходного параметра /V это угловые швы типа Т, Н, а также корневые проходы многопроходных соединений Вторую группу образуют стыковые сварные соединения без разделки кромок С2, С4 - С6, С7 ГОСТ 14771-76 Исходной ве-

личиной для расчета ПР в этом случае является А, которая задается по геометрическим размерам соединения

Разработана модель для расчета параметров режима сварки на весу Статическое равновесие шва в этом случае определяется равенством нулю суммы давлений, действующих на свободную поверхность сварочной ванны гидростатического давления гравитационных сил Р , давления Лапласа сил поверхностного натяжения, давления дуги (электродинамических сил)

Рассматривали двумерную задачу - ввели декартовы координаты ось X расположена в плоскости, перпендикулярной вектору скорости сварки, и совпадает с нижней плоскостью сварного соединения Ось У расположена в той же плоскости и совпадает с осью симметрии шва Задавшись кривыми, описывающими форму верхней и нижней поверхностей шва у,(х), где 1 =1 - со стороны дуги (верхняя), 2 - со стороны корня шва (нижняя), определили требования к уравнениям поверхностей, вытекающие из геометрии шва

}*(*)- = (41)

1 Н Уа

* = — % -V-1- (42)

В случае расчета сварки плавящимся электродом модель дополнена равенством (39), определяющим площадь наплавки Рн

Накладывая на ПР технологические ограничения прямые (35) - (36) и функциональные (25), получили математическую модель в виде системы уравнений и неравенств, включающей зависимости (40) - (42) и уравнение, вытекающее из равенства нулю равнодействующий сил, приложенных к ванне жидкого металла

стК, +аК2--пШ~У2{х)) (ц/ Ж I, сЬ

(43)

где К1>2 - кривизна соответственно верхней и нижней поверхности, Рстш - максимальное избыточное давление по оси дуги, создаваемое статической силой, Рйи„ - давление, вызванного газодинамической силой

Разработан алгоритм расчета параметров режима корневого прохода многопроходных соединений, который основан на учете количества тепла, необходимого для расплавления известной площади основного металла сварного соединения Рпр, и количества электродного металла, необходимого для образования известной площади наплавки Р„

Поиск оптимальных значений ПР ведут в итерационном режиме изменяя значения управляемых параметров: зазора в стыке Ъ, глубины проплавления h и вылета электрода, до тех пор пока ФЦ вида (38) не будет истинной. Изменение управляемых параметров происходит в допустимых областях, ограниченных или физической осуществимостью процесса сварки, или технологией. Фотографии макрошлифов некоторых контрольных соединений, выполненных на рассчитанных режимах приведены на рис.6.

Наиболее простой и эффективный способ снижения склонности металла сборочно-сварочной единицы (ССЕ) к холодным трещинам состоит в регулировании термического цикла путем определения оптимальных параметров режима сварки и температуры предварительного подогрева. Это положение позволяет принять ПР в качестве управляемых параметров.

Требования обеспечения заданных механических свойств ЗТВ свели к требованию обеспечения заданного структурного состава металла.

Тогда оптимизационная задача технологии сварки НСС может быть сформулирована следующим образом: минимизировать содержание мартенсита в структуре металла ЗТВ при обеспечении заданных размеров шва и исключении других дефектов.

Таким образом, при расчете параметров режима стыковых соединений без разделки кромок минимальное содержание мартенсита принимаем за глобальный критерий оптимальности, глубина проплавления h служит условием связи. В случае расчета параметров режима углового шва без разделки кромок минимальное содержание мартенсита принимаем за глобальный критерий оптимальности, а катет шва служит условием связи.

Учитывая, что доля мартенсита зависит от химического состава свариваемой стали X и термического цикла, который в свою очередь зависит от параметров режима Р, размеров свариваемой ССЕ и положения дуги как источника теплоты на ССЕ, задаваемых вектором Gm за функцию цели принимаем величину объемной доли мартенсита, определяемую функционалом, который необходимо минимизировать

FM=F(r(P,Gj,/.(X,T,T)) (44)

при условии, что

0, 1атв < /и < 1свшш, Усввт < к. < , и* (45)

Здесь Т(Р,0„) - функция, определяющая температурное поле в свариваемом изделии, / (X, Т,т) - функция структурного состава ЗТВ, зависящая от химического состава свариваемого металла и изменения температурного поля во времени

В случае расчета режима сварки углового шва с катетом к условие связи принимает вид

= 0 (46)

V У\.

В качестве функции приняли зависимости (12)-(13), функция

/¿(Х,Т,т) представлена уравнениями (14)-(17), что позволило реализовать нахождение условного экстремума функционала (44) с помощью алгоритма поисковой оптимизации

Глава 5. Разработка алгоритмов создания технологических документов

Синтез структуры технологического процесса, т е. состава операций и их последовательности, это один из наиболее важных и сложных вопросов технологических САПР Формализацию процесса определения маршрута изготовления изделия, последовательности сборки и сварки с выделением подузлов проводили с помощью теории графов

Для синтеза структуры ТП применен метод, основанный на понятии ИЛИ-дерева и предназначенный для создания частной структуры из общей Общую структуру образует заранее составленное ИЛИ-дерево, а частные структуры образуются путями от корневой вершины через вершины типа ИЛИ к висячим узлам (листьям) Альтернативные варианты реализации каждой части маршрута порождают вершину типа ИЛИ

На основе анализа производства условно возможные операции ТП разбиваются на три группы операции предварительной стадии (в том числе, входной контроль, заготовительная), основной стадии (сварка, контроль формы, правка, обработка резанием) и окончательной (обработка резанием, отпуск, химико-термические операции, отжиг, контроль выходной) Такое разбиение связано с необходимостью проектирования технологических процессов различного вида и зависит от особенностей конкретного производства Например, при разработке ТП для заготовок, полученных литьем или ковкой на ремонтном заводе, требуются операции предварительной стадии Для изделий, изготавливаемых из покупного материала, требуются операции основной и заключительной стадии Однако такое разбиение не препятствует разработке при необходимости сквозного маршрута, охватывающего операции всех стадий

По результатам анализа производства для каждой стадии ТП создают ориентированные графы предшествования операций, где вершины - это технологические операции, а дуги показывают связи между вершинами, т е реализуют отношения предшествования Из графов предшествования строят ИЛИ-деревья (к=1 т), в вершинах которого находятся условные операторы типа

ИЛИ Полученные таким образом ИЛИ-деревья объединяют для построения различных маршрутов К каждой висячему узлу ¿-того дерева может быть присоединено к+1-тое дерево Это свойство обеспечивает построение сквозных различных маршрутов

Для выбора операций в вершинах типа ИЛИ разработаны условия, оформленные в виде эвристических правил Эвристические правила связывают условия ветвления (включения дуги в маршрут) с особенностями детали и свойствами поверхностей в соответствии с информационной моделью детали При реализации разработанного алгоритма ИЛИ-деревья преобразовали в реляционные таблицы, образующие базу данных системы проектирования В каждой таблице кортеж соответствует одному частному ТП, а конкатенация кортежей для образования маршрута из различных таблиц происходит в соответствии с эвристическими правилами, записанных в соответствующих полях таблиц Таким образом, разработка маршрута ТП состоит в автоматическом выборе соответствующих кортежей базы данных и их соединении при истинности условий

Разработан также алгоритм формирования маршрута изготовления ССЕ с использованием бинарных отношений между технологическими операциями, который представляется следующим образом. В наборе технологических операций конкретного производства анализируют бинарные отношения между ними, определяя следующие отношения Отношение предшествования 0,<0^ т е операция О, предшествует О,, например, термическая резка < сварка, подготовка кромок < сварка Между операциями О, и 0^ находящимися в отношении предшествования, может быть любое количество операций Отношение непосредственного предшествования 0,|<0, (например, сварка |< зачистка) Отношение непосредственного предшествования соответствует отношению следования, те за О! следует 0J Отношение индифферентности 01><0ц (например, сварка >< механическая обработка) В результате анализа формируют матрицу, которая является матрицей смежности вершин графа Далее, применяя известный алгоритм Фаулкса, определяют маршрут Пример графа операций тракторного производства, разработанный с помощью предлагаемого алгоритма, приведен на рис 7

В работе предлагается решение задачи определения последовательности сборки с использованием графовых моделей сварных конструкций При разработке указанных моделей на данном этапе работы не рассматривали вопрос влияния последовательности сборки на деформацию сварной конструкции

Анализировали графы представителей следующих групп сварных конструкций, балочные, корпусные, решетчатые конструкции, цилиндрические и конические, сварные детали машин и приборов

Установлено, что в рассмотренных графах локальная степень графа в вершине показывает количество сварных соединений между данной деталью, замещенной вершиной а, и остальными деталями ССЕ Анализ полученных графов, значений их локальной степени и известной технологии сварки позволил сформулировать правила, дающие возможность определить базу сборки и последовательность сборки Применительно к цилиндриче-

Рис 7 Граф маршрута операций тракторного ским и коническим сварным КОНСТ- маши„0сТрое1шя (уП - сварка в углекислом газе, рукциям разработан рекурсивный Кт- контактная точечная сварка) алгоритм, который был реализован и

протестирован на графах сосудов Для описания графов использовали матрицы смежности вершин

Гпава 6. Разработка систем автоматизированного проектирования технологии сварки

Показано, что предлагаемые методики расчета ПР, являющиеся математическим обеспечением САПР ТП, обеспечивают в 1,3 1,8 раза более производительные процессы, чем известные Кроме того, расход сварочной проволоки при использовании рассчитанных режимов ниже в 1,5 .3,8 раза Сравнение рассчитанного расхода сварочной проволоки с нормативами показало, что расчетные режимы позволяют экономить от 20 до 40% проволоки Это говорит об экономической целесообразности применения САПР ТП на производстве

Сформулированы принципы создания САПР ТП и цели ее работы При разработке САПР ставили целями ее применения повышение качества сварных конструкций, повышение производительности труда, как в сфере производства, так и в сфере ТПП, сокращение потерь сварочных материалов, повышение качества ТПП

Для достижения поставленных целей в основу работы САПР положены следующие принципы

Все задачи САПР ТП решаются математическими методами с минимальным привлечением опыта инженера-технолога

САПР ТП должна обеспечить решение обратной задачи технологии -расчет оптимальных ПР по свойствам сварного соединения с ограничениями технологического и технического характера Источником исходных данных для системы являются чертеж ССЕ и TT Результат работы САПР ТП - оптимальные параметры режима сварки В связи с тем, что в САПР ТП оптимальные параметры режима сварки определяются решением обратной задачи, на

9051- УП

0401-Транспортная

0418-Комплектовочная

02 - Контроль

поиск затрачивается незначительное время Диалог с пользователем используется только для уточнения информации

При создании САПР ТП необходимо применять компьютерную технологию «клиент-сервер», что позволяет в полной мере использовать высокую производительность, низкий сетевой трафик, встроенные средства безопасности и целостности данных Модель вычислений «клиент-сервер» позволяет организовать одновременную работу с САПР над одним проектом нескольких пользователей Это дает возможность проводить ТПП согласованно, сохраняя целостность данных. Также применение компьютерной технологии «клиент-сервер» обеспечивает включение САПР в информационную среду предприятия и доступ к результатам проектирования технологии из других подсистем, например, материального снабжения, нормирования и заработной платы Таким образом, дается возможность назначения норм расхода материалов, управления их запасами, оценки заработной платы и стоимости изготовления сварной конструкции на основе разработанной технологии С другой стороны, такая технология дает возможность получать в качестве входных данных САПР характеристики заказов (описания деталей и узлов) из внешних служб предприятия и конструкторского отдела, что освобождает технолога от утомительного ручного ввода информации с чертежей изделия и приводит к сокращению времени разработки ТД

Как правило, на предприятиях применяют различные способы дуговой сварки Создание для каждого способа сварки отдельной системы проектирования нецелесообразно, поэтому необходимо разрабатывать универсальные САПР ТП Свойство универсальности призвано обеспечить применение САПР ТП для разработки ТД изготовления стальных конструкций широкой номенклатуры по способам сварки, типам соединений и материалам

В зависимости от традиций предприятия и условий производства комплект ТД может включать различные виды технологических карт В связи с этим разрабатываемые САПР ТП должны быть многофункциональными Свойство многофункциональности дает возможность применять их для разработки операционных, маршрутных и маршрутно-операционных карт, а также для моделирования различных производственных ситуаций

Очевидно, что разработка САПР ТП только сварочных операций нецелесообразна Для реального производства сварных конструкций применяются операции многих переделов, поэтому для охвата всего производственного цикла необходимы комплексные САПР ТП Для обеспечения комплексности САПР ТП должны иметь средства разработки технологии изготовления сварных конструкций с применением заготовительных операций, механообработки, термообработки, сборки, контроля, сварки и наплавки

Создание операционной технологии с помощью САПР ТП состоит из следующих шагов На первом этапе идентифицируют разрабатываемый ТП путем описания сборочного узла наименование, агрегат, заказчик, номер чертежа, фамилия разработчика ТП и некоторые др Каждому разрабатываемому ТП присваивается уникальный номер

На втором этапе описывают детали, входящие в узел (наименование, номер по чертежу, номер чертежа, марка стали, вес). Первый и второй этапы могут быть осуществлены как средствами САПР, так и средствами связанных с ней систем (например, конструкторских) путем передачи известных данных.

Определение связей между деталями и формирование матрицы смежности осуществляют на третьем этапе (рис. 8). Здесь для сварочных операций за-

^ ^ Хехнотогия ~Э96К£ Sсяв>а .Сгрвеочнйкч Отчёты Сервис Qraio QcMeme

стандарт сварного соединения и его тип; в случае нестандартного соединения относят его к подобному стандартному и задают размеры подготовленных кромок и сварного шва. На основе данных о способе сварки и марках применяемых в ССЕ сталей система автоматически подбирает сварочные материалы. Затем рассчитывают ПР. По параметрам режима и размерам шва рис 8 Экран ра6оты САПр тп на эта„е определения рассчитывают нормы расхода связей между деталями сварочных материалов, нормы

времени. Оборудование автоматически подбирается из базы данных заданного цеха-исполнителя текущей операции. Переходы и инструмент автоматически определяются и заносятся в генерируемый технологический документ.

