автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Стабильность проплавления стыковых швов при возмущениях в процессе автоматической аргонодуговой сварки

На правах рукописи

СЕМИСТЕНОВ Денис Александрович

СТАБИЛЬНОСТЬ ПРОПЛАВЛЕНИЯ СТЫКОВЫХ ШВОВ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ В ПРОЦЕССЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ

Специальность 05.03.06 -Технологии и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тольятти 2005

Работа выполнена в Тольяттинском государственном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Сидоров Владимир Петрович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, доцент

Лапин Игорь Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент Потехин Владимир Петрович

Ведущая организация: ФГУП ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» г.Самара

Защита состоится 25.11.2005г. В 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.264.01 в Тольяттинском государственном университете по адресу: 445667, г.Тольятти, ГСП, ул.Белорусская 14. Телефон (8482) 29-66-43, факс (8482) 22-48-22

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тольяттинского государственного университета.

Автореферат разослан 24.10.2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Д.т.н., профессор _ 3 _ П.Ф.Зибров

оМояб

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматическая сварка плавлением элементов из тонколистовых металлов широко применяется при производстве различных сварных конструкций. Качество таких соединений во многом определяется стабильностью геометрических размеров шва. Поэтому первым и важным видом контроля качества сварного соединения является визуально-измерительный контроль, оценивающий геометрические размеры шва и их отклонения. Следует отметить, что научно обоснованных требований к размерам и особенно допускам сварных швов до сих пор не выдвигалось. Они являются результатом длительной практической и экспериментальной деятельности, что было обоснованно в период их создания, но требует переосмысления в период интенсивного развития и расширения возможностей методов математического моделирования.

Основной причиной нестабильности геометрических размеров сварных швов является наличие различных возмущений, которые наиболее значимо проявляются при сварке тонколистового металла. Особенно остро вопрос обеспечения требуемого качества формирования шва возникает при повышении производительности сварки. Учет действующих возмущений выполняют путем расчета структурных схем управления, в которых наименее исследованным звеном является сварочная ванна. Экспериментальное определение параметров передаточной функции сварочной ванны зачастую оказывается трудоемким и неэффективным.

В этой ситуации целесообразно применение математического моделирования действия возмущений, что позволит изучить реакцию сварочной ванны, и, следовательно, определить размерную точность шва и требования к стабилизации параметров процесса.

Цель работы. Повышение качества сварных соединений путем стабилизации размеров проплавления с учетом действия технологических возмущений при автоматической сварке.

Для достижения поставленной цели и в результате анализа известных решений сформулированы задачи работы:

¡.Разработать математические модели действия основных возмущающих воздействий в процессе сварки и исследовать их влияние на параметры сварочной ванны, точность сварного шва.

2. Обосновать метод и разработать методику приведения классической математической модели воздействия нормально-кругового источника тепла к условиям сварки тонколистовых конструкций путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных проплавления.

3. Разработать программное обеспечение определения параметров сварочной ванны в установившихся и переходных состояниях распространения тепла.

4. Предложить методики применения разработанного программного обеспечения для решения задач анализа точности и стабильности размеров шва при автоматической сварке, выбора технологических режимов.

Научная новизна. Разработан метод анализа влияния технологических возмущений на размеры сварочной ванны, врасчете-переходных

| БГч. рЧ -

из^Е*_|_

процессов при математическом моделировании скачкообразных возмущений по мощности сварочного источника тепла и скорости сварки в теплона-сыщенном состоянии. Определены постоянные времени и коэффициенты передачи для размеров ванны, которые позволяют обосновывать технические задания по стабилизации параметров сварочного процесса, определять требования к точности размеров проплавления.

Предложен метод определения приведенных характеристик (сосредоточенности, мощности теплового потока и температуропроводности металла) математической модели теплового поля по экспериментальным размерам шва. Отклонения размеров моделируемого от реального сварного шва составляет менее ±5%.

Для повышения точности размеров шва на этапе проектирования технологических процессов разработана комплексная теоретическая оценка нерегулируемых отклонений параметров сварочного процесса.

Получены теоретические зависимости обобщающих характеристик энергетической эффективности сварочного процесса (удельная и погонная энергии, интегральная скорость сварки) от параметров мощности, скорости сварки, плотности осевого теплового потока, позволяющие проводить .оптимизацию режимов сварки по экстремумам различных функций.

Предложено в качестве одного из критериев оптимизации режимов сварки использовать чувствительность режима к возмущениям, в частности, по отношению к нерегулируемым отклонениям параметров процесса.

Практическая значимость.

1. Определены качественные и количественные характеристики параметров сварочной ванны при изменениях скорости сварки, мощности и сосредоточенности источников тепла, параметров провара, металла и его толщин, позволяющие рассчитать системы регулирования и технологические режимы автоматической сварки.

2. Предложена методика проектирования режимов автоматической сварки в условиях действующих возмущений, позволяющий выполнить анализ точности размеров и стабильности параметров сварочного процесса.

3. Разработан инженерный программный комплекс «я-АСП», снижающий трудоемкость и повышающий эффективность инженерных исследований при решении задач расчета размеров сварочной ванны, эффективности тепловых режимов сварки, параметров источника тепла.

4. Инженерный программный комплекс и алгоритм проектирования режимов сварки применены на ОАО «АВТОВАЗ» при разработке режимов ар-гонодуговой сварки.

Объект исследований. Автоматическая сварка плавлением элементов из тонколистовых металлов.

Предмет исследований. Размеры сварочной ванны при технологических возмущениях в процессе автоматической аргонодуговой сварки.

Методы и достоверность исследований. Теоретические исследования теплофизических процессов выполнены методом математического моделирования на ЭВМ с использованием пакетов прикладных компьютерных про-

грамм Matlab, Mathcad. При экспериментальных исследованиях применялось современное цифровое оборудование фирм Tektronix, Aktakom и др. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась в Microsoft Excel. Достоверность исследований подтверждается воспроизводимостью результатов и их сравнением с работами известных авторов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-технических конференциях «Наука, техника, образование г.Тольятги и Волжского региона» Тольятти 1999, 2000, 2001, «Технический ВУЗ - наука, образование и производство в регионе» Тольятти 2001, «Проблемы и решения современной технологии» Тольятти 2001, Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Сварка и контроль-2004» г.Пермь, «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» г.Тольятти 2004, объединенном научно-техническом семинаре кафедр «Оборудование и технология сварочного производства», «Оборудование и технология пайки», «Восстановление деталей машин» ТГУ, на семинаре кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» ВолГТУ г.Волгоград.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, перечня использованной литературы и приложения. Материал изложен на 169 листах машинописного текста, содержит 82 рисунка, 30 таблиц. Список литературы содержит 102 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основе работ Гладкова Э.А., Дилигенского Н.В., Львова Н.С., Немченко В.И. и др. установлено, что одной из главных проблем при автоматической аргонодуговой сварке тонколистового металла, свариваемого без разделки кромок (толщиной до 4мм), является обеспечение стабильности геометрических размеров шва в условиях действующих возмущений. Наиболее часто действуют технологические возмущения по тепловой мощности источника тепла и скорости сварки. Так изменения по мощности источника тепла проявляются через отклонения сварочного тока, изменения длины дуги, расхода защитного газа и т.д. Эта проблема существует и при сварке корневого слоя шва с разделкой кромок и притуплением 1-2мм.

