Диссертация (Разработка методики адаптации технологии автоматической сварки корневого слоя шва кольцевых соединений магистральных трубопроводов), страница 8

Также,варьирование притупления позволяло определить зависимость указанныхкритических возмущений от его номинального значения в стыке.Эксперименты по сварке образцов на постоянном токе выполнялись прииспользовании роботизированной ячейки с роботом Motoman и источникомпитания Q350M SKS. При сварке методом УКП использовался адаптивныйсварочный комплекс ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им.

Н.Э. Баумана» систочником питания ДC400.33УКП в своём составе.Длякаждогоэксперимента1-9подбиралсярежимсварки,обеспечивающий качественное формирование корневого слоя шва длягеометрии сборки в начале образца (Таблица 4, Таблица 5).52Таблица 4.Основные параметры режима сварки на постоянном токеСварочнСкоростьАмплитудаЗадержСкоростьый ток, Асварки, см/мколебаний, ммка, сколебаний, мм/с11463080,34021463080,34031753080,42041753080,42052353080,32062353080,32071463080,34081753080,42092353080,320Таблица 5.Основные параметры режима сварки при сварке методом УКПБазовыйток, АСкоростьСкорость АмплитудаСкоростьколебаний, колебаний,Задержкапроволоки,сварки,намм/смм/смммм/скромке, с154452,54,550254452,54,550352513,04,550452513,04,550559553,64,550,2659553,64,550,2754452,54,550852513,04,550959553,64,550,253Сварка на указанных режимах выполнялась до прерывания процесса ввидупрожога образца, либо до окончания образца.

После сварки, посредством средстввизуально измерительного контроля выполнялся поиск зоны сварногосоединения, находящегося в рамках требований нормативно-техническойдокументации, которая регламентирует ширину и высоту обратного валика иотсутствие дефектов формирования: утяжин, провисов, прожогов, непроваров,несплавлений [1,2].2.2.2. Обработка и анализ полученных результатовВ результате эксперимента были получены критические значениявозмущений зазора и перекоса кромок для фиксированного притупления кромок(Таблица 6).Таблица 6.Установленные критические возмущения перекоса и зазораКритическое возмущениеКритическое возмущениезазора, кр , ммперекоса, кр , ммСварка на постоянном токеПри раскрытииПри сужении0,40,61,20,50,81,40,40,61,2Сварка методом УКП0,50,81,41,10,70,51,20,80,5Первоочередным выводом по результатам экспериментов являлосьсовпадение установленных критических значений изменения зазора в случае егораскрытия и сужения.

Вывод также подтверждает результаты экспериментов,полученные в работе [79].Также,врезультатепроведенияэкспериментовбылиполученыэкспериментальные зависимости критических возмущений зазора и перекоса от54значения притупления разделки. Отличительной особенностью зависимости,является увеличение критического возмущения зазора при увеличениипритупления, и, наоборот, уменьшение критического значения возмущенияКритическое возмущение, ммКритическое возмущение, ммперекоса кромок (Рис. 2.9).Рис. 2.9.Экспериментальные зависимости критических возмущений зазора и перекосакромок от притупления разделкиТакже отметим, более широкий диапазон критических возмущений длясварки методом УКП, что подтверждает выбор именно этого способа длявыполнениядокументации.сварки«позазору»согласнонормативно-технической552.3.Выводы по результатам исследований 2 главыПо результатам выполненных во 2-ой главе исследований влияниягеометрических возмущений на формирование корневого слоя шва можносделать следующие выводы:1.

Установленные в результате измерения и статистической обработкидиапазоны разброса основных геометрических параметров сборки стыка иподготовки кромок позволяют предъявить обоснованные требования кавтоматическому сварочному оборудованию с адаптивным управлением.2. Определены критическое возмущения основных геометрическихпараметров сборки стыка и подготовки кромок, приводящие к выходу корневогослоя шва за пределы допустимой нормативно-технической документациейобласти качества.3. Установлены внутренние взаимосвязи критических возмущений сборкистыка, а именно изменение критических возмущений зазора и перекоса приизменении притупления кромок, что позволяет оптимизировать процессыразработки алгоритмов управления оборудованием, а также обосновать выборноминальных геометрических параметров разделки.4.