Сгенерированный тех-оологический документ со- j

храняется в электронном архиве и может использоваться как ТП-аналог для разработки новых ТП. Архив также используют для создания производственных отчетов, включая ведомости расхода материалов.

Применение САПР позволяет повысить технологи-

Рис. 9. Балка с проушинами: сварка в углекислом газе

ческую дисциплину, сократить сроки и повысить качество технологической подготовки производства.

Разработанные САПР ТП применялись при ТПП изделий на различных предприятиях. На рис.9 приведена балка с проушинами, изготовленная на заводе «ЛОЭЗ» (г. Липецк) по технологии, полученной средствами САПР ТП «АШохуеЫ».

Общие выводы и основные результаты работы

1 Созданы расчетные методы разработки технологии для применения при технологической подготовке производства сварных конструкций Определены КО, основанные на показателях качества сварного соединения, среди которых - коэффициенты проплавления, выпуклости, перекрытия корня шва

Общая постановка задачи, сформулированная на основе анализа зависимости КО сварного шва и зоны термического влияния от параметров режима сварки в допустимой их области, позволяет осуществить переход к автоматизированной технологической подготовке производства с оптимальной технологией При этом решается обратная задача - определение параметров режима сварки по заданным КО сварной конструкции

2 Предложена методика формирования математических моделей, пригодных для решения обратной задачи технологии - расчета оптимальных параметров режима сварки по заданным свойствам сварного соединения Методика состоит в создании системы уравнений, связывающих ПР и КО соединения Уравнения описывают процессы плавления и переноса электродного металла, а также плавление основного и формирования сварного шва

3 Получены математические модели, разработаны методики расчета и алгоритмы, дающие технологические решения, которые заключаются в повышении качества сварных конструкций и увеличении производительности процесса сварки Показано, что технологические задачи, возникающие при подготовке производства сварных конструкций, могут быть сформулированы как математические задачи нелинейного программирования, в которых ФЦ и ограничения являются нелинейными относительно ПР За ЦФ принимают какой-либо КО в виде функции многих переменных, среди которых - ПР сварки Остальные критерии оптимальности используют как условия связи На ПР накладывают ограничения в виде неравенств, описывая таким образом допустимую область их изменения

Разработаны алгоритмы расчета режима сварки сварных соединений с поисковой параметрической оптимизацией Показатели качества, объединенные в логическое уравнение, образуют ФЦ Определены управляемые параметры, шаг и траектория их изменения

4 Проведены экспериментально-аналитические исследования плавления электродной проволоки, в результате которых установлено следующее

Спектрографическими методами исследования плазмы сварочной дуги при наплавке проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм установлено, что при токах 130 140 А температура плазмы промышленной сварочной дуги, образованной диоксидом углерода со стальными плавящимися электродами диаметром 1,2 мм, составляет 9000±200К Температура плазмы дуги, образованной аргоном, при тех же условиях имеет температуру 8300±500К

Добавляемые к аргону диоксид углерода (до 20%) и кислород (до 15%), снижают температуру плазмы сварочной дуги Добавка кислорода к диоксиду углерода также снижает температуру плазмы Снижение температуры во всех

случаях составляет ~40К на каждый объемный процент примеси При 40%СО2 в смеси падения температуры плазмы не происходит по сравнению с плазмой смеси Аг+20%С02

Получены КП, описывающие энергию, выделяемую в анодной области сварочной дуги КП связывают свойства плазмы сварочной дуги (теплоемкость, теплосодержание, температуру, потенциал ионизации) и свойства металла электрода (потенциал ионизации и работу выхода) Получено выражение для расчета составляющей коэффициента расплавления электродной проволоки, определяемой энергией анодной области

Получены КП, связывающие частоту переноса электродного металла короткими замыканиями, характеристики сварочного контура (сопротивление и индуктивность), теплофизических свойства материала электродной проволоки (теплоемкость, теплопроводность, температуру плавления), а также ПР (1со, ид, VCB, d3) Анализом экспериментальных данных получена критериальная зависимость для расчета частоты переноса электродного металла при сварке в углекислом газе

Потери элементов со свободной поверхности капли пропорциональны di' и В условиях сварки в углекислом газе потери Fe достигают 7 106 кг/с, Мп - 1 106 кг/с, а мощность, теряемая испарением с поверхности капли, соответственно, Fe и Мп составляет - 40. 45 Вт и 2 4 Вт Потери элементов на испарение с поверхности анодного пятна достигают 36% от коэффициента расплавления

Получены КП, связывающие силу критического тока струйного переноса 1кр в Аг, свойства электрода-анода (плотность, температуру плавления, удельное электрическое сопротивление р, теплоту плавления, поверхностное натяжения), его размеры (L, и dj Аналитически получено критериальное выражение для расчета Jk-P при сварке проволоками различного химического состава, в том числе Св-06Х18Н9Т, Св-08Г2С

Экспериментально определены и описаны аналитическими зависимостями между параметрами ид, ICB, d3 области переноса электродного металла для различного состава газовой смеси Полученные зависимости используются как функциональные ограничения функций цели при расчете ПР в заданной области переноса

5 Методами теории подобия и размерности в результате экспериментально-аналитических исследований плавления основного металла определены КП, связывающие размеры шва, теплофизические свойства металла, ПР, напряженность магнитного поля сварочного тока и установлено следующее

Схема распространения тепла в свариваемом изделии зависит от вводимой мощности и вида переноса электродного металла, определены области применения схем распространения теплоты Размеры сварного шва в защитных газах определяются функцией параметров режима, описываемыми критерием Л2з, и свойств плазмы сварочной дуги, представленных полученным в работе

критерием л„ Получены критериальные выражения для расчета размеров сварного шва при наплавке и сварке с зазором

Анализом экспериментально полученных зависимостей между КП установлено, что магнитное поле сварочного тока существенно влияет на устойчивость движения жидкого металла сварочной ванны Показано, что энергия магнитного поля в случае образования несплавлений и подрезов не более, а при качественном формировании она превышает кинетическую энергию движущегося потока металла Область образования дефектов формирования шва типа подрезы и несплавления швов независимо от способа сварки и параметров режима описывается функцией критериев Хартмана и Кристенсена

Аналитически решена задача расчета распределения напряженности магнитного поля сварочного тока в изделии на основе вычисления взаимодействия потенциалов, приписываемых сварочной дуге и токоподводу при постоянном электрическом токе

6 Разработаны аналитические выражения для расчета структурных составляющих стали под действием сварочного термического цикла Источник теплоты представлен как сумма трех источников сварочной дуги, ванны жидкого металла и металла шва Разработан алгоритм расчета режима сварки сталей, склонных к закалке. Алгоритм реализует итерационный метод поиска оптимума функции цели, за которую принято допустимое содержание мартенситных структур в зоне термического влияния Уравнением связи используют заданные размеры шва, например глубину проплавления Исходными данными являются химический состав стали и первое приближение режима Управляемые параметры - режим сварки - изменяются в допустимой области

Разработана методика расчета параметров режима сварки соединений на весу Математическая модель в двумерной постановке включает в себя интегральные уравнения, описывающие статическое равновесие шва, уравнение теплового состояния При решении прямой задачи технологии принимается, что ПР заданы и определяется форма выпуклости шва В случае решения обратной задачи принимается форма выпуклости шва, ПР рассчитываются в допустимой области

7 Разработано математическое и информационное обеспечение систем автоматизированного проектирования технологии Разработаны алгоритмы структурного синтеза - определения состава и последовательности технологических операций

Сформулированы теоретико-графовые модели технологического маршрута и последовательности сборки-сварки и показана сводимость этих задач к задачам на графах Разработаны алгоритмы, реализующие синтез технологических маршрутов и последовательность сборки-сварки

Разработаны структура, алгоритм и системы автоматизированного проектирования технологии сварки В САПР ТП включены модули параметрического синтеза, анализа и оптимизации, а также структурного синтеза Разработанные системы автоматизированного проектирования технологии сварки внедрены и используются при технологической подготовке сварочного производства, а также в учебном процессе при подготовке инженеров

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах

Книги

1 Бабкин А С Расчет и оптимизация параметров режима дуговой сварки металлов - Липецк ЛГТУ, 2003 -216 с

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

2 Бабкин А С , Кривошея В Е Проектирование в диалоговом режиме на ЭВМ технологических процессов сварки в углекислом га-зе//Автоматическая сварка - 1990 -№1 -С 62-65

3 Бабкин А С Экспериментальное обоснование и проверка адекватности алгоритма расчета режима сварки в углекислом газе многослойных со-единений//Ред Ж Автомат сварка - Киев, 1992 - 4с - Деп в ВИНИТИ 12 0193

4 Бабкин А С Разработка САПР комплекса технологических документов сборки-сварки с применением СУБД реляционного типа // Сварочное производство - 1996 -N1 -С 24-26

5 Бабкин А С Методы решения задач в технологических сапр сварочного производства//Сварочное производство - 1996 -N4 -С 20-23

6 Бабкин А С Экспертные системы как средство повышения интеллекта САПР сварочного производства //Сварочное производство. - 1997 - N2 -С 27-29

7 Бабкин А С , Костин А А Автоматизированное проектирование технологических процессов наплавки //Производство проката - 1997- N1 -С 29-31

8 Бабкин А С, Костин А А САПР технологии сварки и наплавки, интегрированная в АСУ предприятия//Сварочное производство - 2002 - № 10 -С 27-31

9 Бабкин А С , Костин А А Система автоматизированного проектирования технологических процессов сварки и восстановительной наплав-ки//Автоматизация и современные технологии - 2003 - №3 - С 18-21

10 Бабкин А.С, Епифанцев Л Т Методики расчета оптимальных параметров режима сварки// Сварочное производство - 2004 - №2 - С 3-6

11 Бабкин А С САПР маршрутной технологии изготовления изделий из конструкционной стали //Автоматизация и современные технологии -2005 -№1 -С 16-21

12 Бабкин АС , Кручаненко АЮ Технологическая подготовка сварочного производства с помощью системы автоматизированного проектирования// Технология машиностроения - 2005 -№3 - С 48-53

13 Бабкин АС Применение теории подобия и размерности для описания процессов, происходящих при сварке//Сварочное производство - 2005 -№7 - С 6-13

14 Бабкин А С Уточнение коэффициентов и постоянных величин при расчете режимов сварки и наплавки в углекислом газе //Сварочное производство - 2005 - №3 - С 7-9

15 Бабкин АС Влияние зазора и параметров режима сварки на размеры шва//Сварочное производство - 2005 - № 11. - С 3-9

16 Бабкин АС Расчет величины критического тока при сварке в арго-не//Автоматизация и современные технологии - 2005 - № 8 - С 16-22

17 Бабкин А С , Голубев В А , Рощупкин В Н Исследование влияние состава газовых смесей на температуру плазмы сварочной дуги//Сварочное производство - 2008 - №7 - С 3-9

Статьи и материалы конференций

18 Кривошея В Е , Бабкин А С Мазуровский В JI Опыт разработки системы автоматизированного проектирования технологических процессов сварочного производства // САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве Материалы семинара -М МДНТП, 1991 - С 26-29

19 Кривошея В Е, Бабкин А С Формирование моделей для расчета параметров режима сварки в углекислом газе // САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве Материалы семинара - М МДНТП, 1991 - С 87-94

20 Бабкин А С Автоматизированное назначение сварочных материалов в САПР технологии сварки // Славяновские чтения Сварка -XXI век Сборник научных трудов - Липецк Изд-во ЛЭГИ, 1999 - С 311 -318

21 Бабкин А С , Горбунов И П Математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования технологических процессов термообработки // Славяновские чтения Сварка -XXI век Сборник научных трудов -Липецк Изд-во ЛЭГИ, 1999 -С 303-310

22 Бабкин А С САПР технологии и проблемы улучшения качества//Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике Сборник научных трудов - Воронеж ВГТУ, 2000, - С 88-92

23 Бабкин А С Подход к автоматическому формированию последовательности сборки сварной конструкции // Повышение эффективности металлургического производства Материалы конференции - Липецк ЛГТУ, 2000 -С 19-20

24 Бабкин А С Алгоритм и программа проектирования технологического маршрута //Там же - С 16-17

25 Бабкин А С САПР технологии сварки и наплавки с расчетом оптимальных параметров режима //Технолог по сварочному производству промышленных предприятий Материалы 2-й Всероссийской практической конф-СПб СПбТУ, 2001 -С 8-13

26 Бабкин А С Разработка САПР маршрутно - операционной технологии как элемента документооборота предприятия//Там же - С 14-15

27 Бабкин А С Информационное обеспечение САПР операционной технологии сварки и восстановительной наплавки // Компьютерные техноло-

гии в соединении материалов. Сборник научн трудов 3-й Всероссийской научн-техн конф - Тула ТГУ, 2001 -С 6-14

28 Бабкин А С Исследование некоторых характеристик процесса пчавления электрода при сварке в углекислом газе // Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике Сборник научн трудов - Липецк ЛЭГИ, 2001 -С 15-22

29 Бабкин А С , Епифанцев Л Т. Расчет и оптимизация параметров режима сварки в углекислом газе // Сварка и контроль Сборник докладов Всероссийской научн-техн конф -Воронеж ВГАСУ,2001 -С 170-172

30 Бабкин А С , Епифанцев Л Т Математическое обеспечение синтеза и оптимизации параметров в САПР технологии сварки// Сборник научных трудов, посвященный 45-летию ЛГТУ - Липецк ЛГТУ , 2001 -с 4-5

31 Бабкин А С , Кручаненко А Ю Развитие системы автоматизированного проектирования технологии сварки и наплавки// Технолог по сварочному производству промышленных предприятий Тезисы докладов 3-й Всероссийской практической конф -СПб СПбТУ, 2002 -С 172-175

32 Бабкин А С САПР сварочного производства и экспертные системы поиск путей взаимодействия //Сварка и родственные технологии и электронике Сборник научных трудов Выпуск 4. - Курск КГТУ, 2002 - С 244-255

33 Бабкин А С , Кручаненко А Ю САПР технологии сварки и родственных процессов//МАТИ-Сварка XXI века Технология, оборудование и подготовка кадров в сварочном производстве Сборник докладов Всероссийской научно-технической конференции -М. МАТИ,2003 -с235-236

34 Бабкин А С , Епифанцев Л Т Задачи оптимизации технологических параметров сварки // Сварка и контроль - 2004 Всероссийская с международным участием научно-техническая конференция, посвященная 150-летию Н Г Славянова Сборник научных трудов - Пермь ПГТУ,2004 - С 178182