Рассмотренные работы указывают на наличие в процессе автоматической сварки «неучтенных (нерегулируемых)» факторов, к которым можно отнести отклонение толщины листового проката, температуры деталей, теп-лофизических параметров металла, влияние технологических подкладок и др. Так допуск на прокат толщиной 2мм при нормальной точности изготовления составляет ±0.21мм (+10.5%). Суммарный эффект действия возмущений и наличия неучтенных факторов зачастую приводит к недопустимым дефектам (прожогам, непроварам) и усложняет отработку режимов сварки. К таким же последствиям приводит назначение режима по справочным данным, в которых разброс тока и скорости находится в интервале как минимум ±5%, при этом сварку больших толщин рекомендуется вести при снижении скорости.

Возмущения классифицированы по физической природе, месту появления, степени влияния и т.д., и приложены в разных точках многоконтурной электрогидродинамической системы: сварочный источник питания (И) — сварочный автомат (А) - сварочная дуга (Д) - сварочная ванна (СВ) (система И-А-Д-СВ). Основными возмущениями являются изменение сварочного тока и напряжения, скорости сварки. В процессе сварки они могут изменяться им-пульсно, скачкообразно, гармонически, стохастически.

Анализ влияния возмущений на параметры сварочной ванны производится по структурным схемам, в которых элементы системы И-А-Д-СВ представлены различными комбинациями типовых звеньев 1-го и 2-го порядка теории автоматического управления. Однако, несмотря на множество упрощений, решение данной задачи в инженерной практике остается весьма трудоемким. Это связанно со сложностью экспериментальных и теоретических исследований сварочной ванны как объекта автоматического регулирования, вследствие множества параметров (теплофизических свойств металла, способа и режима сварки и др.) влияющих на величину и время изменения глубины, ширины проплавления.

. Работы Гладкова Э.А., Львова Н.С., Лебедева ß.K., Патона Б.Е., Черныша В.П. и др., позволяют представлять сварочную ванну в структурной схеме рядом инерционных звеньев, характеризующих зависимость глубины (ширины) провара от тока, напряжения дуги и технологических возмущений. Определение передаточных коэффициентов и постоянных времени сварочной ванны производится на основе анализа разрозненных экспериментальных данных. Методики определения формы и размеров сварочных ванн, описанные Антонецом Д.П., Бирманом У.И., Гречишкиным В.И., Ильенко H.A., Ищенко Ю.С., Кудрявцевым М.А., Оботуровым В.И., Петровым A.B., Псара-сом Г.Г. связаны с опрокидыванием образцов, выдуванием сварочной ванны, отсасыванием жидкого металла, что весьма трудоемко. Экспериментальное определение постоянной времени сварочной ванны рассмотрено в работах Алекина Л.Е., Сергеева Ю.Е., которые описывают частные случаи максимального изменения ширины и глубины проплавления металла при изменении тока сварки. Теоретические исследования Анкудинова В.А. и Попова Л.М. позволили получить зависимость постоянной времени изменения ширины при полном проваре металла навесу от погонной энергии и скорости сварки, однако результаты применимы в узкой области режимов сварки.

Обобщая вышеизложенное можно утверждать, что теоретические методы расчета статических характеристик сварочной ванны развиты недостаточно, а методов расчета ее динамических характеристик практически нет.

В этих условиях целесообразно применение математического моделирования тепловых процессов при автоматической дуговой сварке. Большинство предложенных моделей Дилигенского Н.В., Дрейка P.M., Егера Дж., Камаева Ю.П., Краслоу Г., Рыкапина H.H., Углова A.A., Эккерта Э.Р. и других остаются малопригодными для инженерной практики вследствие ограничений выбора режимов сварки, расчета только установившихся параметров свароч-

ной ванны, применением схем сосредоточенных источников тепла, трудности учета влияния теплоотвода при сварке тонколистовых конструкций.

Можно отметить два подхода к моделированию тепловых процессов. Одного из них придерживаются, например, Судник В.А., Ерофеев В.А. Характерной особенностью этого направления является постепенное усложнение моделей и учет все большего количества значимых факторов, включение в рассматриваемую систему все большего числа элементов. Несмотря на привлекательность такого подхода, ему присущи и определенные недостатки. Не всегда известны данные о многих характеристиках модели, что делает ее применимость в конкретных условиях субъективной. В настоящее время сложно представить, что для огромного многообразия вариантов сварочных процессов можно будет предложить всеобъемлющую математическую модель, учитывающую их специфику, в частности применение разнообразных теплоотводящих устройств.

Устранение этих недостатков моделей возможно с применением второго подхода, который заключается в использовании классических решений для расчета температурных полей при сварке движущимися источниками тепла и опирающихся на сопоставление расчетных результатов и экспериментальных данных в конкретных условиях сварки.

Важность данного подхода отмечали Лебедев В.К. и Чернышев В.П. и применяли его для расчета режимов сварки и характеристик сварочной ванны при электроннолучевой сварке. Он был применен H.H. Прохоровым при анализе процессов развития внутренних напряжений методом уточнения уравнений температурных полей, заключающемся во введении в них коэффициентов аффинного преобразования системы координат, которые должны определяться экспериментально. В.И. Немченко решал задачу поиска адаптивных коэффициентов на основе применения асимптотических решений для температурных полей при сварке, обеспечивающих наилучшее соответствие расчетных и экспериментальных значений ширины шва при изменении скорости и сварочного тока.

Применение модели сварочной дуги с нормально-кругового законом распределения тепла с одной стороны обеспечивает расширение области исследований реальных сварочных процессов, с другой вызывает сложность определения адаптивных характеристик уравнения теплового процесса.

При всех достоинствах и недостатках в развитии моделирования тепловых процессов, известные модели остаются малопригодными для определения требований к точности размеров. Это вызвано слабой проработанностью вопросов имитации с их помощью возмущающих воздействий.

Решение данной задачи облегчает стремительно развивающиеся возможности универсального математического программного обеспечения (Mathcad, Matlab, Mathematica и др.), которое позволяет сравнительно легко программировать решение задач моделирования тепловых процессов.

В результате проведенного анализа сформулированы задачи работы.

Во второй главе рассмотрены вопросы математического моделирования размеров сварочной ванны в установившихся и переходных режимах применительно к аргонодуговой сварке тонколистового металла неплавящимся электродом. Для решения поставленных выше задач исследования целесообразно ведение расчета процесса распространения тепла по схеме нормально-кругового сварочного источника на поверхности плоского слоя, испытывающего ограничивающее влияние нижней плоскости листа.

Эта расчетная схема отражает основные особенности процесса сварки без разделки кромок, когда тепло сварочной дуги вводится в изделие с его поверхности, давление дуги сравнительно невелико и не приводит к значительному погружению активного пятна дуги в жидкий металл. В то же время схема позволяет учесть распределенность теплового потока источника, что важно при определении размеров сварочной ванны. Расчетная схема не учитывает скрытой теплоты плавления и кристаллизации, гидродинамических процессов в сварочной ванне.

Указанные недостатки модели устраняли путем экспериментальной верификации модели (1) и введением понятий приведенных коэффициентов модели.

г - 2<!» V г 1 Л 4о<'°+'> Ь/ сп

сИ4я),л „-УТК/о+О с ;

где ¡0=1/4ак - постоянная времени, характеризующая сосредоточенность теплового потока от дуги к изделию, с; а - температуропроводность металла, см2/с; А - коэффициент сосредоточенности теплового потока, см"2. Уравнение температурного поля (1) применяли как для описания ква-зиустановившихся состояний (теплонасыщение), так и для расчета переходных процессов вследствие действия возмущений.