Установлено преимущество технологии сварки с управляемым каплепереносом по сравнению со сваркой на постоянном токе56ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ФОРМАЛИЗАЦИИ ЗАКОНОВАДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ КОРНЕВОГОСЛОЯ ШВА И СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСВИЙ3.1.Постановка задачиРанее в работе уже было отмечено, что процесс сварки являетсянелинейным многофакторным процессом, а вопросы формализации законовуправления в системе «геометрия сборки – параметры режима сварки»применительно к корневому слою шва актуальными и нерешёнными.Успешное достижение данной цели основывается на решении несколькихважных задач. К первоочередной задаче относится определение входных ивыходных параметров системы, то есть перечня возмущений и управляющихвоздействий, их характеристик.Применительно к входным параметрам системы, которыми в настоящейработе являются геометрические параметры сборки стыка, во 2 главедиссертациибылиподробнорассмотренывопросы,связанныесихвозмущениями, получены их характеристики, и в частности, диапазоныизменениявходныхпараметров.Такимобразом,рассматриваемой системы является векторявляются притупление правой и левой кромкиперекос кромоквходнымвектором, компонентами которогопил,зазор в корне шва,, диапазоны их изменений известны.Следующей задачей, является установление необходимого перечнякомпонент выходного векторавоздействиясистемы(параметры, которыми являются управляющиережимасварки),обеспечивающиевозможность обеспечения качественного формирования корневого слоя шва приналичии вектора возмущений.57И наконец, ключевой задачей, является поиск взаимосвязи междуивекторами, или их компонентами, что и будет являтьсяформализованными законами управления системы, на основе которых станетвозможным непрерывный синтез вектора3.2.из вектораИсследование процесса формирования корневого слоя шва иуправляющих воздействий в системе «геометрия сборки – сварочноеоборудование»3.2.1.

Методика проведения экспериментального исследованияДля решения задачи поиска компонент вектора управляющих воздействийсистемы «геометрия сборки – сварочное оборудование» на адаптивномсварочном комплексе ФГАУ «НУЦСК при МГТУ им. Н.Э. Баумана» былпроведён эксперимент по сварке корневого слоя шва стыков труб.Эксперимент проходил в несколько этапов.

На первом этапе выполняласьсборка стыков труб диаметром 1220 мм и толщиной стенки 21 мм наспециализированном стенде (Рис.3.1) согласно требованиям нормативно-технической документации.Рис. 3.1.Фотография стенда для проведения экспериментов с установленнымадаптивным сварочным комплексом (ФГАУ "НУЦСК при МГТУ им. Н.Э.Баумана")58Далеевыполнялосьсканированиегеометриисборкилазернымпрофилометром, входящим в состав адаптивного сварочного комплекса. Как и впроведённых ранее исследованиях, геометрия сборки сохранялась с привязкой кугловому положению сенсора на трубе с шагом в 1 градус.

В случае получениязначений основных параметров стыка с установленными ранее интерваламиразброса,выполняласьфиксациягеометриисборкинаравномернорасположенных по стыку прихватках. На следующем этапе проводилосьпрограммирование сварочного комплекса с использованием существующихалгоритмов адаптации, в частности, выполнялась подстройка параметроврежима сварки под изменение зазора в стыке и положения места сварки ирешение задачи наведения центра колебаний горелки на центр стыка. И наконец,на завершающем этапе, выполнялась сварка стыка с использованием встроеннойадаптивной коррекции, при этом, задачей опытного оператора сварочногооборудования являлось подстройка параметров режима сварки в соответствии сосвоими навыками и наблюдением за процессом и обеспечение формированиякорневого слоя согласно требованиям (Рис.

3.2).ОПЕРАТОРОБОРУДОВАНИЯ+УПРАВЛЯЮЩИЕВОЗДЕЙСТВИЯКоординаты центрастыкаPinMУгловоеположениеКонтургеометрическойадаптацииВОЗМУЩЕНИЯGYYXПроцесс сварки корневогослоя швастыкового соединенияRFпP1PnXЦентргорелкиPoutRFлАЛГОРИТМАДАПТИВНОЙКОРРЕКЦИИ*Регистрация и сохранениеданныхсредствами адаптивногосварочного комплексаРегистрация и сохранениеданныхсредствами адаптивногосварочного комплексаСуществующий контур технологической адаптацииРис. 3.2.Обобщённая схема эксперимента59В режиме онлайн, аппаратные средства фиксировали параметры режимасварки, состоящие из суммы корректировок, полученных с помощью алгоритмаадаптивной коррекции и корректировок оператора сварщика, с аналогичнойпривязкой к угловому положению места сварки на трубе.По результатам сварки проводился визуально-измерительный контрольсварных соединений и определение соответствия корневого слоя шватребованиям нормативно-технической документации.3.2.2.