35 Бабкин А С , Кручаненко А Ю Технологическая подготовка сварочного производства с помощью системы автоматизированного проектирования/Лам же - С 168-171

36 Бабкин А С , Гончаров А Н Исследование формирования шва на весу при сварке неплавящимся электродом // Славяновские чтения Сварка -XXI век Сборник научных трудов - Липецк ЛЭГИ, 2004 -С 142-154

37 Бабкин А С., Коробейников С И Программный комплекс для расчета структуры сварного соединения//Там же - С 530-537

38 Бабкин А С , Епифанцев Л Т Сварка с заданными скоростью охлаждения и формированием шва при максимальной производительности процесса //Тамже - С 477-487

39 Бабкин А С Современное сварочное оборудование и технологическая подготовка производства//Там же - С 139-145

40 Бабкин А С , Кручаненко А Ю Применение вычислительной техники при технологической подготовке сварочного производства Ч 1 Система

автоматизированного проектирования технологии сварки и наплавки -основные принципы//Сварщик-профессионал -2004 -№2 - С 19

41 Бабкин АС, Кручаненко АЮ Применение вычислительной техники при технологической подготовке сварочного производства Ч 2 Расчет параметров режима сварки, норм расхода материалов и време-ни//Сварщик-профессионал - 2004 - №5 - С 25,27

42 Бабкин А С , Коробейников С И Программный комплекс для расчета структуры сварного соединения/Сварщик-профессионал - 2006 - №1 -

Публикации в зарубежных изданиях

43 Babkin A S Using the theory of similarity and dimensionality for describing the processes taking place during welding // Welding International - 2005 -Vol 19 - № 12 -P 971-978

44 Babkin A S Improving the accuracy of the coefficients and constant quantities in the calculation of carbon dioxide welding and surfacing conditions //Welding International -2005 - Vol 19 -№8 -P 640-642

45 Babkin A S Methods of calculating the optimum conditions of arc welding and surfacing//Welding International -2004 - Vol 18 -№7 -P 550-553

46 Babkin A S , Kostin A A Systems of automated design of welding and surfacing technology integrated in the automatic control system of a company //Welding International -2003 - Vol 17 -№3 -P 239-243

47 Babkin A S Effect of gap and weldmg conditions on weld dimensions // Welding International -2006 - Vol 20 -№4 -P 300-306

Патенты

Патенты на изобретение №2266423, № 2250157, №2252847, 2252116,

№2252115

Программы

1 Бабкин А С , Кривошея В Е Автоматизированное проектирование операционных технотогических процессов сварки в углекислом газе/ инв ном 50880001322 от 11 11 1988 г ГФАПСССР

2 Бабкин А С , Кривошея В Е Автоматизированное проектирование технологических процессов сборки - сварки/ инв ном 50920000129 от 15 09 1992 г ГФАПСССР

С 10

Подписано в печать 01 10 08 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Ризография Печл 2,3 Тираж 120 экз Заказ №763 Липецкий государственный технический университет

398600 Липецк, ул Московская, 30 Типография ЛГТУ. 398600 Липецк, ул Московская, 30

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1.1 Анализ современного производства и особенностей технологической подготовки сварочного производства.

1.2 Место ТПП и САПР в системе управления качеством.

1.3 Анализ задач и объектов проектирования САПР ТП.

1.4 Анализ рынка программных продуктов, применяемых при ТПП.

1.5! Анализ задачи расчета оптимальных параметров режима сварки.

1.5.1 Оптимизация параметров режима сварки по скорости сварки.

1.5.2 Оптимизация параметров режима сварки по структурному составу ЗТВ.

1.6 Анализ проблемы автоматизированного проектирования технологического маршрута и последовательности сборки сварной конструкции.

Выводы по главе 1.

Цель и задачи работы.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ.

2.1 Разработка методики экспериментальных исследований и вывод критериев подобия.

2.2 Исследование и моделирование размеров сварных швов в углекислом газе.

2.2.1 Исследование и моделирование размеров швов при наплавке.

2.2.2 Определение некоторых констант формирования швов при сварке в углекислом газе.

2.2.3 Исследование формирования швов при сварке с зазором.

2.2.4 Исследование формирования корневого прохода.

2.3 Исследование и моделирование влияния защитной атмосферы на формирование сварного шва.

2.4 Исследование и моделирование формирования подрезов и несплавлений.

2.4.1 Экспериментальное исследование.

2.4.2 Изыскание критериев, описывающих магнитогидродинамические процессы в сварочной ванне.

2.4.3 Моделирование распределения сварочного тока и напряженности магнитного поля в сварном изделии.

2.4.4 Расчетно-экспериментальные исследования.

2.4.5 Моделирование области качественного формирования сварных швов.

2.5 Исследование и моделирование формирования структуры ЗТВ.150'

2.5.1 Разработка модели сварочного источника теплоты.

2.5.2 Моделирование структурных превращений в сталях.

2.5.3 Верификация моделей сварочного источника теплоты и структурных превращений.! 56 Выводы по главе 2.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ НА ПЛАВЛЕНИЕ, ИСПАРЕНИЕ И ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОДНОГО МЕТАЛЛА В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ.

3.1 Исследование и моделирование параметров процессов воздействия сварочной дуги на электродный металл.

3.1.1 Экспериментальное исследование температуры плазмы столба дуги.

3.1.2 Исследование потерь металлов со свободной поверхности капли электродного металла испарением.

3.1.3 Расчетно-экспериментальное определение потерь металлов испарением с поверхности анодного пятна.

3.2 Исследование и моделирование особенностей процесса плавления и переноса электродного металла в различных газовых средах.

3.2.1 Разработка методики исследований.

3.2.2 Исследование и описание областей переноса электродного металла.

3.3 Исследование и моделирование скорости плавления электродной проволоки.

3.3.1 Вывод критериев, описывающих процесс.

3.3.2 Экспериментальное исследование и моделирование скорости плавления.

3.4 Исследование и моделирование частоты переноса электродного металла.239'

3.4.1 Вывод критериев, описывающих процесс.

3.4.2 Экспериментальное исследование и моделирование.

3.5 Исследование и моделирование величины потерь электродного металла на разбрызгивание.

3.6 Исследование и моделирование величины критического тока при сварке в аргоносодержащих смесях газов.

3.6.1 Вывод критериев, описывающих процесс.

3.6.2 Вывод зависимости для расчета величины критического тока.

Выводы по главе 3.

4 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА СВАРКИ.

4.1 Постановка задачи расчета оптимальных параметров режима.

4.2 Определение критериев оптимальности и управляемых параметров.

4.3 Разработка и применение методики решения оптимизационных задач сварочного производства.

4.3.1 Применение метода для решения»технологических задач.

4.3.2 Верификация методик.

4.4 Разработка алгоритмов поисковой оптимизации.-.

4.4.1 Определение функции цели.

4.4.2 Определение управляемых параметров.

4.4.3 Разработка математических моделей расчета параметров режима сварки соединений.

4.4.5 Разработка алгоритма расчета оптимальных параметров режима сварки многопроходных соединений.

4.4.6 Верификация моделей.

4.4.7 Экспериментальное сравнение известных методик расчета режима сварки с предлагаемыми моделями и алгоритмами.

4.4.8 Оптимизация технологии сварки закаливающихся сталей.

Выводы по главе 4.

5 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ.

5.1 Разработка алгоритмов синтеза маршрута технологического процесса.

5.1.1 Разработка алгоритма с использованием ИЛИ-деревьев.

5.1.2 Разработка алгоритма с использованием бинарных отношений.

5.2 Разработка моделей ССЕ и алгоритмов синтеза последовательности сборкисварки.

5.2.1 Графовые модели сварных конструкций.

5.2.2 Разработка алгоритма синтеза последовательности сборки и сварки.

5.2.3 Примеры применения алгоритма.

5.3 Разработка алгоритма назначения сварочных материалов.

5.4 Разработка методов формирования текстов переходов.

Выводы по главе 5.

6 РАЗРАБОТКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ.

6.1 Экономическое обоснование эффективности применения САПР ТП.

6.2 Цели и принципы САПР технологических процессов сварки.

6.3 Метод создания математического обеспечения САПР ТП сварки.

6.4 Алгоритм работы САПР ТП и ее информационное обеспечение.

6.5 Примеры применения разработанных САПР ТП.

Выводы по главе 6.

Современный этап развития мировой промышленности и промышленности России, как ее части, характеризуется развитием и применением технологий информационной поддержки жизненного цикла изделий (ИПИ/CALS) как средства повышения конкурентоспособности предприятий. Перед российскими производителями сварных конструкций стоит задача повышения качества изделий путем применения технологий ИЛИ. В области сварочного производства решение поставленных задач осложняется практическим отсутствием важного элемента ИЛИ - систем автоматизированного проектирования технологии (САПР/САРР). Достаточно серьезна проблема подготовки квалифицированных кадров, в том числе, специалистов низшего звена - сварщиков, выполняющих механизированную сварку в защитных газах.

Применяемые в настоящее время системы автоматизированного проектирования технологии сварки не имеют математического обеспечения для решения задач расчета оптимальных параметров режима сварки, построения маршрута изготовления изделия и последовательности сборки.

Сварка плавящимся электродом в защитных газах очень широко применяется при изготовлении стальных конструкций из низколегированных сталей. Этот способ сварки имеет широкие технологические возможности и обеспечивает высокую производительность. В настоящее время достигнута высокая степень автоматизации процесса сварки плавящимся электродом в-защитных газах: применяется как механизированная, так и автоматическая сварка, широко используются сварочные роботы. Однако технологический процесс сварки не всегда обеспечивает требуемый уровень качества сварных соединений и высокую производительность при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.

Технологический процесс (ТП) изготовления сварной конструкции представляет собой совокупность операций, в том числе операций сборки и сварки. Для разработки технологического процесса требуются значительные затраты времени и ресурсов. ТП изготовления сварных конструкций регламентируется технологическими документами (ТД), создаваемыми во время технологической подготовки производства (ТПП). ТД содержат последовательность технологических операций (маршрут), последовательность сборки конструкции, параметры режима сварки, сварочные материалы, технические нормы времени и расхода материалов, указания на используемое оборудование, инструмент и технологическую оснастку.

Исходными данными для создания ТП и ТД являются сведения, содержащиеся на чертеже, и технические требованиями к свойствам сварной конструкции. Для разработки маршрута изготовления и последовательности сборки изделия требуется информация о его структуре и связях между деталями. Определение режима сварки ведется по таким исходным данным как: способ сварки; тип сварного соединения, задающий геометрические размеры подготовки кромок и шва; марка свариваемой стали; требования о допустимости некоторых дефектов (подрезов, непроваров, трещин, наплывов и некоторых других); требования к механическим свойствам.

Автоматизированное создание ТП и ТД требует знания количественных зависимостей между исходными данными и данными, содержащимися в ТД (выходными). Несмотря на широкое распространение сварки в защитных газах и множество исследований по моделированию процесса, в настоящее время не известны САПР технологии сварки в защитных газах конструкций из низколегированных сталей. Применяемые при ТПП программы в лучшем случае позволяют производить выбор элементов ТП из базы данных и оформлять технологическую документацию. Поэтому на большинстве предприятий технология сварки разрабатывается на основе технологического и производственного опыта сварщиков и технологов, без применения ЭВМ, с большими затратами времени. В связи с отсутствием в распоряжении технологов математических методов, получаемые технологические решения часто далеки от оптимальных: велики затраты на исправление дефектов сварки, допускаются значительные потери электродного металла на разбрызгивание. Кроме того, разработанные ТД зачастую не актуальны по параметрам режима, многословны и нечитабельны.

Параметры режима сварки являются важнейшими элементами технологии изготовления сварных конструкций, поскольку они определяют размеры шва и структурный состав металла сварного соединения. Неправильное определение режима приводит к браку как в процессе сварки (подрезы, непро-вары, прожоги, горячие трещины и др.), так и к разрушению при эксплуатации сварной конструкции (например, из-за развития холодных трещин). Таким образом, невозможно получить качественное сварное, соединение и работоспособную сварную конструкцию, не определив оптимальный режим сварки.

Анализ: требований к сварной конструкции показывает, что они могут быть удовлетворены лишь в том случае, если задачи проектирования ТП будут ставиться как многокритериальные задачи оптимизации с ограничениями. В' качестве функции цели выступают требования к геометрическим- неструктурным- свойствам сварного соединения, а также производительность процесса.

Анализ литературы показал, что известные методы определения параметров режима сварки базируются на имитационном моделировании, т.е. путем многократного решения прямой задачи технологии - определения разме-. ров и свойств шва( для набора параметров , режима и выбора среди них приемлемого.

Проблема определения режима сварки низколегированных сталей, как показал анализ, также решается итерационным путем: для нахождения приемлемого режима производится многократный расчет структурных: составляющих ОШЗ при изменении параметров режима сварки.

В промышленности для сварки стальных конструкций широко используются газы СОг и Аг, их смеси, а также смесь СО2+О2. Известные математические модели позволяют описывать размеры шва как функцию параметров режима для таких газов как С02 и Аг. В связи с отсутствием математических моделей для расчета параметров режима и размеров шва при использовании смесей этих газов, а также смеси СО2+О2, актуальна разработка математических моделей, обладающих большой степенью универсальности и охватывающих широкую область применяемых смесей газов.

Таким образом, применение САПР технологии является средством повышения качества как сварных конструкций, так и ТПП путем предоставления оптимальных расчетных параметров режима и технических норм. Сокращение времени ТПП, сокращение материальных затрат и повышение качества выпускаемой продукции способствуют повышению конкурентоспособности сварочного производства. В связи с этим разработка разработка научных основ автоматизированного проектирования технологических процессов сварки в защитных газах является актуальной задачей.

Диссертационная работа является частью исследований по разработке математического, информационного и программного обеспечения систем автоматизированного проектирования технологических процессов сварки, выполняющихся на кафедре сварки Липецкого государственного технического университета.

Цель работы заключается в разработке научных основ систем проектирования технологических процессов сварки в защитных газах для обеспечения качества сварных конструкций на основе комплексных теоретических, экспериментальных исследований и физико-математического моделирования процессов плавления основного и электродного металла, формирования шва и ЗТВ.

Методы исследований и достоверность полученных результатов.