В связи с высокой сложностью и трудоемкостью данных расчетов, выполнять его целесообразней путем программирования в математическом обеспечении ЭВМ. При этом в алгоритм включали гипотезу постоянства осевого теплового потока д0=д,;к/щ что позволило значительно расширить область применения математической модели на основе ограниченного числа экспериментов. При расчетах базовая величина плотности осевого теплового потока принималась до=3000Вт/см2, что соответствует усредненному значению ряда данных исследований сварочных дуг.

В теории автоматического управления анализ действия возмущений наиболее часто проводят при их скачкообразном изменении, так как эти условия наиболее критичны для систем управления. Поэтому в работе предложены теоретические схемы реализации скачкообразных возмущений по эффективной мощности источника и скорости сварки.

Возмущение по мощности источника (рис.1) реализовывали при достижении системой состояния теплонасыщения от источника включением дополнительного источника (возмущающего) ±д2, который позволяет определить реакцию системы на возмущение мощности.

гл

'усг1 'уст2

По мощности источника По скорости сварки

Рис.1. Схема моделирования возмущений Для моделирования скачкообразного возмущений скорости движения сварочного источника тепла применялась следующая теоретическая схема.

После достижения исследуемым параметром (глубиной провара, шириной сварочной ванны и т.п.) установившегося значения при дополнительно включается источник тепла той же мощности, двигающийся с другой скоростью У2 (рис.1). Одновременно включается сток тепла (отрицательный источник тепла), движущийся со скоростью первого источника V]. Действие стока теплоты моделирует прекращение действия первого источника. Неустановившееся температурное поле от второго источника накладывается на поле прекратившего действие первого источника.

Предложенные схемы возмущений позволили разработать инженерный программный комплекс расчета тепловых полей «я-АСП» в среде МаШсас! для решения задач расчета:

1. Размеров сварочной ванны (ширина, длина, глубина);

2. Времени изменения размеров сварочной ванны при теплонасыщении, действии возмущений;

3. Технологических параметров режима (погонная, удельная энергии, интегральная скорость сварки, мощность теплоисточника для заданных размеров шва и др.).

4. Постоянных времени и коэффициентов передаточных функций сварочной ванны.

Параметры математической модели (1) целесообразно разделить на установочные и неопределенные. Под установочными следует понимать параметры, которые сравнительно легко могут быть точно измерены (толщина пластины, скорость сварки, время движения источника, теплоемкость металла). К неопределенным следует отнести параметры, которые сложно измерить при сравнении расчетных и экспериментальных данных (эффективная мощность, плотность осевого теплового потока, температуропроводность).

Неопределенные параметры математической модели (1) следует определять в процессе натурных экспериментов по воздействию сварочной дуги на образцы из сварочного материала и затем использовать в определенной области сварочных режимов. При таком подходе устраняются недостатки математической модели, не учитывающей ряд физических процессов взаимодействия источника тепла с нагреваемым телом и в самом нагреваемом теле.

Для совместного определения коэффициента сосредоточенности теплового потока и температуропроводности материала в процессе сварки предла-

гается метод приведения, который состоит в определении теплоэнергетических коэффициентов математической модели (1) путем анализа линий равного влияния этих параметров на размеры сварного шва.

Для применения метода необходимо с помощью выражения (1) определить три независимые температуры. Для каждой из них фиксируется расстояние от оси источника и время его действия. Затем определяются отношения измеренных температур. Для них строятся линии равного влияния параметра сосредоточенности теплового потока и температуропроводности, значения которых определяются анализом линий равного влияния (рис.2).

Рис.2. Линии равного влияния на отношение температур точек для низкоуглеродистой стали 5=0.3см, Усв=0 см/с

Практически метод может реализовываться при сварке неподвижным или движущимся источником тепла при исследуемых режимах сварки.

В работе выполнен провар двух сварочных ванн с выдержкой времени 11=б.08с, 12=4.48с, обеспечивающей образование сварочной ванны без провисания с нижней стороны пластины. По экспериментальным размерам проплава построены линии равного влияния сосредоточенности теплового потока и температуропроводности металла (рис.2). Найденные значения а=0.085см2/сек, /в=0.232сек позволили определить мощности источника тепла для каждого из экспериментальных размеров и затем вычислить среднее д„=1045Вт для которого плотность осевого теплового потока #в=4200Вт/см2. Расчетные размеры отличаются от измеренных не более чем на 0.01см.

Для оценки достоверности методики моделирования для металлов толщиной 0.2..0.4см дополнительно были выполнены следующие исследования:

1. Получены кривые ширины и глубины проплавления металла в период теплонасыщения и при возмущениях мощности сварочного источника и скорости сварки на поверхностях пластины;

2. Рассчитана форма проплавления в поперечном и продольном сечениях металла;

3. Замерен термический цикл точки при движении источника тепла;

4. Проанализированы имеющиеся экспериментальные данные по про-плавлению металла по исследованиям других авторов.

Анализ результатов экспериментальных исследований с помощью выбранной математической модели и предложенной методики поиска неопределенных параметров модели подтвердили высокую точность (±5%) описания статических и динамических параметров сварочной ванны.

Исследование точности методики моделирования размеров шва при изменении тока в диапазоне 100+700А и скорости сварки в диапазоне 0.8*5см/с выполнили путем сравнения с экспериментальными данными работы В.А.Судника и А.С.Рыбакова для ширины шва в нижней плоскости при толщине стали 12Х18Н10Т 0.2 и 0.35см. Результаты моделирования укладываются в заданный авторами допуск ширины 0.2+0.05см, некоторые исключения составляет снижение скорости и длины дуги. Таким образом, предложенный алгоритм моделирования позволяет проводить исследования параметров шва при изменении режимов сварки в широком диапазоне.

В результате проведенных исследований и создания соответствующего программного обеспечения получен эффективный инженерный инструмент математического моделирования реальных процессов сварки пластин без разделки кромок, позволяющий решать задачи анализа действующих возмущений и режимов работы оборудования, расчета технологических процессов сварки.

В третьей главе выявлены качественные и количественные характеристики отклонений глубины проплавления при изменениях скорости сварки, мощности и сосредоточенности источников тепла, глубины провара, металлов и их толщин. Определено влияние на режимы совместного действия отклонений мощности источника тепла и скорости сварки.

Из проведенных исследований определено, что период теплонасыщения уменьшается с увеличением скорости сварки при заданном уровне глубины проплавления пластин и возрастает с увеличением энергозатрат процесса сварки - увеличением уровня провара, толщины пластин, повышением теплопроводности материала. Расстояние от точки начала движения источника до установившегося состояния снижается при увеличении скорости сварки.

При моделировании изменения знака (рис.3) и величины возмущения, установлено их влияние на постоянную времени сварочной ванны и амплитуду отклонений провара. Наиболее существенно длина ванны и глубина провара изменяется (при равенстве относительной величине возмущений) на высоких скоростях сварки. При одинаковых абсолютных возмущениях мощности, наоборот, влияние возмущений больше на низких скоростях сварки.

"пр. см

015

у»0.7см/с

/ Зсы'с •

I

—' - 009 *

//(•-

• // Х-аэсм/с

Рис.3. Изменение глубины проплавления в период теплонасыщения и действия положительных и отрицательных возмущений мощности Дц=5% для низкоуглеродистой стали 5=0.2см, Ьпр/8=0.5, а=0.08см2/с, яо=3000Вт/см2

К различным отклонениям глубины провара могут приводить одинаковые возмущения по мощности, что свидетельствует о наличии «критических» режимов, требующих специальных усилий для стабилизации глубины провара. «Критические» режимы присущи высоким скоростям сварки и источникам тепла с низкой плотностью осевого теплового потока.

Временные характеристики изменения размеров ванны рассчитывали при скачкообразном изменении мощности теплоисточника или скорости сварки в условиях установившегося теплонасыщенного состояния.

При расчете постоянных времени и коэффициентов передачи сварочной ванны исследования разделили на три режима при достижении установившегося состояния: прогрев, частичный и полный провар металла. В этих режимах зависимости постоянных времени и коэффициентов передачи размеров сварочной ванны целесообразно описывать в абсолютных значениях параметров ванны и определяющих ее значений мощности и скорости сварки (рис.4, 5). Этот факт определяется их применением при решении задач расчета установившихся состояний.

В отличие от этого расчет влияния возмущений на режим сварки выполняется в уже установившемся состоянии. В связи с этим целесообразным является построение зависимостей постоянных времени и коэффициентов передачи размеров ванны в приращениях мощности теплоисточника и скорости сварки (рис.6).

Рис.4. Зависимости коэффициента передачи (а) и постоянной времени (б) для передаточной функции сварочной ванны для высоколегированной стали 5=0.2см, а=0.05см2/с, я0=ЗОООВт/см2

Из рисунка 4а видно, что для меньшей скорости сварки существует почти линейная зависимость коэффициента передачи глубины ванны от мощности теплоисточника. Эта зависимость сохраняется и для высоких скоростей, но до определенной мощности, после которой сказывается эффект отражения тепла от нижней плоскости пластины. Наклон данного участка изменяется. Аналогичным образом ведет себя и постоянная времени (рис.4б).

а

<00 еоо гВ> 800 1000 1200

п ,Вг 1

Рис.5. Зависимости коэффициента передаточной функции ширины сварочной ванны для высоколегированной стали 5=0.2см, а=0.05см2/с, я0=ЗОООВт/см2 Увеличение скорости сварки (рис.5) приводит к снижению коэффициента передачи ширины от мощности сварочного теплоисточника. При этом постоянная времени ширины значительно меньше, чем для глубины и изменяется в пределах 0.05-0.1с. Это связано с более высокой скоростью реакции поверхностного слоя на изменение мощности источника тепла и инерционностью процесса его распространения.

Зависимости постоянных времени и коэффициентов передачи размеров сварочной ванны при достижении теплонасыщенного состояния в режимах прогрева и полного провара схожи с представленными характеристиками режима неполного провара (рис.4,5).

Анализ действия возмущений мощности источника тепла и скорости сварки на глубину сварочной ванны выполняли в режиме полного провара.

1- влияние ДУ (Ач=0)

2- влияние Дц (ДУ=0)

3- влияние ДУ+Дя (ДУ=Дц)

4- влияние ДУ (Дя=-5%)

5- влияние Дя (Д У=+5%)

Рис.6. Изменение глубины провара при совместном действии возмущений для высоколегированной стали 5=0.2см, Ь/б=1, а=0.05см2/с, ц0=ЗОООВт/см2,

у=0.5см/с, я„=760Вт Влияние одного из возмущений уменьшает глубину провара на 35% (1,2 рис.6), тогда как совместное их действие - на 63% (3, 4, 5 рис.6). Минимальное значение постоянных времени уменьшения глубины провара от действия одного из возмущений (1, 2,4, 5 рис.6) составляет 0.5 секунды, тогда как при совместном действии возмущений (одинакового процентного изменения) оно составляет 0.55 секунды (при большей амплитуде возмущений).

Таким образом, влияние возмущений на параметры передаточной функции сварочной ванны носит нелинейный характер. На нелинейность зависимостей влияют как величина, так и знак возмущений. Множество зависимостей постоянных времени и коэффициентов передачи размеров сварочной ванны при решении задач расчета режимов сварки, анализа действия возмущений получены с применением программного комплекса расчета тепловых полей «я-АСП».

В четвертой главе выявляли влияние нерегулируемых параметров на изменение размеров сварочной ванны и предложен алгоритм их учета при расчете сварочных режимов.

Возмущения в сварочном процессе можно разделить на контролируемые (изменение тока и напряжения сварки, скорости сварки) и нерегулируемые, связанные с нестабильностью работы технологического оборудования, химической и теплофизической неоднородностью свариваемого материала, нарушением геометрии сборки свариваемого стыка в результате деформаций и коробления изделия, нарушением защиты места сварки и т.д.

Из нерегулируемых параметров процесса наибольшее изменение режима сварки вызывает отклонение толщины металла, температуры деталей, изменение геометрии вольфрамового электрода и физических характеристик металла.

Для исследования влияния на глубину провара отклонение толщины металла воспользовались требованиями ГОСТов к допустимым отклонениям по толщине листового проката и рассчитали глубину проплавления при максимальных и минимальных его отклонениях для 5=0.2,0.3, 0.4см.

Результаты моделирования показали высокий уровень отклонений глубины провара на режиме ЬПр/8=0.5, поэтому решали задачу поиска отклонений толщины металла для выбранного уровня (10%) изменения глубины проплавления для каждой толщины металла, скорости сварки. Затем определяли вероятность превышения найденных значений отклонений для проката, соответствующего требованиям ГОСТ.

Вврготнастъ 1 Т~~————————————

Беэдвффекткой 0,0" .. ......................................

ов---—-

зЯ =51§|1 н

0.4 — ■ --ГШ -—■ - МЧ

? I I I

Высокая точность Повышенная Нормальная точность точность

Рис.7. Вероятность бездефектной сварки для различной точности проката

Зависимость вероятности бездефектной сварки (рис.7) со скоростью у=0.5см/с при отклонениях толщины листового проката говорит о высокой вероятности отклонений проплавления свыше допустимых значений при низкой точности проката и малой толщине листа.

Сварка листового металла при нормированных отклонениях толщины листа имеет повышенную вероятность образования непроваров или прожогов при малой толщине заготовок. Поэтому в процессе серийного производства необходимо предусмотреть мониторинг толщины металла. При этом оптимизации процессов автоматической сварки в условиях возмущений может быть

использован критерий чувствительности к возмущению.

8

¡¡МДЧ

скорость соарки 7ми/с 5иц/с Зии/с 7ии/с 5ии/с Зии/с 7ми/с 5ии/с Зии/с толщина металла 2 ии | Зии I 4ии

отклонение толщины мзксниальныо

7ии/с 5ии/с Зии/с 7ии/с 5ии/с Зии/с 7ии/е 5ии/с Зии/с 2 ии I Эии I 4ии

иинииальныа

Рис.8. Чувствительность глубины провара к отклонению толщины металла

Гистограммы (рис.8) указывают на повышение чувствительности глубины к отклонению толщины металла при увеличении скорости сварки, уменьшении толщины металла. Таким образом, разумными будут рекомендации по снижению скорости сварки и устранению возможности уменьшения толщины металла, т.е. расчет режима требуется выполнить с учетом минимально возможной толщины.

При исследовании влияния изменений теплофизических характеристик металла, принимали отклонения температуропроводности стали а=0.08 см2/с величиной 10% в партии деталей и выполнили расчет отклонения глубины провара металла. Исследования показали, что на проплавление в большей степени влияет: уменьшение температуропроводности, толщины метала, скорости сварки.

Для исследования влияния на глубину проплавления металла изменения длины и формы дуги, обусловленное образованием «короны», принимали во внимание данные по сосредоточенности теплового потока в функциях угла заточки и диаметра притупления. Отклонение глубины провара исследованном случае может достигать 30%.