Экспериментальные исследования выполнены методами теории вероятностей и математической статистики. Регистрацию электрических параметров сварки осуществляли с помощью пишущих аналоговых (Б-370/3) и цифровых приборов, в частности, цифрового осциллографа Б-421. При изучении плавления основного металла, плавления и переноса электродного металла применяли цифровую цветную видео- и фотосъемку. Видеосъемку проводили WEB-камерой QuickCam Express фирмы Logitech, а фотосъемку - цифровым фотоаппаратом Dimage Z фирмы Minolta с десятикратным оптическим увеличением. Изучение температуры плазмы дуги проводили с использованием спектрографа ДФС-452 и многоканального оптического регистратора спектра на приборах с зарядовой связью LX511 SONY. Расчеты при определении температуры плазмы дуги вели с применением данных VALD. Структуру сталей исследовали методами оптической металлографии, применяя металлографический микроскоп МИМ-6 с WEB-камерой.

Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных положений термодинамики, теории тепломассообмена с применением методов теории подобия и размерностей, дифференциального и интегрального исчислений, теории графов и множеств. Для математического моделирования технологических процессов применены методы теории нелинейного программирования и исследования функций многих переменных с ограничениями в виде неравенств.

Степень адекватности математических моделей описываемых ими процессам проверялась по экспериментальным данным. Достоверность научных положений и выводов основывается на систематических экспериментальных исследованиях, использовании методов статистической обработки полученных результатов; подтверждается хорошим совпадением результатов эксперимента и теоретических расчетов, а также практическим использованием полученных результатов.

В первой главе проведен анализ состояния современного сварочного производства, рассмотрена роль САПР ТП в системе управления качеством, проанализирован рынок программных продуктов, применяемых при ТПП сварки, рассмотрены проблемы автоматизированного проектирования технологии сварки и сборки стальных конструкций, поставлены задачи исследований и определены пути их решения.

Вторая глава посвящена исследованию особенностей и моделированию формирования сварных соединений в защитных газах при наплавке, сварке с зазором и корневого прохода; обобщению влияния состава защитных газов на размеры сварных швов; исследованию и моделированию области качественного формирования швов, исключающей подрезы и несплавления; разработке математической модели сварочного источника теплоты и моделированию структурных превращений и состава ЗТВ.

В третьей главе исследованы и выполнено моделирование параметров воздействия сварочной дуги на плавление, потери элементов при испарении и перенос электродного металла; исследовано влияние состава защитных газов на температуру плазмы сварочной дуги; обобщено влияние состава защитных газов на скорость плавления электродной проволоки.

Четвертая глава посвящена разработке моделей и алгоритмов расчета оптимальных параметров режима сварки. Определены критерии оптимальности, сформулированы функции цели, определены управляемые параметры и области их изменения. Разработана методика решения оптимизационных задач сварочного производства; разработаны алгоритмы расчета параметров режима сварки различных соединений.

Пятая глава посвящена разработке моделей и алгоритмов построения маршрута технологичекого процесса сварки и сборки сварных конструкций.

В шестой главе обобщены результаты выполненных исследований и моделирования, разрабатывается концепция и структура САПР технологии сварки. Описан алгоритм работы разработанных САПР ТП, приведены примеры использования разработанных САПР ТП.

Научная новизна

1. Разработаны алгоритмы расчета оптимальных параметров режима сварки соединений с подготовкой кромок по ГОСТ 14771-76, основанные на физико-математических моделях в виде систем уравнений и функции цели, включающей критерии оптимальности, которые определяют качество соединения. Полученные системы уравнений состоят из критериальных и аналитических зависимостей, связывающих характеристики плавления основного и электродного металлов, параметры режима и теплофизические свойства свариваемых материалов и применяемых защитных газов, что позволило для расчета режимов сварки соединений на весу с полным проплавлением и корневого прохода соединений с разделкой кромок создать математические модели, описывающие равновесие сварочной ванны в силовом поле и ее тепловое состояние в двумерной постановке при задании формы проплавления и выпуклости шва.

2. В результате экспериментальных исследований установлены закономерности изменения температуры в смесях Аг+02, Аг+СОг и С02+02 с плавящимся электродом. Температура плазмы смеси Аг+02 при увеличении содержания 02 от 0 до 15% падает от 8300±500К (температура аргоновой плазмы дуги Аг) до 7600±300К. Температура плазмы смеси С02+02 при увеличении содержания 02 от 0 до 40% снижается от 9000±200К (температура плазмы дуги в С02) до 7700±500К. Температура плазмы смеси Аг+С02 при изменении содержания С02 от 0% до 40% сначала падает от 8300±500К до 7400±300К при 15.20% С02 в смеси, затем возрастает, достигая 7700±500К при 40% С02. Выявлено, что снижение температуры плазмы смеси происходит примерно на 40К при увеличении содержания примеси С02 или 02 в смеси на один процент, что позволяет точно определять температуру сварочной плазмы в зависимости от ее состава.

3. Определены критерии подобия и их выражения, связывающие теплофизические свойства металлов, защитных газов, размеры электрода, ПР, параметры сварочной электрической цепи и позволяющие расчетным путем определять: величину силы критического тока струйного переноса электродного металла; частоту переноса электродного металла короткими замыканиями; коэффициент расплавления электрода-анода; величину потерь железа и марганца испарением с поверхности капли электродного металла; размеры сварного шва при наплавке; размеры сварного шва при сварке с зазором.

4. Установлены закономерности образования подрезов при сварке. На основе аналитического описания распределения напряженности магнитного поля в свариваемом изделии и обработки экспериментальных данных методами теории подобия получена критериальная зависимость, позволяющая расчетным путем определять параметры режима сварки, обеспечивающих формирование сварных швов без образования подрезов.

5. На основе расчетно-экспериментального описания процессов структурных превращений и температурного поля, создаваемого сварочной дугой, ванной жидкого металла и металлом шва, разработан алгоритм расчета оптимальных параметров режима сварки низко и среднелегированных сталей, обеспечивающих минимальное содержание закалочных структур в ЗТВ при соответствии размеров шва требуемым.

6. Разработаны алгоритмы построения технологических маршрутов изготовления сварных конструкций. На основе анализа графовых моделей сварных конструкций разработаны алгоритмы определения последовательности сборки аппаратуры емкостного типа.

Практическая значимость работы. Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований являются научной основой автоматизированного проектирования технологических процессов сварки в защитных газах стальных конструкций.

На основании полученных математических моделей разработаны способы сварки в защитных газах, способствующие повышению качества сварных соединений и сокращению затрат на экспериментальное определение значений параметров режима сварки. Новизна полученных результатов и разработанных математических моделей подтверждается 5 авторскими свидетельствами.

Теоретические положения, математические модели и алгоритмы использованы. при разработке САПР ТП, которые внедрены на ряде предприятий. Новизна разработанных алгоритмов и программ подтверждается регистрацией в Государственном фонде алгоритмов и программ двух компьютерных программ.

Реализация работы. Результаты работы в виде систем автоматизированного проектирования технологии сварки внедрены на ряде предприятий, среди которых: ОАО «Уральский турбомоторный завод» (г. Екатеринбург), ПО «Пищемаш» (г. Красилов, Украина), ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ОАО «Гидромаш» (г. Липецк).

Практические рекомендации и расчетные параметры режима использованы при изготовлении стальных металлоконструкций на предприятиях ОАО «Кислородмонтаж».

Системы автоматизированного проектирования технологии сварки экспонировались на международных выставках СВАРКА-2002, СВАРКА-2003, СВАРКА-2004 (г. СПб, Ленэкспо), POCCBAPKA/WELDEX-2002, POCCBAPKA/WELDEX-2003, (г. Москва, Сокольники). САПР ТП «Autoweld» удостоена диплома международной выставки РОССВ APKA/WELDEX-2003.

Результаты исследований, учебная версия САПР «Autoweld», изданная книга используются в учебном процессе кафедры сварки ЛГТУ при подготовке инженеров по'специальности 150107 «Металлургия сварочного производства» при чтении лекций, проведении лабораторных работ и практических занятий по курсам «Моделирование и оптимизация», «САПР технологии сварки и наплавки», а также при курсовом и дипломном проектировании. Учебная версия САПР «Autoweld» используется также в учебном процессе кафедры «Оборудование и технология сварочного и литейного производства» Тульского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международных конференциях «V Международная школа математических методов в сварке» (г. Киев, 1988 г.), «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных технологиях» (Кацивели, Украина, 2002 г.), на девяти Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференциях, среди которых - «Компьютерные технологии в соединении материалов» (г. Тула, 2001 г.), «МАТИ — Сварка XXI века. Технология, оборудование и подготовка кадров в сварочном производстве» (г. Москва, 2003 г.), на одинадцати научно-технических конференциях, среди которых -«САПР ТП сварки, пайки, литья и нанесения газотермических покрытий» (г. Москва, 1985 г.), «Математические методы в сварке» (г. Киев, 1986, 1987), «Применение математических методов и ЭВМ в сварке» (г. Ленинград, 1987 г.), «САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве» (г. Москва, 1991), на научных семинарах кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» Донского технического университета в 2005 г., кафедры «Оборудование и технология сварочного и литейного производства» Тульского государственного университета в 2007 г., кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского технического университета в 2007 г., кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» Воронежского технического университета в 2007 г., кафедры «Сварка» Липецкого технического университета в 2002, 2007 гг., кафедры «Технология сварочного производства» «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского в 2008 г.

Материалы по теме диссертации опубликованы в журналах «Сварочное производство», «Автоматическая сварка», «Автоматизация и современные технологии», «Технология металлов», «Welding International» (Великобритания), «Сварщик-профессионал».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 работ, в том числе книга «Расчет и оптимизация параметров режима дуговой сварки металлов»; получено 5 патентов на изобретение; 2 программы зарегистрированы в Государственном фонде алгоритмов и программ. Результаты диссертации отражены также в 10 отчетах по выполненным научно-исследовательским темам.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и результатов работы, списка использованной литературы и приложения. Она изложена на 434 страницах, содержит 167 рисунков, 45 таблиц. Список литературы содержит 335 наименования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Созданы расчетные методы разработки технологии для применения при технологической подготовке производства сварных конструкций. Определены КО, основанные на показателях качества сварного соединения, среди которых — коэффициенты проплавления, выпуклости, перекрытия корня шва.

Общая постановка задачи, сформулированная на основе анализа зависимости КО сварного шва и зоны термического влияния от параметров режима сварки в допустимой их области, позволяет осуществить переход к автоматизированной технологической подготовке производства с оптимальной технологией. При этом решается обратная задача — определение параметров режима сварки по заданным КО сварной конструкции.

2. Предложена методика формирования математических моделей, пригодных для решения обратной задачи технологии — расчета оптимальных параметров режима сварки по заданным свойствам сварного соединения. Методика состоит в создании системы уравнений, связывающих ПР и КО соединения. Уравнения описывают процессы плавления и переноса электродного металла, а также плавление основного и формирования сварного шва.

3. Получены математические модели, разработаны методики расчета и алгоритмы, дающие технологические решения, которые заключаются в повышении качества сварных конструкций и увеличении производительности процесса сварки. Показано, что технологические задачи, возникающие при подготовке производства сварных конструкций, могут быть сформулированы как математические задачи нелинейного программирования, в которых ФЦ и ограничения являются нелинейными относительно ПР. За ЦФ принимают какой-либо КО в виде функции многих переменных, среди которых - ПР сварки. Остальные критерии оптимальности используют как условия связи. На

ПР накладывают ограничения в виде неравенств, описывая таким образом допустимую область их изменения.

Разработаны алгоритмы расчета режима сварки сварных соединений с поисковой параметрической оптимизацией. Показатели качества, объединенные в логическое уравнение, образуют ФЦ. Определены управляемые параметры, шаг и траектория их изменения.

4. Проведены экспериментально-аналитические исследования плавления электродной проволоки, в результате которых установлено следующее.

Спектрографическими методами исследования плазмы сварочной дуги при наплавке проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм установлено, что при токах 130. 140 А температура плазмы промышленной сварочной дуги, образованной диоксидом углерода со стальными плавящимися электродами диаметром 1,2 мм, составляет 9000±200К. Температура плазмы дуги, образованной аргоном, при тех же условиях имеет температуру 8300±500К.

Добавляемые к аргону диоксид углерода (до 20%) и кислород (до 15%), снижают температуру плазмы сварочной дуги. Добавка кислорода к диоксиду углерода также снижает температуру плазмы. Снижение температуры во всех случаях составляет ~40К на каждый объемный процент примеси. При 40%С02 в смеси падения температуры плазмы не происходит по сравнению с плазмой смеси Аг+20%С02.

Получены КП, описывающие энергию, выделяемую в анодной области сварочной дуги. КП связывают свойства плазмы сварочной дуги (теплоемкость, теплосодержание, температуру, потенциал ионизации) и свойства металла электрода (потенциал ионизации и работу выхода). Получено выражение для расчета составляющей коэффициента расплавления электродной проволоки, определяемой энергией анодной области.

Получены КП, связывающие частоту переноса электродного металла короткими замыканиями, характеристики сварочного контура (сопротивление и индуктивность), теплофизических свойства материала электродной проволоки (теплоемкость, теплопроводность, температуру плавления), а также ПР (1сп, ид, VCB, с1э). Анализом экспериментальных данных получена критериальная зависимость для расчета частоты переноса электродного металла при сварке в углекислом газе.

Потери элементов со свободной поверхности капли пропорциональны и В условиях сварки в углекислом газе потери Fe достигают 7-10"6 кг/с, Мп — МО"6 кг/с, а мощность, теряемая испарением с поверхности капли, соответственно, Fe и Мп составляет — 40.45 Вт и 2.4 Вт. Потери элементов на испарение с поверхности анодного пятна достигают 36% от коэффициента расплавления.

Получены КП, связывающие силу критического тока струйного переноса 1кр в Аг, свойства электрода-анода (плотность, температуру плавления, удельное электрическое сопротивление р, теплоту плавления, поверхностное натяжения); его размеры (Ьэ и d3). Аналитически получено критериальное выражение для расчета 1кр при сварке проволоками различного химического состава, в том числе Св-06Х18Н9Т, Св-08Г2С.