Проведенные исследования показали, что для повышения эффективности анализа систем автоматического регулирования и управления процессом сварки тонколистового металла следует определять значения и интервалы изменения нерегулируемых в течение сварки параметров, а затем корректи-

ровать режимы в зависимости от их состояния. Для этого предложена методика учета нерегулируемых возмущений.

Таким образом, удалось изучить влияние и предложить методику учета ранее лишь упоминаемых в литературе данных.

В пятой главе выполнили расчет технологических параметров сварки на основе математической модели, что позволяет сократить время работы технолога сварочного производства по проведению оптимизации процессов с позиций: повышение производительности, снижение издержек производства, повышения качества и структурных характеристик сварных соединений. Были проведены исследования и определены зависимости:

1.Эффективной мощности от толщины пластины при этом изменяли плотность осевого теплового потока от 2000 до 4000Вт/см2, а также требуемые глубины провара от 60% до 100%;

2.Эффективной мощности от скорости сварки;

3.Удельной энергии сварки от скорости;

4.Равного влияния мощности и скорости на глубины проплавления при различном относительном проваре (№5=0.1, 0.5, 0.9) и изменении плотности осевого теплового потока;

5.Погонной энергии в функции скорости сварки;

6.Интегральной мощности от скорости сварки.

Выбор скорости сварки очень важен с точки зрения оптимизации структурных превращений, сварочных деформаций и других определяющих факторов сварочного процесса.

Рис.9. Погонная энергия сварки высоколегированной стали 8=3мм, Ь/5=1, а=0.05см2/с Зависимости (рис.9) представляют существенный интерес. Значительные затраты энергии при низких скоростях сварки связаны с потерями мощности в металле поэтому, скорость сварки следует выбирать вблизи экстремума функции погонной энергии.

Дли снижения трудоемкости анализа действующих возмущений при решении задач анализа режимов и прогнозирования качества сварки, проектирования режимов сварки, задачи управления режимом сварки предложены алгоритм и методика (рис.10) расчета процессов автоматической сварки. Их

применение позволяет рассчитать влияние возмущений и выдвинуть требования к допускам проплава и точности стабилизации параметров процесса.

Анализ точности поддержания режима сварочным оборудованием и размерной точности шва следует выполнять в плоскости q, V. Построение линий равного влияния параметров осей на размеры ванны определяет пространство допустимых статических изменений мощности и скорости сварки. Если точность поддержания режима сварки оборудованием выше допустимой то образуется область, для которой следует проверять динамическую точность на основе данных не только об амплитуде, но и о длительности, характере возмущений. Такой анализ позволяет объективно выбрать или выполнить настройку оборудования автоматической сварки.

Рис.10. Методика расчета процессов автоматической сварки в условиях действия возмущений Примером использования данной методики служат расчеты режимов сварки, оптимальных с позиций реакции шва на возмущения по току и скоро-

ста сварки, расчеты отклонений размеров шва по заданной точности поддержания тока и источнике питания и скорости в сварочном автомате.

Основы данной методики легли в основу курса лабораторных работ, которые позволяют студентам самостоятельно разобраться в параметрах распределенных теплоисточников, эффективности режимов, характеристиках сварочной ванны и воздействии на них возмущений. Результаты работы были внедрены на АО «АВТОВАЗ» для расчета режимов ремонтной аргонодуго-вой сварки с рафинирующими флюсами изношенных пресс-форм.

Основные выводы и результаты работы:

1. Для расчета размеров сварочной ванны с учетом действующих возмущений при сварке тонколистовых материалов без разделки кромок наиболее подходит схема нормально кругового источника тепла на поверхности плоского слоя. Математическое моделирование условий сварки следует проводить с помощью предложенного метода приведения теплофизических параметров по характерным точкам термических циклов сварки в процессе теп-лонасыщения. Это обеспечивает приемлемую для инженерных расчетов точность определения размеров шва и исследования переходных процессов в широком диапазоне условий сварки при минимальном объеме контрольных экспериментов.

2. Переходные процессы для размеров сварочной ванны и шва при действии возмущений по мощности источника и скорости сварки целесообразно изучать с помощью предложенного подхода к моделированию, заключающегося во введении после достижения температурным полем установившегося состояния дополнительных источников тепла, имитирующих действие возмущений. Это позволяет по размерам сварочной ванны определить коэффициенты передачи и постоянные времени для глубины провара, ширины лицевой части и корня шва.

3. Задачи расчета статических и динамических характеристик размеров сварочной ванны, точности размеров шва, режимов сварки, адаптации математической модели, анализа действия возмущений, эффективно решаются с помощью разработанного инженерного программного комплекса «л-АСП» в среде МаШсаё с применением гипотезы (допущения) о постоянстве осевого теплового потока.

4. При возмущениях мощности теплоисточника и заданном уровне глубины провара постоянная времени уменьшается с увеличением скорости сварки. Коэффициенты передачи существенно выше при положительных отклонениях мощности, поэтому требования к точности поддержания режимов сварки следует определять по положительным отклонениям мощности и отрицательным отклонениям скорости сварки. Постоянные времени возрастают при одинаковом уровне провара с увеличением энергозатрат процесса сварки.

5. Требования к точности поддержания эффективной мощности и скорости сварки примерно одинаковы. При расчете допустимых отклонений необходимо исходить из возможности их неблагоприятного сочетания. Отклоне-

ние глубины провара при совместном действии возмущений примерно в 2 раза больше, чем от каждого из возмущений. Поэтому требуется расчетная стабилизация скорости сварки и мощности теплоисточника.

6. Нерегулируемые в процессе сварки параметры (отклонения толщины проката, температуры деталей, геометрии электрода, температуропроводности металла) приводят к 50% и более изменению размеров сварного шва. Снижение этого эффекта обеспечивали путем корректировки режимов сварки по результатам анализа отклонений размеров шва от действия нерегулируемых параметров.

7. На основании исследований разработаны и внедрены на ОАО «АВТОВАЗ» режимы сварки по слою флюса с заданными параметрами про-плавления и создан комплекс из 3-х лабораторных работ по дисциплине «Автоматизация сварочных процессов» для студентов специальности 12 05 00.

Основные результаты работы представлены в публикациях:

1. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Методика исследования переходных процессов проплавления металла при действии возмущений./ СВАРКА И КОНТРОЛЬ - 2004. Всероссийская конференция, посвященная 150-летию со дня рождения Н.Г.Славянова. Сб.докпадов.Том2. Пермь 2004, С.237-243.

2. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Математическое моделирование проплавления металла при сварке./ СВАРКА И КОНТРОЛЬ - 2004. Всероссийская конференция, посвященная 150-летию со дня рождения Н.Г.Славянова. Сб.докладов. Том 2. Пермь 2004, С.273-278.

3. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Исследование влияния возмущений по скорости сварки на отклонение сварочного режима и постоянную времени проплавления/ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сборник трудов В 5т. Тольятти: ТГУ, 2004. Т.З. С.68-74.

4. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Возможности управления начальным про-плавлением при сварке/ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сборник трудов В 5т. Тольятти: ТГУ, 2004. Т.З. С.74-77.

5. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Исследование проплавления металла в периоды теплонасыщения и переходных процессов/ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сборник трудов В 5т. Тольятти: ТГУ, 2004. Т.З. С. 77-83.

6. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Изменение длины сварочной ванны в периоды теплонасыщения и переходных процессов/ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Сборник трудов В 5т. Тольятти: ТГУ, 2004. Т.З. С.83-88.

7. Сидоров В.П., Ковтунов А.И., Семистенов Д.А., Новский И.В. Многоканальный прибор контроля температуры/ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Труды Всероссийской научно-технической конференции, Тольятти: ТГУ, 2004, С.97-98.

8. Ковтунов А.И., Семистенов Д.А., Новский И.В. Универсальный прибор управления шаговым двигателем./ Современные тенденции развития автомобилестроения в России: Труды Всероссийской научно-технической конференции Тольятти: ТГУ, 2004, С.99-101.

9. Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Влияние неконтролируемых параметров на глубину провара при сварке/ Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: Труды Всероссийской, с международным участием, научно технической конференции, посвященной 90-летию А.Н.Резникова, Тольятти: ТГУ, 2005, С.141-144.

Ю.Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Выбор модели источника нагрева при сварке электрозаклепками сжатой трехфазной дугой/ Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: Труды Всероссийской, с международным участием, научно технической конференции, посвященной 90-летию А.НРезникова, Тольятти: ТГУ, 2005, С.334-337.

П.Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Расчет сварочной ванны в среде MathCAD/ Сборник тезисов межвузовской конференции по научному программному обеспечению «Практика применения научного программного обеспечения в образовании и научных исследованиях», Санкт-Петербург, 2005, С.32

12.Сидоров В.П., Семистенов Д.А. Влияние отклонения толщины тонколистового металла на провар// Сварка в Сибири, 2005, №1, С.51-53.

СТАБИЛЬНОСТЬ ПРОПЛАВЛЕНИЯ СТЫКОВЫХ ШВОВ ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ В ПРОЦЕССЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ

РЫБ Русский фонд

10824

СЕМИСТЕНОВ Денис Александрович

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 24.10.2005г. Формат Бумаги 60x84/16 Печать оперативная. Печ.л. 1,0. Тираж 120 экз. .

Тольятгинский государственный университет i 445667, Самарская обл, г.Тольятти, ул.Белорусская, 14

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СВАРОЧНАЯ ВАННА КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1 Инженерные проблемы автоматической сварки

1.2 Структурные схемы управления

1.3 Методы-определения размеров сварочной ванны

Глава II. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

2.1 Математическая модель и ее программное обеспечение

2.2 Методика определения параметров математической модели

2.3 Апробация методики моделирования

Глава III. ПОСТОЯННЫЕ ВРЕМЕНИ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

3.1 Методы определения параметров передаточной функции сварочной ванны

3.2 Общие закономерности переходных процессов в сварочной ванне при действии возмущений

3.3 Режимы прогрева и неполного провара металла

3.4 Режим полного провара

Глава- IV. ВЛИЯНИЕ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАЗМЕРЫ

СВАРОЧНОЙ ВАННЫ

4.1 Отклонения по толщине листа

4.2 Отклонения по начальной температуре металла

4.3 Отклонения по физическим характеристикам металла

4.4 Изменения геометрии вольфрамового электрода

4.5 Методика учета нерегулируемых параметров

Глава V. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ И АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ОБОРУДОВАНИЮ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

5.1 Технологическая эффективность сварки

5.2 Проектирование процессов автоматической дуговой сварки

5.3 Анализ требований к точности поддержания режима сварочным оборудованием

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Автоматическая сварка плавлением элементов из тонколистовых металлов широко применяется при производстве различных сварных конструкций. Качество таких соединений во многом определяется стабильностью геометрических размеров шва. Поэтому первым и важным видом контроля качества сварного соединения является визуально-измерительный контроль, оценивающий геометрические размеры шва и их отклонения. Следует отметить, что научно обоснованных требований к размерам, и особенно допускам сварных швов, до сих пор не выдвигалось. Они являются результатом длительной практической и экспериментальной деятельности, что было обоснованно в период их создания, но требует переосмысления в период интенсивного развития и расширения возможностей методов математического моделирования.

Основной причиной нестабильности геометрических размеров сварных швов является наличие различных возмущений, которые наиболее значимо проявляются при сварке тонколистового металла. Особенно остро вопрос обеспечения требуемого качества формирования шва возникает при повышении производительности сварки. Учет действующих возмущений выполняют путем расчета структурных схем управления, в которых наименее исследованным звеном является сварочная ванна. Экспериментальное определение параметров передаточной функции сварочной ванны зачастую оказывается трудоемким и неэффективным.

В этой ситуации целесообразно применение математического моделирования действия возмущений, что позволит изучить реакцию сварочной ванны, и, следовательно, определить размерную точность шва и требования к стабилизации параметров процесса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение качества сварных соединений путем стабилизации размеров проплавления с учетом действия технологических возмущений при автоматической сварке.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Для расчета размеров сварочной ванны с учетом действующих возмущений при сварке тонколистовых материалов без разделки кромок наиболее подходит схема нормально кругового источника тепла на поверхности плоского слоя. Математическое моделирование условий сварки следует проводить с помощью предложенного метода приведения теплофизических параметров по характерным точкам термических циклов сварки в процессе теплонасьпце-ния. Это обеспечивает приемлемую для инженерных расчетов точность определения размеров шва и исследования переходных процессов в широком диапазоне условий сварки при минимальном объеме контрольных экспериментов.

2. Переходные процессы для размеров сварочной ванны и шва при действии возмущений по мощности источника и скорости сварки целесообразно изучать с помощью предложенного подхода к моделированию, заключающегося во введении после достижения температурным полем установившегося состояния дополнительных источников тепла, имитирующих действие возмущений. Это позволяет по размерам сварочной ванны определить коэффициенты передачи и постоянные времени для глубины провара, ширины лицевой части и корня шва.

3. Задачи расчета статических и динамических характеристик размеров сварочной ванны, точности размеров шва, режимов сварки, адаптации математической модели, анализа действия возмущений, эффективно решаются с помощью разработанного инженерного программного комплекса «л-АСП» в среде Ма^сас! с применением гипотезы (допущения) о постоянстве осевого теплового потока.

4. При возмущениях мощности теплоисточника и заданном уровне глубины провара постоянная времени уменьшается с увеличением скорости сварки. Коэффициенты передачи существенно выше при положительных отклонениях мощности, поэтому требования к точности поддержания режимов сварки следует определять по положительным отклонениям мощности и отрицательным отклонениям скорости сварки. Постоянные времени возрастают при одинаковом уровне провара с увеличением энергозатрат процесса сварки.

5. Требования к точности поддержания эффективной мощности и скорости сварки примерно одинаковы. При расчете допустимых отклонений необходимо исходить из возможности их неблагоприятного сочетания. Отклонение глубины провара при совместном действии возмущений примерно в 2 раза больше, чем от каждого из возмущений. Поэтому требуется расчетная стабилизация скорости сварки и мощности теплоисточника.

6. Нерегулируемые в процессе сварки параметры (отклонения толщины проката, температуры деталей, геометрии электрода, температуропроводности металла) приводят к 50% и более изменению размеров сварного шва. Снижение этого эффекта обеспечивали путем корректировки режимов сварки по результатам анализа отклонений размеров шва от действия нерегулируемых параметров .

7. На основании исследований разработаны и внедрены на ОАО «АВТОВАЗ» режимы сварки по слою флюса с заданными параметрами проплавления и создан комплекс из 3-х лабораторных работ по дисциплине «Автоматизация сварочных процессов» для студентов специальности 12 05 00.