Экспериментально определены и описаны аналитическими зависимостями между параметрами ид, ICB5 d3 области переноса электродного металла для различного состава газовой смеси. Полученные зависимости используются как функциональные ограничения функций цели при расчете ПР в заданной области переноса.

5. Методами теории подобия и размерности в результате экспериментально-аналитических исследований плавления основного металла определены КП, связывающие размеры шва, теплофизические свойства металла, ПР, напряженность магнитного поля сварочного тока и установлено следующее.

Схема распространения тепла в свариваемом изделии зависит от вводимой мощности и вида переноса электродного металла, определены области применения схем распространения теплоты. Размеры сварного шва в защитных газах определяются функцией параметров режима, описываемыми критерием 7U23, и свойств плазмы сварочной дуги, представленных полученным в работе критерием те,,. Получены критериальные выражения для расчета разI меров сварного шва при наплавке и сварке с зазором.

Анализом экспериментально полученных зависимостей между КП установлено, что магнитное поле сварочного тока существенно влияет на устойчивость движения жидкого металла сварочной ванны. Показано, что энергия магнитного поля в случае образования несплавлений и подрезов не более, а при качественном формировании она превышает кинетическую энергию движущегося потока металла. Область образования дефектов формирования шва типа подрезы и несплавления швов независимо от способа сварки и параметров режима описывается функцией критериев Хартмана и Кристенсена.

Аналитически решена задача расчета распределения напряженности магнитного поля сварочного тока в изделии на основе вычисления взаимодействия потенциалов, приписываемых сварочной дуге и токоподводу при постоянном электрическом токе.

6. Разработаны аналитические выражения для расчета структурных составляющих стали под действием сварочного термического цикла. Источник теплоты представлен как сумма трех источников: сварочной дуги, ванны жидкого металла и металла шва. Разработан алгоритм расчета режима сварки сталей, склонных к закалке. Алгоритм реализует итерационный метод поиска оптимума функции цели, за которую принято допустимое содержание мар-тенситных структур в зоне термического влияния. Уравнением связи используют заданные размеры шва, например глубину проплавления. Исходными данными являются химический состав стали и первое приближение режима. Управляемые параметры - режим сварки - изменяются в допустимой области.

Разработана методика расчета параметров режима сварки соединений на весу. Математическая модель в двумерной постановке включает в себя интегральные уравнения, описывающие статическое равновесие шва, уравнение теплового состояния. При решении прямой задачи технологии принимается, что ПР заданы и определяется форма выпуклости шва. В случае решения обратной задачи принимается форма выпуклости шва, ПР рассчитываются в допустимой области.

7. Разработано математическое и информационное обеспечение систем автоматизированного проектирования технологии. Разработаны алгоритмы структурного синтеза — определения состава и последовательности технологических операций.

Сформулированы теоретико-графовые модели технологического маршрута и последовательности сборки-сварки и показана сводимость этих задач к задачам на графах. Разработаны алгоритмы, реализующие синтез технологических маршрутов и последовательность сборки-сварки.

Разработаны структура, алгоритм и системы автоматизированного проектирования технологии сварки. В САПР ТП включены модули параметрического синтеза, анализа и оптимизации, а также структурного синтеза. Разработанные системы автоматизированного проектирования технологии сварки внедрены и используются при технологической подготовке сварочного производства, а также в учебном процессе при подготовке инженеров сварочного производства.

1. Allum C.J. MIG-welding: time for reassessment // Metal Construction. -1983. Vol. 15. - №4. -P.347-353.

2. Allum C.J, Quintino L. Control of fusion characteristics in pulsed current MIG welding. Patl. Dependence of fusion characteristics on process parameters // Metal Construction. 1985. - vol.17. - №4. - P.242r - 245r.

3. Amin M. MIG power sources with one knob-control // Metal Construction. -1986.-vol.18. №7. -P. 418-429.

4. Amin M., Nasser-Ahmed. Synergic control in MIG welding. 1 Parametric relationships for steady DC open arc and circuiting arc operation // Metal Construction. - 1987. - №1. - P. 22-28.

5. Anderson P.C.J., Bourton M.A.Expert system to optimize selection of shid-ing gas//Weld and Metal Fabr. 1993. - Vol .61.-N2. - P .100-101.

6. Ando K., Nichiguchi K. Relation between the temperature of molten drop and wire extension, and heat conductivity. Faculty of engineering, Osaka University. Yamada-Kami, Suta-shi, Osaka fu. Japan. — 1969. — P. 1 — 93.

7. Berger H. Einflusfaktoren auf die Spritzerbildung beim MAG-Schweisen//ZIS-Mit. 1987.-Vol.29. - N6. -P.612-619.

8. Chandel R.S. Effect of process variables in wire melting rate in mild steel MIG welding and its prediction// Metal Construction. 1988. - Vol.20. - N5. -p.214-216.

9. Christensen N. et al. Distribution of temperature in arc welding // British Welding Journal. Vol.2 - 1965. -№12. -p.54 - 57.

10. Dom J., Rippl P. & Schofer E. An examination of metal transfer during shielded metal- arc welding under mixed gas and carbon dioxide // Schweisses und Schweiden. 1982. - №8. - E146-E149.

11. Davis M., Kapadia P., Dowden J. Modeling the fluid flow in laser beam welding // Welding Journal. 1986. - № 7. - Vol.65. - P. 167s-174s.

12. Elmer J.W. et al. The transition from shallow to deep penetration during electron beam welding / J.W. Elmer, W.H. Giedt, T.W. Eagar //Welding Journal.-Vol.67. №5.- 1990.-P.167s- 176s.

13. Expert system matches welding electrodes to the job.// Welding Journal.-vol.66.-N4. -1988.-p. 52-53.

14. Franz U. Vorgange in der Raverne beim UP — Schweissen Teil II // Schweiss Tech. 1966. - №9. - p.400 - 404.

15. Gupter L.K., Gupter S.R., Gupter P.C. How welding parameters affect spatter during C02 welding // Welding and Metal Fabrication. 1980. - №12. -P .673 - 676.

16. Gupter S.R., Gupter P.C. Effect some variables on spatter loss // Welding and Metal Fabrication. 1984. -№11. - 12. -P.361 -364.

17. Halmoy E. Wire melting rate, droplet temperature and effective anode melting potential. // Arc physics and weld pool behavior. Int. Conf., London, 1973, Preprints, Abington. P. 49-57.

18. Here's help in setting GMA-welding procedures//Welding desing and fabrication. 1987. - №7.-P. 19.

19. Influence of shielding gas and welding conditions on weld metal properties. Part 1: C02 shielding gas// Weld in world. 1970. - №1. - P. 29 - 35.

20. Kang Y.H., Na S.J. A study on the modeling of magnetic arc deflection and dynamic analysis of arc sensor//Welding Journal. — 2002. №1. - P.8s-13s.

21. Killing R. et al. Contribution towards improving the classification of the transfer of weld metal in gas shielded welding // Welding and Cutting. -1984. - №12. - p. E194 - E195.

22. Kou S., Wang Y.H. Computer simulation of convection in Moving Weld Pools// Metallurgical Transaction. 1986. - Vol. 17a. -№ 7-12. -P. 2271- 2277

23. Kern M., Berger P., Hugel H. Magneto-fluid dynamic control of seam quality in C02 laser beam welding// Welding Journal. 2000. - №3. - P.72s-78s.

24. Lancaster J.F. Metal transfer in fusion welding //Arc physics and weld pool behavior. Int. Conf., 1979, Preprints. Abington. 1979. -P.49-57.

25. Lancaster J.F. Metallurgy of welding. 4th ed. -London: Allen and Unwin, 1978. -361p.

26. Li M.L., Eagar T.W. Influence of arc pressure on weld pool geometry// Welding Journal. 1985 - № 5, Vol.64, - p. 163s-169s.

27. Lindborg U. Alloy element loss in MIG welding // Metal Construction. — 1972. №2. - p.52 - 55.

28. Lucas W., Brightmore A.D. Expert systems for welding engineering// Metal construction. 1987. - Vol.19. - N5. - P.256 - 260.

29. Lucas W. Computers in arc welding the next industrial revolution. Part 2: Control of robots and automatic welding systems// Metal Construction. -1985. - №3. -P.158-163.

30. MacGlone J.C. Weld bead geometry prediction // Metal Construction. — 1982. -№7.-p.378-384.31 .MAGXPERT-Ein wissensbasiertes Beratungssystem fur dasMAG-SchweiSen /Dilthey U.,Park J.Y.,Roosen S //DVS-Ber. 1993.- №156- P.98- 101.

31. Mutsunawa A., Nishiguchi K. Arc behavior, plate melting and pressure balance of the molten pool in narrow grooves //Arc physics and weld pool behavior. Int. Conf., 1979, Preprints. Abington. 1979. -P.301-310.

32. Nauman E., Shilling D. Rechenprogramm zur ermittling der Lagenzahl und der Scheissparameter beim C02 Fullschweischen // ZIS-Mit. - Vol.18. -1976. -№8.-p.780-786.

33. Needham J.C., Carter A.W. Arc and transfer characteristics of the ateel/C02 welding process // British Welding Journal. 1967. - №10. - p.533 - 549.

34. Probst R., Hartung F., Annecke A. Leistungsbereiche und Leistungsgrenzen bei der Schutzgas //ZIS-Mitt. 1976. - Vol.8. - №2. - P. 159-170.

35. Redding C.J. Fume Model for Gas Metal Arc Welding//Welding Journal. -2002.- .№6. -P.95s-103s.

36. Salter G.R. Argon C02 - 02 Mixtures for the Welding of Mild Steel // British Welding Journal. - 1964. - №2. - p.63-78.

37. Scheibner P. Ergebnisse aus Unterschungen zur Spritzerbildung beim MAG-Schweisen // Schweiss Technik. 1980. - №2 - P.62-65.

38. The physics of welding / Edited by J.F. Lancaster. London: Pergamon Press, 1984.-297 p.

39. Teylor W.A. Expert systems to generate arc welding procedure // Metal construction, vol. 18.-N7. -1986. p.426 431.

40. Trinidade E.M., Allum C.J. Characteristics in steady and pulsed current GMAW // Welding and Metal Fabrication. 1984. - №9. - p.264 - 272.

41. Tsao K.T., Wu C.S. Fluid flow and heat transfer in GTA weld pools// Welding Journal -1988,- Vol.67. №3. -P.70s-75s.

42. Vorausberchnete Gutemerkmale des LichtbogenschweiSens. /Blumenschein E. // DVS Ber. - 1993. - №156 - P.82-86.

43. Waszink J.H. Measurements and calculations of the resistance of the wire extension in arc welding // Arc physics and weld pool behavior. Int. Conf., 1979, Preprints. Abington. 1979. -P.227-239.

44. Waszink J.H., Piena M.J. Thermal process in covered electrodes // Weld. Journal. Vol.64. - 1985.- №2. - p. 375 - 485.

45. WI launches microcomputers software-purpose-built for the welding ingi-neer//Metal Construction. 1985. - №10. -p.645.

46. Willgoss R.A. Mathematical model predicts equilibrium // Weld and Metal Fabrication. 1984. - №11. - p. 340 - 351.

47. Yamauchi N., Inaba Y., Taka T. Formation mechanism of lack of fusion in MAG welding// IIW DC 212-529-82

48. VALD электронный ресурс. -.- Режим доступа: http:// www.astro.univie.ac.at/vald/

49. МОРС электронный ресурс. -.- Режим доступа: http: www.ooo-mors.ru

50. SysWeld электронный ресурс. —.— Режим доступа: http://www.esi-group.com

51. VirtualArc электронный ресурс. -.— Режим доступа: http:// www.abb.com

52. WeldOffice электронный ресурс. -.—Режим доступа: http: www.cspec.com

53. WeldPlan электронный ресурс. -.- Режим доступа: http:// www.force.dk

54. Автоматизация проектирования технологического процесса сварки/ В.В. Гуляев, И.Г. Хармац //Известия ТГУ. Компьютерные технологии в соединении материалов.- Тула: ТГУ, 2008.

55. ADEM САРР — проектирование технологической подготовки производства/А. Юзмухаметов, И. Ямаев, А. Красильников// САПР и графика электронный ресурс. -.-Режим доступа: http://www.adem.ru

56. Акулов А.И., Чернышов Г.Г., Елистратов А.П. Некоторые особенности сварки корневых швов в газовых смесях.// Сварочное производство. — 1975. №1. - С.18 - 19.

57. Арсентьев П.П., Коледов Л.А.Металлические расплавы и их свойства. — М.: Металлургия, 1976.-376 с.

58. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат, 1966. — 200с.

59. Акулов А.И. Некоторые энергетические параметры дуги в аргоне с плавящимся электродом // Автоматическая сварка. —1977. № 7 — С.23-27.

60. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. — М.: Машиностроение, 1977. 432с.

61. Акулов А.И., Гусаков Г.Н. О формировании шва при автоматической аргонодуговой сварке на весу неплавящимся электродом// Сварочное производство. 1974. - №3. -С. 16 - 18.

62. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях / М.И. Нече-пуренко и др.. Новосибирск: Наука, 1990. - 515 с.

63. Анализ структуры производства сварных конструкций в промышленности СССР / Б.Е. Патон и др.//Автоматическая сварка. 1983. - №11. - С. 1 - 12.

64. Антонец Д.П., Савченко А.И. Некоторые особенности дуговой сварки стали 20ХГСНМ в смеси С02+02 //Сварочное производство. 1974. -№3. -С.14- 15.

65. Ардентов В.В., Бурашенко И.А. Исследование влияния состава защитной газовой среды на характер переноса электродного металла и механические свойства шва. // Судостроение. Сварка. 1970. -Вып.13. - с.68 - 74.

66. Аснис А.Е., Покладий В.Р. Влияние вылета и угла наклона электрода на параметры шва при сварке в смеси углекислого газа и кислорода // Автоматическая сварка. 1970. - №12. - С.69.

67. Бабкин А.С. Графовые модели сварных конструкций и их применение в САПР технологии// Известия ТГУ. Компьютерные технологии в соединении материалов.- Тула, ТГУ, 2008.- С.

68. Бабкин А.С. Применение теории подобия и размерности для изучения процесса переноса электродного металла. // Прогрессивные технологии в сварочном производстве. Сборник трудов. — Воронеж, ВГТУ, 1998. — С .80 — 86.