1. Автомат для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом АДСВ-6 с системами слежения. Паспорт РПО «Элек

2. Ш тромеханика», 1985г., 34с.3 . Автоматизация сварочных процессов/Под ред.В.К.Лебедева, В.П.Черныша.- К.: Вища шк., Головное изд-во, 1986.-296с.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- 2-е изд., перераб. И доп.- М.:Наука, 1976.- 280с.

4. Архипова Е.В. Повышение эффективности наплавки бронзы на сталь открытой дугой./ Автореферат диссертации насоискание ученой степени кандидата технических наук.1. Челябинск 2005.

5. Акулов А.И., Бельчук Г.А. и Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. Учебник для студентов вузов. М., «Машиностроение», 1977. 432с. с ил.

6. Алекин JI.E. Инерционность расплавления электродной проволоки и проплавления металла изделия при автоматической сварке под флюсом. Автоматическая сварка, 1963, №10, с.1-7.

7. Щ' 8. Алекин Л.Е. К вопросу о разработке технических условийна проектирование установок для механизированной дуговой сварки Известия вузов. Машиностроение, 1971, №1, с.159-162.

8. Алекин JI.E. Методика расчета отклонений содержания легирующих элементов в шве по технологическим критериям качества регулирования. Передовая технология в производстве сварных конструкций. Пермь, 1968, с.99-107.

9. Алекин JI.E. и др. Определение вольтамперных характеристик маломощной сварочной дуги// Автоматическая сварка, 1965, №9, с.5-7.

10. Антонец Д.П., Псарас Г.Г. Экспериментальное определение веса, формы и размеров сварочной ванны// Сварочное производство. 1970. №5.

11. Бадьянов Б.Н., Елизаров A.A., Колупаев Ю.Ф. Управление процессом сварки в режиме реального времени// Сварка на рубеже веков: Тезисы докладов научно-технической конференции. 20-21 января 2003. М. : Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана. - 2002. С. 30.

12. Березовский Б.М., Стихин В.А. Расчет параметров распределения теплового потока поверхностной сварочной дуги.- Сварочное производство, 1980, №2, с.1-4.

13. Березовский Б.М. Термический КПД процесса проплавления металла поверхностной сварочной дугой.- Автоматическая сварка, 1979, №10, с.18-21.

14. Браткова О.Н. Источники питания сварочной дуги: Учебник.- М.: Высшая школа, 1982.- 182с., ил.

15. Букаров В. А. Разработка моделей управления дуговой сваркой в защитных газах./ Сварочное производство, 1997, №2, с.13-17.

16. Гао X., Ву JI., Донг X. Исследование механизма проплавления при двухсторонней сварке ТИГ// Автоматическая сварка, Октябрь-Ноябрь 2003, с.77-81.

17. Гладков Э.А. Автоматическое управление процессом дуговой сварки неплавящимся электродом/ Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва. 1977г.

18. Гладков Э.А. Автоматизация сварочных процессов./ Учебное пособие Часть II. Москва 1976, 68с.

19. Горбач В.Д. Основы программно-управляемой технологи электродуговой сварки плавящимся электродом судовых корпусных конструкций./ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Питербург, 2001.

20. ГОСТ 103-76. Полоса стальная горячекатаная. Сортамент .

21. ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

22. ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент .

23. Демянцевич В.П., Сосин H.A. Некоторые пути повышения эффективности плазменной дуги.- Сварочное производство, 1974, №8, с.20-21.

24. Денисов П.В., Мирлин Г.А. Расчет температуры нагрева тонколистового металла нормально распределенным источником при точечной сварке импульсной дугой// Сварочное производство. 1974. №1. - С. 3-6.

25. Дилигенский Н.В., Камаев Ю.П. Методы и технические средства исследования идентификации объектов с распределенными параметрами.- Куйбышев: КИтИ, 1977.- 7 9с.

26. Дилигенский Н.В. Оптимизация теплоэнергетических характеристик аргонно-дуговой сварки стальных кабельных оболочек (отчет).- Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева, 1977.- 128с.

27. Дилтай У., Штайн JT., Весте К., Райх Ф. Состояние и перспективы применения высокоэффективных сварочных технологий// Автоматическая сварка, Октябрь-Ноябрь 2003, с.151-157.

28. Ельцов A.B. Разработка методики проектирования технологических процессов дуговой сварки алюминиевых сплавов комбинированными импульсами тока. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 2004.

29. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. Физико-химические закономерности. «Машиностроение», 1973, 448с.

30. Ерохин A.A., Букаров В.А., Ищенко Ю.С. Влияние геометрии вольфрамового катода на некоторые характеристики сварочной дуги и проплавления металла// Сварочное производство. 1971. №12. - С. 17-19.

31. Ерохин A.A., Кубланов В. Я. Расчет массы ванны при сварке плавящимся электродом// Научно-техническая информация

32. Журавлев В.Н., Николаева О. И. Машиностроительные стали: Справочник.- 4-е изд., перераб. и доп.- М. : Машиностроение, 1992.- 480с.: ил.

33. Ильенко H.A. О динамике регулирования при аргоноду-говой сварке на весу тонколистовой стали.// Сварочное производство, 1961, №4, с.13-14.

34. Ильенко H.A. Методика определения постоянной времени проплавления металла. Передовая технология в производстве сварных конструкций. Пермь, 1968, с.76-82.

35. Ищенко Ю.С., Гречишкин В.И. Оценка веса сварочной ванны и геометрических размеров зоны проплавления// Автоматическая сварка. 1966. №11.

36. Калев Л.Ц., Желев А., Стойнов Ц.Т. О некоторых особенностях расчета плоской схемы кристаллизации металла шва.- Автоматическая сварка, 1973, №2, с.8-11.

37. Каспаржак Г.М., Щитова В.М. Структурная классификация и сравнительный анализ систем автоматического регулирования процесса дуговой сварки. Труды секции электросварки АН СССР. М., Академиздат, 1953, Вып.1. с. 3157 .

38. Ковалев И.М., Рыбаков A.C., Исаков A.C. и др. Дуговая сварка кабельных оболочек в поперечном магнитном поле// Сварочное производство, 1977, №11, с.37-38.

39. Коваленко И.Н., Филиппова A.A. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб.пособие.- 2-е изд., пе-рераб. и доп.- М.: Высш.школа, 1982.- 256с., ил.

40. Коган М.Г., Крюковский В.Н. Форма и размеры ванны жидкого металла при сварке// Физика и химия обработки материалов. 1986. №4. С.76-82.

41. Лапин И.Е., Коссович В.А. Неплавящиеся электроды для дуговой сварки: Монография/ ВолгГТУ.- Волгоград, 2001.-190с.

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

43. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов./ Учебник для вузов.- М. : «Металлургия», 1980. 32 0с.

44. Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов. М., «Машиностроение», 1973, 128с.

45. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. Учебное пособие для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». М.: Машиностроение, 1982. - 302с., ил.

46. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов/ Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А.- 3-е изд., перераб. и доп.- М. : «МИСИС», 1999.- 416с.

47. Микаелян В. Г. Определение статических характеристик дуги при автоматической сварке алюминия по флюсу. -Сварочное производство, 1964, №12, с.17-20.

48. Милютин B.C., Шанчуров С.М. Источники питания для сварки: Учебное пособие: Свердловск: изд.УПИ им.С.М.Кирова, 1987.-112с.

49. Медведев А.Ю. Повышение стойкости вольфрамового активированного стержневого катода при аргонодуговой сварке./ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тольятти, 2003.

50. Немченко В.И. Энергогеометрические характеристики теплового воздействия дуговых источников и оптимизация процессов высокоскоростной сварки./ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Куйбышев. 1984. 243с.

51. Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие/ Под ред. В.В.Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1986.-65бс: ил.

52. Оботуров В.И., Кудрявцев М.А. Методика определения веса и геометрических размеров сварочной ванны при сварке легких сплавов// Сварочное производство. 1969. №4 .

53. Основы управления технологическими процессами// Учебник для ВУЗов под ред Н.С.Райбмана. М.:Наука, 1978. 430с.

54. Патон Б.Е., Лебедев В.К. Электрооборудование для дуговой и шлаковой сварки. М.: Машиностроение, 1966,359с.

55. Панков В.В. Модели и методы оптимизации дуговых способов сварки в разделки различной формы. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990.- 35с.

56. Петров A.B., Бирман У.И. Метод исследования кристаллизации металла при импульсно-дуговой сварке// Сварочное производство. 1967. №10.

57. Подола Н.В., Сахно Н.М. Автоматизированная система для научных исследований процесса дуговой сварки плавящимся электродом на базе персонального компьютера// Сварочное производство.- 1989, №9, С.21.24.

58. Попков A.M. Расчет параметров режима дуговой сварки стыковых соединений по заданным геометрическим параметрам швов. Сварочное производство, 2003, №9, с.33-35.

59. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: «Наука», 1978

60. Попов Л.М., Анкудинов В.А. О постоянной времени про-плавления металла шва// Свариваемость и технология сварки цветных металлов и специальных сплавов: Сборник научных трудов №164. Редакционно-издательский отдел ППИ. Пермь 1975, С. 123-126.

61. Потехин В.П. Разработка моделей теплового и силового воздействия электрической дуги на металл при сварке не-плавящимся электродом/ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тольятти 1987.

62. Прохоров H.H. Физические процессы в металлах при сварке: Т.1 Элементы физик в процессе кристаллизации.-М.:Металлургия, 1968г, 695с

63. Розаренов Д.Н. Оборудование для электрической сварки плавлением: Учебное пособие для учащихся машиностроительных техникумов.- М.¡Машиностроение, 1987.- 208с.: ил.

64. Рыкалин H.H., Бекетов А.И. Расчет термического цикла-околошовной- зоны-по очертанию плоской сварочной ванны.

65. Сварочное производство, 1967, №9, с.22-25.

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

67. Рыкалин H.H. Расчёты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951.- 296 с.

68. Сараев Ю.Н., Кректулева P.A., Косяков В.А. Математическое моделирование технологических процессов импульсной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом./ Сварочное производство, 1997, №4, с.2-4.

69. Сварка в машиностроении: Справочник. В 4-х т./ Ред-кол.: Г.А.Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1979 - Т.4/ Под ред. Д.Н.Зорина. 1979. 512с., ил.

70. Сварка и резка материалов: Учебное пособие/ М.Д.Банов, Ю.В.Казаков, М.Г.Козулин и др.; Под ред. Ю.В.Казакова.- М. : Издательский центр «Академия», 2002.- 400с.

71. Селяненков В.Н. Исследование силовых характеристик сварочной дуги и разработка методов и средств из измерения: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Свердловск, 1979. -25с.

72. Сидоров В.П., Абросимов С.М. Температурное поле в пластине при действии неподвижного поверхностного нормально-кругового источника// Тез. докл. научно-техн. конф. "Математические методы и САПР в сварочном производстве" Свердловск, 1990 г. С. 51.

73. Сидоров. В.П., Абросимов С.М., Куркин И.П. Расчёт параметров напряжения сжатой (плазменной) трёхфазной дуги// Сварочное производство. 1991. № 11. С. 35-37.

74. Сидоров В. П. Научные основы проектирования технологических процессов и оборудования для обработки алюминиевых сплавов трехфазной сжатой дугой./ Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Тольятти 1999. 250с.

75. Сидоров В.П. Математическое моделирование проплавления металла при наплавке шва на массивное тело: Методические указания к учебно-исследовательской работе.-Тольятти: ТолПИ, 1992.

76. Славин Г.А., Хорошева В.В. Условия формирования структуры металла шва при сварке тонколистовых жаропрочных материалов.- Сварочное производство, 1979, №10, с.4-7.

77. Столбов В.И., Масаков В. В. Образование прожога при сварке плавлением тонких листов.- Сварочное производство, 1977, №10, с.20-22.

78. Столбов В.И., Потехин В.П. Модель нагрева поверхности сварочной дугой.- Автоматическая сварка, 1979, №12, с.10-12.

79. Судник В.А., Ерофеев В.А., Иванов A.B. Создание и внедрение компьютерных технологий прогнозирования формирования шва при дуговой сварке./ Сварочное производство. 1997. №11. С.40-45.

80. Судник В.А., Рыбаков A.C. Критерии и пределы упрощения теоретических компьютерных моделей аргонодуговой сварки тонколистовых соединений./ Компьютерные модели технологии сварки: Сборник научных трудов. Тула: ТулПИ, 1990.- 136с.

81. Такано Г., Камо К. Полная автоматизация сварки сосудов и труб// Автоматическая сварка, Октябрь-Ноябрь 2003, с.138-144.

82. Теория автоматического управления: Учеб. Для машино-строит. спец. вузов/ В.Н.Брюханов, М.Г.Колосов, С.П.Протопопов и др.; Под ред. Ю.М.Соломенцева.- 4-е изд., стер.- М.: Высш. шк.; 2003.- 268с: ил.

83. Теория автоматического управления. Под ред.Нетушина A.B., М,: «Высшая школа», 1978

84. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов по специальности «Оборудование и технология сварочного производства»/ Волченко В.Н., Ямпольский В.М., Винокуров В.А. и др.; Под редакцией В.В.Фролова.- Высш.шк., 1988. 559с.:ил.

85. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования: Учебное пособие для втузов.-М.: Машиностроение, 1989.- 752е.: ил.

86. Труды секции электросварки АН СССР. М. , Академиздат, 1953, Вып I. 140с.

87. Углов A.A., Кокора А.Н. Теплофизические явления при обработке материалов лучом лазера (обзор).- Квантовая электроника, 1977, №4, с.1189-1202.

88. Цепенев P.A. Автоматизация сварочных процессов/ Учебное пособие. Тольятти, 1990, 106с.

89. Цепенев P.A. Основы научных исследований и техника эксперимента: Методические указания к изучению курса.-Тольятти: ТолПИ, 1994.

90. Цибулькин Г. А. Построение математических моделей в задачах адаптивного управления дуговой сваркой./ Автоматическая сварка, 1994, №1, с.24-27.

91. Чернышов В.К., Глазман С.М., Никонов И.П. Определение оптимальных размеров продольных швов труб, подвергаемых холодной деформации.- Сварочное производство, 1979, №11, с.23-25.

92. Шоек П.А. Исследование баланса энергии на аноде сильноточных дуг, горящих в атмосфере аргона// Современные проблемы теплообмена. М.; Л.: Энергия, 1966. - С. 110-139.

93. Hirschmann F. Automatic random shape arc welding used X, Y and rotation control// Welding and metal fabrication.- 1969.- №5.- p.208-209.

94. Jackson C. The science of ARC welding// Welding journal.- I960.- №4.- p.147-158.

95. Расчет мощности источника тепла для заданной ширины провара1Ъг V е V

96. Л)Г до^о г<-0 г <-95 q <- 1000 ад 1000 wh¡le с1д > 1 у1 <-0к2.Цсу-(4-л-а)1.51. К<-ц0п = -5г-2-п-8)2Дх-у-М.У4аЛ + 4а-(1о+^