69. Бабкин А.С. Экспериментальное обоснование и проверка адекватности алгоритма расчета режима сварки в углекислом газе многослойных соединений / Ред. журн. «Автоматическая сварка». КиевД992. - 4 с.-Деп. в ВИНИТИ 12.01.93

70. Бабкин А.С., Кривошея В.Е. Опыт применения микроЭВМ при разработке операционной технологии сварки в углекислом газе // Сварочное производство 1986. - № 2. - С. 5 - 7.

71. Бабкин А.С., Кривошея В.Е. Разработка алгоритма расчета параметров режима сварки в углекислом газе на микроЭВМ // Сварочное производство. -1985. №4. - С. 3 - 6.

72. Бабкин А.С. Разработка САПР комплекса технологических документов сборки-сварки с применением СУБД реляционного типа.//Сварочное производство.-1996.-№1.-С.36-3 8.

73. Бабкин А.С.Методы решения задач в технологических САПР сварочного производства // Сварочное производство. — 1996. N4. - С.20-23.

74. Бабкин А.С. Экспертные системы как средство повышения интеллекта сапр сварочного производства //Сварочное производство. — 1997. N2. — С.27-29.

75. Бабкин А.С., Костин А.А. САПР технологии сварки и наплавки, интегрированная в АСУ предприятия // Сварочное производство.- 2002. — N10. С.27-31.

76. Бабкин А.С. САПР маршрутной технологии изготовления изделий из конструкционной стали//Автоматизация и современные технологии. — 2005.-№1.-С. 16-21.

77. Бабкин А.С. Расчет и оптимизация параметров режима дуговой сварки металлов. Липецк: ЛГТУ, 2003. — 216 с.

78. Багрянский К.В., Добротина З.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. — Киев.: Вища школа, 1976. 423 с.

79. Баркан Э.Г., Казаков С.И. К вопросу автоматизированного проектирования технологических процессов сборочно-сварочных работ // Сварочное производство. — 1994 N12. — С.29.

80. Безбах Д.К. Влияние глубины разделки кромок на глубину проплавления при сварке под флюсом // Сварочное производство. 1979. - №4. - С.22-23.

81. Бельчук Г.А., Титов А.Я. Выбор величины узкого зазора при сварке. //Автоматическая сварка. 1978. - №10. - С. 35 - 37.

82. Бельчук Г.А., Титов А.Я. Определение параметров процесса сварки плавящимся электродом по узкому зазору // Автоматическая сварка. -1975.-№10.-С. 12-14.

83. Бухтулов А.И., Хитров Е.В. Сварка в углекислом газе на больших скоростях омедненной проволокой // Сварочное производство. 1973. - №1. — С. 16-17.

84. Беляев В.Н. Влияние содержания кислорода в смеси С02+0г на некоторые характеристики металла шва// Автоматическая сварка. 1983. -№5. - С.40 - 42.

85. Березовский Б.М., Суздалев И.В., Крамаренко А.Г., Голдобаев М.И. Оптимизация формирования швов при дуговой сварке со сквозным проплавле-нием на весу // Сварочное производство. — 1988. №3. — с.29 — 31.

86. Б.М. Березовский. Математическое моделирование растекания тока в пластинах при дуговой сварке//Сварочное производство. — 2000. №1 l.-c. 11-16

87. Болошко В.А. Система автоматизированного проектирования режимов сварки //САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве.- М.: Знание,1991. С.32-35.

88. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA — статистический анализ и обработка данных в среде WINDOWS. М.: ИД «Филинъ», 1997. - 608 с.

89. Буки А.А., Степанов В.В., Молчанов А.А. Исследование сварки стали Юкп в смеси С02+02 // Сварочное производство. 1974. - №3. - С. 15 - 16.

90. Бучинский В.Н., Воропай Н.М. Особенности импульснодуговой сварки сталей в смеси аргона с углекислым газом // Автоматическая сварка. 1978. - №3. - С.42 - 45.

91. Варуха Е.Н., Ленивкин В.А. Зависимость критического тока при сварке в аргоне от параметров процесса //Сварочное производство. — 1987.- № 9. С.36-38.

92. Варуха Е.Н., Морозов А.А. Расчет глубины проплавления изделия при сварке в углекислом газе// Автоматическая сварка. 2002. - №8. - С.20 — 23.

93. Варуха Е.Н. Нагрев и плавление электрода при дуговой механизированной сварке. Дис. . д-ра техн. наук. ДонГТУ. - 1998. - 410 с.

94. Васильев Н.Г. Оптимизация технологии наплавки изношенных деталей.// Сварочное производство. 1994. - №7 - С.4-7.

95. Вахранев В.П.Расчет режимов сварки под слоем флюса на ЭВМ для стыковых соединений без разделки кромок/ В.П. Вахранев, В.Д. Луганова и др.//Теория и методы автоматизации проектирования.

96. Выпуск 4/ АН БССР, Институт технической кибернетики. Минск: Ин- -статут технической кибернетики, 1984. — С. 19-25.

97. Вахранев В.П. Оптимизация режимов дуговой сварки стыковых соединений по расходам электроэнергии и сварочной проволоки.// Сварочное производство. 1983. - №11 - С.30-33.

98. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования (применение к задачам электроэнергетики). — М.: Высшая школа, 1984. 439 с.

99. Веревкина Н.Н. Расчетное определение режимов наплавки и сварки // Сварочное производство. 1971. - №3. - С. 23 - 26.

100. Верченко В.Р. Перенос металла в дуге при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. //Автоматическая сварка. — 1958.-№11.- С.40-47.

101. Воропай Н.М., Лаврищев В.Я. Условия переноса электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. -1976. № 5. — С.8 —11.

102. Воропай Н.М., Бенидзе З.Д., Бучинский В.Н. Особенности процесса сварки в СОг с импульсной подачей электродной проволоки // Автоматическая сварка. 1989. - №2. - С.23 — 26,36.

103. Воропай Н. М. Особенности и технологические возможности процессов сварки в защитных газах активированным плавящимся элек-тродом//Сварочное производство, 1994,- №4. С.9-11.

104. Внедрение САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ на ФГУП «Адмиралтейские верфи»/Т. Белей, И.Альков//САПР и графика, 2007-№3 С.2-4.

105. Виноградов В.А. и др. Влияние параметров режима на температуру дуги в аргоне и методы ее измерения//Сварочное производство. — 1976. №6. - С.13-15.

106. Гаркуша Г.Г., Чигарев В.В. Принципы создания САПР ТП сборки-сварки. //САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве.- М.: Знание, 1991.-С.11-15.

107. Гвоздецкий B.C. Распределение плотности тока в столбе сварочной дуги//Автоматическая сварка. 1974. - №11. — С.1-8.

108. Говоров И.И., Ларионов В.П. и др. Температура дуги при сварке в условиях низких температур окружающей среды// Сварочное производство. 1978. - №7. - С.10-12.

109. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров И.Е. Основы физики плазмы. — М.: Атомиздат, 1977. 384 с.

110. Головко В.В. Влияние физико-химических свойств флюса на движение жидкого металла в сварочной ванне // Автоматическая сварка. 1994. - №9-10. - С.20 - 23.

111. ГОСТ 3.1705. Правила записи операций и переходов. Сварка. — Введ. 1982 01 - 07. М.: Из-во стандартов, 1984. - 7 с.

112. ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Введ. 1977 01 - 07. М.: Из-во стандартов, 1980. - 56 с.

113. ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Введ. 1981 — 01 — 01. М.: Из-во стандартов, 1982. 63 с.

114. ГОСТ 23518-79. Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Введ. 1980 01 - 01. М.: Из-во стандартов, 1979.-26 с.

115. ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Введ. 1981 — 01 — 07. М.: Из-во стандартов, 1984. 63 с.

116. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Введ. 1973 — 01 — 01. М.: Из-во стандартов, 1978. 22 с.

117. ГОСТ 3.1109-82. Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий. Введ. 1983 — 01 01. М.: Из-во стандартов, 1985.-15 с.

118. ГОСТ 5583-68. Кислород газообразный технический и медицинский. Введ. 1971 01 - 01. М.: Из-во стандартов, 1978. - 12 с.

119. ГОСТ 10157-73. Аргон газообразный и жидкий. Введ. 1975 01 -01. М.: Из-во стандартов, 1978. - 12 с.

120. ГОСТ 8050-76. Двуокись углерода газообразная и жидкая. Введ. 1978 01 - 01. М.: Из-во стандартов, 1978. - 20 с.

121. Грецкий Ю.Я., Демченко Ю.В., Васильев В.Г. Формирование структуры металла ЗТВ низкокремнистой стали с карбидным упрочнением// Автоматическая сварка. 1993. - № 9. - С.З — 5,22.

122. Гринберг И.Л., Грудкин Д.А. Добрушин М.С., Суслов В.Н. Интенсификация процессов полуавтоматической сварки в углекислом газе // Сварочное производство. 1966. - №1. — С. 21 — 23.

123. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства. -М.: Мир, 1987.-528 с.

124. Гузь И.С., Иосевич И.С., Гайдамакова А.В. Влияние геометрии стыковых швов на напряженное состояние // Автоматическая сварка. — 1979. № 6. - С.5 - 7.

125. Гуревич С.М. и др. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов/ С.М. Гуревич, В.Н. Замков, Я.Ю. Компан и др.; Под ред. С.М. Гуревича. — Киев: Наук, думка, 1979. — 300 с.

126. Деев Г.Ф. Дефекты сварных швов. Киев: Наукова Думка, 1982. - 240 с.

127. Демянцевич В.П. О выборе величины вылета электродной проволоки при механизированной сварке под флюсом // Сварочное производство. 1975. - №5.- С. 28 - 29.

128. Демянцевич В.П. Расчет количества наплавленного металла при механизированной сварке в углекислом газе. // Там же. — 1975. №4. - С. 41 — 43.

129. Демянцевич В.П. Расчет коэффициента потерь электродного металла на угар и разбрызгивание при сварке в углекислом газе // Там же.- 1976.-№1.-С.6-7

130. Демянцевич В.П. Расчет коэффициента расплавления электродной проволоки при механизированной сварке под флюсом // Автоматическая сварка. 1974. - №8.- С. 50 - 52.

131. Долгопольский Б.С., Семенович И.М. Построение в среде интегрированной инструментальной системы "МАСТЕР-САПР" технологических процессов сварки.// САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве.- М.: Знание,1991. с.36-39

132. Донской А.В., Клубникин B.C. Электро-плазменные процессы и установки. -JI.: Машиностроение, 1979. 221 с.

133. Донченко В.Ф. Влияние зазора в стыке на размеры поперечного сечения стыкового шва при автоматической сварке под флюсом // Сварочное производство. 1964. - №9. - С.24 - 27..

134. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Кн. 1. -М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с.

135. Дубовецкий С.В., Касаткин О.Г. Оптимизация режимов сварки с использованием регрессионных моделей формирования шва// Математические методы в сварке. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона.-1986.- С.102-111.

136. Дюргеров Н.Г., Щекин В.А. О причинах разбрызгивания металла при газоэлектрической сварке длинной дугой // Сварочное производство. 1973. - №10. - С.47 - 48.

137. Дятлов В.И. Методика расчетов режимов автоматической сварки.- Киев: НТО Машпром. 1959. - 14 с.

138. Дятлов В.И. Элементы теории переноса электродного металла при электродуговой сварке//Новые проблемы сварочной техники. Киев: ИЭС, 1964.

139. Елистратов А.П., Чернышев Г.Г. Сварка углеродистой стали в газовой смеси аргон углекислый газ // Сварочное производство. - 1973. - №6. -С. 19 -20.

140. Елистратов А.П., Чернышов Г.Г. Сварка плавящимся электродом в газовых смесях стали типа 18-8// Сварочное производство. — 1973. -№11.-С.12-14.

141. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением: физико-химические закономерности. М.: Машиностроение. - 1973. — 448 с.

142. Ерохин А.А. Силовое воздействие дуги на расплавленный ме-талл//Автоматическая сварка 1979 №7 с.21-26.

143. Ерофеев В.А. Формирование технологических документов в САПР сборочно- сварочного производства // САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве.- М.: Знание, 1991.- с.43-52.

144. Ерофеев В.А. Оптимизация САПР технологии сборочно-сварочного производства.// Сварочное производство. 1995. - №4. -С.19-21.

145. Жуховицкий, А.А. Физическая химия/ А.А. Жуховицкий, JI.A. Шварцман -М.: Металлургия, 1976. 541 с.

146. Завьялов В.Е., Зернов А.В., Авдеев М.В. Определение допустимой величины зазора в стыке при двусторонней автоматической сварке под флюсом со свободным формированием первого шва // Сварочное производство. 1975. - №2. - С. 11-13.

147. Зайдель А.Н., Прокофьев В.К. и др. Таблицы спектральных линий. -М.: Наука, 1977. 800 с.

148. Зернов А.В., Кубрин B.C., Пацкевич И.Р. Моделирование распределения тока на электропроводной бумаге// Сварочное производство. — 1980.- №12. С.35-36.

149. N Золотых В.П. и др. Повышение производительности сварки в угvлекислом газе // Сварочное производство. — 1966. №8. — С. 16 — 19.

150. Золотых В .Т., Белоусов Ю.Г. Дуговая сварка в углекислом газе при повышенных токах // Сварочное производство. — 1966. №12. - С. 20 - 22.

151. Ибатулин Б.Л. и др. Средняя температура столба дуги при сварке в защитном газе плавящимся электродом// Сварочное производство — 1975. №2. - с.71-72.

152. Ибатулин Б.Л. и др. Влияние активирования электродной проволоки на среднюю температуру столба дуги в углекислом газе// Сварочное производство. 1970. - №5. - с. 11-12.

153. Иващенко В.И. Характеристика плавления малоуглеродистой и кремнемарганцовистой электродных проволок // Сварочное производство. 1984. - №7. - С. 4-6.

154. Изящные инструменты технолога — интегрированное решение от АСКОН/ М. Коржев 77 САПР и графика. 2007. - №5. - с.56-58.

155. Интеллектуальные САПР технологических процессов в радиоэлектронике. /А.С.Алиев, Л.С. Восков, В.Н. Ильин и др.; Под ред. В.Н. Ильина. М.: Радио и связь. 1991.- 264 с.

156. Ищенко А .Я. и др. Средняя температура металла ванны при дуговой сварке алюминиевых сплавов в инертных газах // Автоматическая сварка. 1994.-№11.-С.15-19.

157. Казаков С.И., Евдокимов И.В., Марков К.А. Автоматизированное проектирование технологии сварных конструкций// САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве. М.: Знание, 1991. - с.24-26.

158. Капустин Н.М. и др. Диалоговое проектирование технологических процессов. М.Машиностроение, 1983. - 255 с.

159. Караушев А.В. Речная гидравлика. JL: Гидрометеорологическое издательство, 1969. - 414 с.

160. Карнаух А.К., Гавва В.М. Нормирование расхода материалов и электроэнергии при сварке в углекислом газе и смесях газов// Автоматическая сварка. 1996.- №4. - С.40-47.

161. Касаткин О.Г., Мусияченко В.Ф. Разработка информационно-расчетной системы по технологии сварки// Автоматическая сварка.-1977.-№11.-С.27-30.

162. Касаткин О.Г., Зайффарт П. Интерполяционные модели для оценки фазового состава зоны термического влияния при дуговой сварке низколегированных сталей//Автоматическая сварка. 1984. - №1. - С.7-11.

163. Кауфман А., Фор А. Займемся исследованием операций. — М.: Мир, 1966.-279 с.

164. Коновалов А. В. Моделирование структурных превращний в сталях при многослойной наплавке // Сварочное производство. 2005. -№2. -С.З - 7.

165. Корлисс Ч., Бозман У. Вероятность переходов и сил осцилляторов 70 элементов. -М.: Мир, 1968. 562 с.

166. Коринец И.Ф. Математическая модель плавления электродной проволоки при дуговой сварке // Автоматическая сварка. 1995. - №10. -С.39-43.

167. Коринец И.Ф., Цзи Чжень Чун. Влияние зазора на размеры стыкового шва при дуговой сварке в смеси Аг+25%С02 плавящимся электродом // Автоматическая сварка. — 2002. №8. — С .16 — 19.

168. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) М.: Наука, 1978. — 831 с.

169. Коробейников С.Н., Самохин П.А. Методика оценки кинетических параметров распада переохлажденного аустенита//Сборник докладов науч.-техн. конф. -Липецк: ЛГТУ, 2007. — С. 174-175.

170. Королев И.М. К образованию потоков жидкого металла в ванне при сварке неплавящимся электродом в аргоне//Сварочное производство.-1974. №9. - С.10-12.

171. Кох Б.А. Основы термодинамики металлургических процессов сварки. — Ленинград: Судостроение, 1975. 240 с.

172. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М.:Энергия, 1972. 584 с.

173. Краткий справочник физико-химических величин./Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя. М.: Химия, 1965. - 159 с.

174. Кривошея В.Е. Применение методов подобия и размерностей для расчетов размеров швов при автоматической сварке под флюсом стыковых соединений без скоса кромок //Автоматическая сварка. — 1978. -№1.-С. 7- 11.

175. Кривошея В.Е., Бабкин А.С. Инженерные основы сварки в активных газах база для создания системы проектирования технологии

176. Прогрессивная технология в сварочном производстве. Воронеж: ВПИ, 1985. -с.61-70.

177. Кривошея В.Е., Бабкин А.С.,Остановский Ю.Я. САПР ТП дуговой сварки в защитном газе и под флюсом // Математические методы в сварке. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986. - с.148-156.

178. Кривошея В.Е., Бабкин А.С. Проектирование в диалоговом режиме на ЭВМ технологического процесса сварки в С02 // Автоматическая сварка. 1990. - №.1 -С.62 - 65/

179. Кривошея В.Е., Бабкин А.С. Разработка метода параметрической оптимизации для САПР технологии сварки в углекислом газе // Теория и методы автоматизации проектирования — Минск ,1984. Вып.4. -С.26-30.

180. Кривошея В.Е., Бабкин А.С., Мазуровский B.JI. Опыт разработки системы автоматизированного проектирования технологических процессов сварочного производства //САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве. — М.: Знание, 1991. — с.26-28.

181. Кривошея В.Е., Бабкин А.С., Падий Ю.В. Программы диалогового проектирования процессов сварки в углекислом газе // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1988. - №3. - 20 - 21.

182. Кривошея В.Е. Разработка математического обеспечения САПР маршрутных технологических процессов изготовления сварных конст-рукций.//Сварочное производство. 1986. - №5. — С.36-38.

183. Классификатор технологических операций машиностроения и приборостроения. М.: Издательство стандартов, 1987. - 71 с.

184. Кудрин, В.А. Металлургия стали/ В.А. Кудрин. М.: Металлургия, 1989.-560 с.

185. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е. Усталость сварных конструкций. — М.: Машиностроение, 1976. — 270 с.

186. Лаврищев В.Я. Механизм разбрызгивания металла при сварке длинной дугой в углекислом газе // Автоматическая сварка. — 1978. -№6. -С.49 52.

187. Лапин И.Л. Определение температуры сварочной дуги по атомным линиям меди//Сварочное производство 1966. - №8. - с. 1-3.

188. И.Л. Лапин. Оптическое исследование радиального распределения температуры и электропроводности плазмы в сильноточной Fe-дуге// Сварочное производство. 1971. - №4. - с.5-6.

189. И.Л. Лапин Температура дуги с плавящимся электродом при сварке без защиты// Автоматическая сварка — 1975. №3. - с. 10-11.

190. Лащенко Г.И., С.Л. Мандельберг. Предупреждение образования несплавлений при сварке в углекислом газе с повышенной скоро-стыо//Автоматическая сварка. 1975. - №7. — с.72.

191. Лебедев Б.Д. Диаграммы для определения структуры околошовной зоны углеродистых и низколегированных сталей // Сварочное производство. 1974. - №7. -С.55 - 56.

192. Лебедев Ю.М., Летучий В.Н., Цюх С.М. Структурные превращения при сварке сталт 30ХГСА // Сварочное производство. 1986. -№12. -С. 19-20.

193. Ленивкин В.А. и др. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах/ В.А. Ленивкин, Н.Г. Дюргеров Х.Н. Сагиров М.: Машиностроение, 1989. - 264 с.

194. Ленивкин В.А., Варуха Е.Н. Дюргеров Н.Г. Зависимость коэффициента расплавления сварочной проволоки от ее химического состава и состояния поверхности // Автоматическая сварка. — 1982. №4. — С. 59 — 61.

195. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. — М.: Машиностроение, 1970. 334 с.

196. Лившиц Л.Ц., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. -М.: Машиностроение, 1989. 336 с.

197. Лопатин Н.И., Тетнев B.C. Автоматическая аргонодуговая сварка алюминиевых сплавов // Сварочное производство. 1966. - №7. — С.26 - 27.

198. Луценко В.Т. Методика расчета размеров шва при сварке (наплавке) под флюсом // Сварочное производство. 1974. - №8. — С.21 — 22.

199. Мазель А.Г. Технологические свойства электросварочной дуги. -М.: Машиностроение, 1969. 177 с.

200. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. -М.: Машиностроение, 1981. — 247 с.

201. Макаров Э.Л.,Глазунов С.Н. Экспериментпально-расчетная методика определения структуры в околошовной зоне легированных сталей// Сварочное производство. 1986. - №8. - С.34 — 36.

202. Макаров Э.Л.,Вялков В.Г., Соболев В.В. Экспериментально-расчетный метод оценки стойкости однопроходных сварных соединений легированных сталей больших толщин против холодных трещин// Сварочное производство. 1989. - №2. - С.41 - 43.

203. Макаров Э.Л., Гладков Э.А., Гордиенкова Т.И. Подсистема САПР «Расчет и оптимизация режимов сварки закаливающихся сталей по комплексу показателей свариваемости с применением максиминного критерия» // Сварочное производство. — 1990. №1. - С.36 - 38.

204. Маковецкая O.K. Промышленные роботы в сварочном производстве/ O.K. Маковецкая// Славяновские чтения. Сварка — XXI век: Сборник научных трудов.- Липецк: ЛЭГИ, 2004. С.670-678.

205. Малышев, Н.И. О лимитирующей стадии процесса испарения марганца из электродных капель при горении дуги в аргоне/ Н.И. Малышев //Сварочное производство. 1984. - №10. — С.8-10.

206. С.Л. Мандельберг, Б.Г. Сидоренко, О.Г. Касаткин Выбор режимов дуговой сварки, обеспечивающих получение стыковых швов без подрезов// Автоматическая сварка. 1984. - №12. - С.57-60.

207. Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г., Лопата В.Е. и др. Влияние расположения токоподвода на формирование швов при однодуговой сварке // Автоматическая сварка. 1976. - №12. - С.11-15.

208. Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г., Лопата В.Е. Магнитогидро-динамические явления при двухдуговой сварке и их использование // Автоматическая сварка. 1969. - №12. - С.24-28.

209. Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г., Лопата В.Е. Управление дуговой сваркой с помощью бегущего магнитного поля// Автоматическая сварка. 1976. - №9. - С. 1-4.

210. Маришкин А.К., Пацкевич И.Р. О плавлении электродной проволоки при дуговой сварке // Сварочное производство. — 1972. №5. — С.5 - 6.

211. Марочник сталей и сплавов /Под общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.

212. Масумото И. и др. Программа задания параметров сварки в углекислом газе с однопроходным стыковым I образным швом. // Есэцу Гаккай си. - 1979. - Т. 48. - №11. - с. 17 - 21 / ВЦП - №80/35975. - М.: ВЦП, 1983.

213. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении/А.Н. Тихонов, В.Д. Кальнер , В.Б. Гласко М.: Машиностроение, 1990. - 264 с.

214. Махненко В.И., Скоснягин Ю.А. и др. Экспертные системы в сварке: Аналитический обзор.- Киев.: ИЭС им.Е.О. Патона, 1991. 52 с.

215. Медведев С.В. Принципы построения интегрированных систем подготовки сборочно- сварочного производства //Сварочное производство. 1994. - N12. - С. 26-28.

216. Мелвин-Хьюз, Э.А. Физическая химия (кн. 2)- М.: Иностранная литература, 1962. — 1147 с.

217. Мендельсон Э. Введение в математическую логику. М.: Наука, 1984.-320 с.

218. Методы исследования плазмы/Под ред. В. Лохте-Хольтгривена. -Мир, 1971.-552 с

219. B.C. Мечев и Л.Е. Ерошенко. Радиальное распределение температуры электрической дуги в аргоне//Автоматическая сварка. 1975. - №3 — с.6-9.

220. B.C. Мечев и Л.Е. Ерошенко. Аксиальное распределение температуры электрической дуги в аргоне//Автоматическая сварка. — 1975. -№6.-с.14-17.

221. Мечев B.C. Теплофизические свойства углекислого газа и их влияние на процессы в сварочной дуге //Автоматическая сварка. 1982 - №4. - с.30-34.

222. Мечев B.C. Давление сварочной дуги на расплавленный металл// Сварочное производство. — 1983. №9. -С.8 - 10.

223. Мечев B.C. и др. Расчет характеристик сварочной дуги с плавящимся электродом// Сварочное производство. 1983. - №7. -С.24 - 27.

224. Мечев B.C. и др. Характеристики столба дуги в аргоне при разных углах заточки неплавящегося электрода//Автоматическая сварка . — 1983. №8. -С.32 - 37.

225. Мечев B.C. и др. Изменение характеристик сварочной дуги в процессе формирования капли при сварке плавящегося электродом в СОг //Автоматическая сварка. 1983. - №10. — с.14-17.

226. Мокров О.А. Моделирование формирования угловых швов и оптимизация процесса сварки сталей плавящимся электродом: Дис. . канд. техн. наук: 05.03.06. Защищена 28.5.2001 - М.,2001. - 116 с.

227. Нагаев Б.П. Мазовко А.П. Сварка в углекислом газе на повышенной плотности тока. //Сварочное производство. 1970. - № 5. - С. 16-18.

228. Нагибина И.М., Прокофьев В.К. Спектральные приборы и техника спектроскопии. Руководство по практическим занятиям/Под ред. В.К. Прокофьева-М.: Машгиз, 1963.-271 с.

229. Научные основы автоматической сборки/ М.С. Лебедовский Л.: Машиностроение, 1985. -316с

230. Новокрещенов М.М. Виноградов В.А. и др. Влияние азота на свойства столба сварочной дуги в аргоне//Сварочное производство. -1974. №3. - с.1-3.

231. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. -М.: Машиностроение, 1979. 231 с.

232. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

233. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства. / С. П. Митрофанов, Гульнов О.А. и др.; под ред. С. П. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1981. —287 с.

234. Общие производственные нормы расхода материалов в строительстве. Сборник 30. Сварочные работы. /Минмонтажспецстрой СССР. М.: Стройиздат, 1982. - 56 с.

235. Ольшанский Н.А., Гурураджа Г.Д. Определение глубины проплавления при электроннолучевой сварке // Сварочное производство. — 1972. -№8.-С.11 13.

236. Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1980. 336 с.

237. Островская С.А. Значение коэффициентов расплавления и наплавки при сварке под флюсом и в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1979. - №4. - С.20 - 22.

238. Очерки физики и химии низкотемпературной плазмы./Под ред. Полака Л.С. -М.: Наука, 1971.-433 с.

239. Очков В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. М.: Ком-пьютерПрес, 1998. - 384 с.

240. Палоташ Б. Проектирование технологии сварки на IBM PC. // Сварочное производство. 1993. - N4. - С. 25-27.

241. Патон Б.Е., Потапьевский А.Г. Виды процессов сварки //Автоматическая сварка. 1973. - №9. - С. 1-8.

242. Патон Б.Е. Исследование процесса нагрева электрода при автоматической сварке под флюсом.- Киев:АН УССР, 1948. №3.

243. Патон Б.Е, Воропай Н.М. Сварка активированным плавящимся электродом в защитном газе//Автоматическая сварка. 1979. - №. - С. 1-7.

244. Патон Б.Е., Мандельберг С.Л., Сидоренко Б.Г.Некоторые особенности формирования швов при сварке с повышенной скоростью // Автоматическая сварка. — 1971. №8. — С. 1-6.

245. Патон Б.Е., Лебедев В.К. Магнитогидродинамические явления при электрической сварке и их использование//Новые проблемы сварочной техники. Киев, Технпса. — 1964. - С.322 - 335.

246. Пацкевич И.Р., Рябов В.Р., Деев Г.Ф. Поверхностные явления при сварке металлов. Киев: Наукова думка, 1991. - 240 с.

247. Пентегов И.В. Силовое воздействие сварочной дуги (неканаловая модель). //Автоматическая сварка. -1981.-№ 1.-е.7-15

248. Петецкий В.Н., Заречнев Н.А. Интегрирующая система обработки информации по определению технологии сварки и нормированию процесса // Сварочное производство. — 1993. N6. — С. 28.

249. Петров А.В. Перенос металла в дуге при сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. //Автоматическая сварка. — 1955 .№2. С.26 - 33.

250. Повх И.Л., Капуста А.Б., Чекин Б.В. Магнитная гидродинамика в металлургии —М.: Металлургия, 1974. 240 с.

251. Попов А.А, Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита: Справочник термиста. 2-е издание. -М.: Металлургия, 1965. — 495 с.

252. Попков A.M. О взаимосвязи между параметрами процесса сварки с систематическими замыканиями дугового промежутка // Сварочное производство. — 1968. №11. - С.4 - 5.

253. Попков A.M. Расчет температуры металла электродных капель при механизированной дуговой сварке //Сварочное производство. -2002.-№10.-С.6-7.

254. Попков A.M. Методика расчета параметров режима сварки тавровых соединений с неравнокатетными угловыми шва// Сварочное производство. 2002. - №12. - С.З - 4.

255. Попков A.M. Выбор схемы распространения теплоты при сварке массивных изделий // Сварочное производство 2002. - №11. - С.З - 5.

256. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом.- М.: Машиностроение, 1974. 240 с.

257. Потехин В.П. Роль давления сварочной дуги в образовании под-резов//Сварочное производство. 1986.- №8. - С.39.

258. Походня И.К. Газы в сварных швах. М.: Машиностроение. 1972.-256 с.

259. Походня И.К., Заруба и др. Критерии оценки стабильности процесса дуговой сварки на постоянном токе // Автоматическая сварка. — 1989. №8. -С.1 — 4.

260. Походня И.К., Орлов JI.H., Бейниш A.M. Влияние активирования на перенос электродного металла при сварке в углекислом газе // Автоматическая сварка. 1975. - №1. — С.4 — 6.

261. Походня И.К., Суптель A.M., Шлепаков В.Н. Сварка порошковой проволокой. Киев: Наукова думка, 1972. — 222 с.

262. Рабкин Д.М. Энергетическое исследование приэлектродных областей мощной сварочной дуги // Автоматическая сварка. — 1951. №2. - С.З - 5.

263. Рабкин Д.М., Псарас Г.Г., Довбищенко И.В. Теплосодержание электродного металла и жидкой ванны при сварке алюминия в смеси аргона и кислорода // Автоматическая сварка. — 1973. №9. — С.70 - 72.

264. Рабкин Д.М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов. Киев: Наукова думка, 1986. - 256 с.

265. Размышляев А.Д., Багрянский К.В., Нестеренко К.А. Теплосодержание капель при дуговой наплавке // Сварочное производство. -1972. №5. - С.15 - 16.

266. Размышляев А.Д. Уточненное определение толщины жидкой прослойки под дугой//Автоматическая сварка. — 1980. №7 - с.74-75.

267. Размышляев А.Д. Исследование скорости движение жидкого металла в сварочной ванне при дуговой наплавке под флюсом//Сварочное производство. — 1979. №9. - с.3-5.

268. Размышляев А.Д. Гидродинамические параметры пленки жидкого металла на передней стенке ванны при дуговой сварке// Автоматическая сварка. — 1982. №1 — с.20-25.

269. Резниченко Б.Ф., Ерохин А.А. К расчету глубины проплавления при электроннолучевой сварке // Сварочное производство. — 1976. №3. - С.5 - 6.

270. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей/Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Л. Шервуд: Химия, 1982. 592 с.

271. Римский С.Т., Свецинский В.Г. и Смиян О.Д. Перенос электродного металла при сварке в защитных газах с добавкой кислорода // Сварочное производство. 1979. - №10. - С. 22 - 26.

272. Рыбачук A.M., Чернышов Г.Г. Влияние величины заглубления электрода на форму шва при сварке в четырехполюсном магнитном поле // Сварочное производство. 1982. - №2. - С.25-26.

273. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. — 296 с.

274. Рыкалин Н.Н., Бекетов А.И. Расчет термического цикла околошовной зоны по очертанию плоской сварочной ванны. // Сварочное производство. — 1967. № 9. - С. 22 - 25.

275. Рыжонков Д.И Теория металлургических процессов/ Д.И. Рыжон-ков, Арсентьв П.П., Яковлев В.В. и др. — М.: Металлургия, 1989. 392 с.

276. Савченко, А.И. Физические условия защиты расплавленного металла при сварке в узкую разделку/ А.И. Савченко, Н.М. Новожилов //Сварочное производство 1980. - №11. - С.2-3

277. Сварка в машиностроении: Справочник, в 4-х т. /Под ред. Г.А. Николаева.-М.: Машиностроение, 1978.

278. Свойства элементов: Справ. Изд. В 2-х кн./Под ред. Дрица М.Е. — М.: Руда и металлы, 2003.

279. Сергацкий Г.И., Дубовецкий С.В. Счетная линейка для определения режима сварки в С02. // Автоматическая сварка 1981. - №4. - С. 41 — 43.

280. Сидоренко М.Ф. Теория и технология электроплавки стали. М.: Металлургия, 1986. 270 с.

281. Смирнов В. В., Стрельников В.П., Федорова B.C. Определение формы свободной поверхности сварочной ванны при сквозном про-плавлении //Сварочное производство. — 1988. №4. - с.35 - 36.

282. Столбов В.И., Иевлев В.А., Краснослободцев Е.Н. Движение металла в ванне при сварке трехфазной дугой глубоким проплавлением// Сварочное производство. 1976. - №9. — С.51- 53.

283. Стрельцов А.И. Моделирование последовательности сборки сварных конструкций// Сварочное производство. 1999. - №7. - с. 10 — 14.

284. Судник В.А., Ерофеев В.А., Радаи Д. Компьютерная имитация формирования шва при лазерно-лучевой сварке с зазором // Сварочное производство. — 1999. №8. - с.9 - 14.

285. Судник В.А., Иванов А.В. Подсистема "Формирование шва при МИГ/МАГ сварке" для прогнозирования качества в САПР и экспертных системах//САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве.-М.: Знание, 1991. с.1 -11.

286. Судник В.А., Иванов А.В., Мокров О.А. и др. Программное обеспечение MAGSIM для анализа, оптимизации и диагностики процесса сварки тонколистовых соединений плавящимся электродом в активном газе//Сварочное производство. 1995.- №3. - с. 19-24.

287. Судник В.А., Мокров О.А. Теоретический расчет оптимальных параметров сварки плавящимся электродом в защитных газах// САПР и экспертные системы в сварке. Изв. ТулГУ—Тула: ТулГУ, 1995. С.20-32.

288. Судник В.А., Рыбаков А.С. Автоматизация проектирования технологии высокоскоростной двухдуговой сварки труб из нержавеющей стали.//САПР ТП сварки, пайки, литья и нанесения газотермических покрытий М.: Знание,1985. — с.56-60.

289. Судник В.А. Прогнозирование качества сварных соединений на основе численных моделей формирования шва при сварке плавлением тонкостенных конструкций: Дис. . д-ра техн. наук. ЛенГТУ,1991. - 340 с.

290. Столбов В.И., Иевлев В.А., Краснослободцев Е.Н. Движение металла в ванне при сварке трехфазной дугой глубоким проплавлением// Сварочное производство. 1976. - №9. - С.51- 53.

291. Теория сварочных процессов /В.Н. Волченко, В.М. Ямпольский, В.А. Винокуров и др.; Под ред. В.В. Фролова — М.: Высш. шк., 1988. — 559 с.

292. Теория термической электродуговой плазмы. 4.1. Методы математического исследования плазмы/Жуков М.Ф., Урюков Б.А., Эн-гелынтВ.С. и др. — Новосибирск: Наука, 1987. 287 с.

293. Теплообменная аппаратура. Каталог-справочник К5-68. М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1968 - 157 с.

294. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: справочник/ В.Н. Зубарев и др.. М.: Энергоиздат, 1989. - 232 с.

295. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. /Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. - 768 с.

296. Технологическая подготовка гибких производственных систем/С.П. Митрофанов, Д.Д. Куликов, О.Н. Миляев, Б.С. Падун; Под общ. ред. С.П. Митрофанова. — JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. 352 с.

297. Физические величины: Справочник/А.П. Бабичев и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

298. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике/ Д.А. Франк-Каменецкий —М.: Наука, 1967. — 483 с.

299. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. — М.: Мир, 1975. — 534 с.

300. Черный О.М. Некоторые особенности процесса сварки в углекислом газе током обратной полярности // Сварочное производство. — 1990.-№11.-с.11 12.

301. Чернышов Г.Г., Рыбачук A.M. О толщине жидкой прослойки под дугой// Технология и автоматизация процессов сварки и пайки: Сб. науч. Тр. /МВТУ им. Н.Э. Баумана. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1969. - С.67-73.

302. Чернышев Г.Г., Рыбачук A.M. Определение толщины слоя жидкого металла на переднем фронте сварочной ванны// Сварочное производство. 1979. - №10. - С.9-10.

303. Чернышов Г.Г., Сычев М.П., Рыбачук A.M., Кубарев В.Ф. Распределение тока в сварочной ванне// Автоматическая сварка. 1979. -№11. - С.27-29.

304. Чернышов Г.Г. и Ковтун B.JI. Влияние теплового потока и давления дуги на предельную скорость сварки //Сварочное производство . — 1985.-№2. -С.14-15

305. Чернышов Г.Г. и Ковтун B.JI. Еще раз о роли силового и теплового воздействия дуги в образовании подрезов на повышенных скоростях сварки //Сварочное производство . 1987.-№2. — С.42-43.

306. Чернышов Г.Г., Маркушевич И.С., Николаенко М.Р. Влияние потоков металла в сварочной ванне на образование дефектов формы шва при сварке под флюсом//Сварочное производство . 1987.-№10. - С.41-42.

307. Чичварин Н.В. Экспертные компоненты САПР. М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.

308. Чичкань А.В., Ульянов В.И. и Бучинский В.Н. Сварка плавящимся электродом в аргоно-кислородной смеси. Киев: И.Э.С. им. Е.О. Патона, 1968.-67 с.

309. Шахматов С.Б., Парфенова А.В. Дальнейшее развитие САПР ТПС ЛМИ и количественная оценка технологичности сварных узлов // САПР и микропроцессорная техника в сварочном производстве. М.: Знание, 1991. - с.77-83.

310. Шейнкин М.З. Определение допустимого вылета тонкой электродной проволоки при сварке в углекислом газе // Сварочное производство. 1978. - № 9. - С.24 - 26.

311. Шмелева И.А., Гобарев JI.A. и Мазель А.Г. Регрессионная зависимость геометрических размеров шва от параметров режима сварки под флюсом // Автоматическая сварка 1978. - №1. - С. 12 - 14.

312. Шмелева И.А., Шейнкин М.З., Михайлов И.В., Островский Э.В. Дуговая сварка стальных трубных конструкций. М.: Машиностроение. - 1985. - 232с.

313. Шульце Г. Металлофизика. М.: Мир, 1974. - 470 с.

314. В.И. Щетинина, Лещинский Л.К., Серенко Л.К. Движение жидкого металла в сварочной ванне. //Сварочное производство. — 1988. №4. -с.31-33.

315. В.И. Щетинина. Роль магнитного поля сварочного контура на образование подрезов //Сварочное производство. 1989. - №4. - с.38-40.

316. В.И. Щетинина, С.В. Щетинин, Чапни Н.И. и др. Влияние скорости сварки на магнитное поле сварочного тока //Автоматическая сварка. 2002. - №2. - с.14-17.

317. Элиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов. — М.: Металлургия, 1969. — 252 с.

318. Практическая реализация результатов работы

319. Система автоматизированного проектирования технологии сварки (САПР ТПС) Autoweld, разработанная сотрудниками ЛГТУ доцентом А.С. Бабкиным и инж. А.Ю. Кручаненко, внедрена на ОАО ЛОЭЗ «Гидромаш» в «III» квартале 2004 г.

320. Наименование объекта, на котором внедрена САПР ТПС: технологическое бюро.

321. Описание и преимущества внедренной системы.

322. САПР ТПС AutoWeld применялась при технологической подготовке производства сварных узлов линии утилизации отходов прессового оборудования.

323. Применение САПР ТПС Autoweld позволило сократить время технологической подготовки производства.

324. Главный инженер ОАО ЛОЭЗ «Гидромаш»1. Б.А. Митин1. УТВЕРЖДАЮ»1. Начальник Липецкого СМУг. Липецкий Г.Я.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

325. Дата внедрения: III квартал 2006 г.

326. Наименование объекта внедрения металлические сварные панели кожуха воздухоразделительной установки № 4 КС - 1 ОАО «НЛМК» конструкции фирмы «Linde» (Германия).

327. Преимущества от внедрения применение расчётных режимов позволило повысить производительность сварочных работ, сократить расход сварочных материалов и время на зачистку сварных соединений за счет уменьшения разбрызгивания электродного металла.

328. Главный сварщик ЛСМУ ЗА «Кислородмонтаж»шшж

329. Сообщение начальника отдела упрочнения и сварки РЗ Костина АЛ.

330. УТВЕРЖДАЮ: Начальник Прибалтийского ШГС треста $ 7

331. Разработка внедрена в соответствии с планом внедрения новой техники приказ Прибалтийского МУС от 3.03.86 г. J* 38.

332. Пакет прикладных программ применяется при единичном и мелко серийном производстве сварных металлоконструкций и трубных заготовок.

333. Документы, подтверждающие внедрение:

334. Настоящий акт о внедрении результатов НИР является составной частью отчёта Прибалтийского МУС по ф £ 2-НТ за 1987 год.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

335. Экономический эффект от внедрения разработки достигнут за счёт снижения себестоимости на 20476 руб., снижения трудоёмкости на 819 чел/дн., снижения капитальных вложений на 8 893 руб.

336. При этом получен фактический годовой экономический эффект 21»8 тыс.руб. (двадцать одна тысяча восемьсот рублей) за период с 10.1986 по 10.1987 г.