ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗЕЙ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

  • Аль-Шамки Амир Абдулкадим Оуда
  • А.Ф. Шепелев
  • В.И. Финаев
  • Е.В. Заргарян ЮФУ
Ключевые слова: плазменная сварка, защитный газ, параметры, эксперимент, плазменная дуга, зондирование, управление, статистические данные.

Аннотация

Цель данной работы состоит в исследовании особенностей процесса плазменной сварки для анализа существования связей параметров процесса. Поставлена цель исследований позволит получить статистические данные для установления зависимостей между основными параметрами плазменной сварки. Знание этих зависимостей необходимо для синтеза гибридного регулятора для системы автоматического управления процессом плазменной сварки. Нечеткий компонент гибридного регулятора может быть создан на основе формализации знаний экспертов. Знания экспертов будет получены на основе исследования зависимостей между основными параметрами плазменной сварки. Для достижения поставленной цели проведены эксперименты и получены зависимости в виде связи силы тока и теплосодержания присадочного и основного металла, а также выполнено исследование зависимости эффективного коэффициента полезного действия источника питания от режима плазменной сварки. Выполнен краткий аналитический обзор известных работ. Результаты анализа показала, что актуальным направлением развития систем управления процессами сварки является применение гибридных регуляторов, как симбиоза классического регулятора, создаваемого с применением методов теории автоматического управления и нечеткого регулятора на основе формализации знаний экспертов. Для исследования связи силы тока и теплосодержания присадочного и основного металла определены параметры режима плазменной сварки в виде тока, длины дуги, диаметра проволоки. Для проведения опытов применена установка для проведения калориметрирования. В результате проводимых опытов было исследовано влияние силы тока плазменной дуги, диаметра присадочной проволоки, диаметра сопла, расстояния от проволоки до изделия, угла ввода проволоки в плазму и точки плавления. Исследовано теплосодержание основного металла и металла шва. В результате опытов получена средняя температура ванны при сварке без присадочной проволоки для разных скоростей сварки. Применив калориметр с «сухим» сосудом в установке для плазменной сварки в СО2 с присадочной проволокой, оценена эффективность КПД источника питания.

Литература

1. А.А.О. Аль-Шамки, А.Ф. Шепелев, В.И. Финаев Особенности плавления присадочного и основного металла при плазменной сварке в аспекте создания систем автоматического управления / Инженерный вестник Дона, № 1, 2019. [Электронный ресурс]: Режим доступа: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5633
2. Финаев В.И., Игнатьев В.В. Системы управления на основе объединения классической и нечеткой моделей объекта. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. – 156 с.
3. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – Изд. 4-е, перераб. и доп. – СПб, Изд-во «Профессия», 2003. – 752 с.
4. Коберси И.С., Белоглазов Д.А., Финаев В.И. Разработка регулятора для управления формализованными объектами/ Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2011. № 2 (83). С. 122-125.
5. C. S. WuL. Wang, W. J. Ren, X. Y. Zhang. Plasma arc welding: Process, sensing, control and modeling / Journal of Manufacturing Processes.Volume 16, Issue 1, January 2014. – P. 74 – 85.
6. Benjamin Das, N. Yadaiah, Rupshree Ozah, Sohini Chowdhury, Arpan Kumar Mondal, M. Muralidhar. A Perspective Review on Estimation of Keyhole Profile during Plasma Arc Welding Process / Material today: proceedings. V. 5, Issue 2, Part 1, 2018. – PP. 6345 – 6350.
7. Sanatan Choudhury, Abhay Sharma, Uttam Kumar Mohanty, Ryu Kasai, Masaharu Komura, Manabu Tanaka, Tetsuo Suga. Mathematical model of complex weld penetration profile: A case of square AC waveform arc welding / Journal of Manufacturing Processes. Vol. 30, December, 2017. – PP. 483 – 491.
8. Joon Sik Son, Jong-Pyo Lee, Min-Ho Park, Byeong-Ju Jin, Tae-Jong Yun and Ill-Soo Kim. A Study on On-Line Mathematical Model to Control of Bead Width for Arc Welding Process / Procedia Engineering 174 (2017) 68 – 73 // Available online at www.sciencedirect.com
9. Cheng-Yu Wu, Pi-Cheng Tung, Chyun-Chau Fuh. Development of an automatic arc welding system using an adaptive sliding mode control / J Intell Manuf (2010) 21:355–362. DOI 10.1007/s10845-008-0184-3
10. Wen-Hou Chu, Pi-Cheng Tung. Development of an automatic arc welding system using a sliding mode control / International Journal of Machine Tools & Manufacture 45 (2005). – PP. 933–939.
11. Chien-Yi Lee, Pi-Cheng Tung, Wen-Hou Chu. Adaptive fuzzy slilding mode control for an automatic arc welding System / Int J Adv Manuf Technol (2006) 29: 481-489. DOI 10.1007/s00170-005-2539-7
12. Adefemi Adeyemi Adekunle, Olubukola Rebecca Adekunle,, Bayode Julius Olorunfemi and Ogbeide, S.O. Development of Computer Aided Design Software for Expert Systems in Welding / Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences (JETEAS) 7(3): 95- 102. // Scholarlink Research Institute Journals, 2016 (ISSN: 2141-7016) jeteas.scholarlinkresearch.com
13. Jianwei Yuan. Research and Implementation of Artificial Intelligence in Welding Process Design / Chemical Engineering Transactions. Vol. 62, 2017. – PP. 649 – 654.
14. Потапьевский А.Г. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом. Техника и технология будущего: монография / А.Г. Потапьевский, Ю.Н. Сараев, Д.А. Чинахов; Юргинский технологический институт. – Томск: Из-во Томского политехнического ун-та, 2012. – 208с – ISBN 978-5-4387-0171-2
15. Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров. Изд-во Политехнического ун-та. СПб.: 2013. 406 с.
16. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. М.: Машиностроение, 1979. - 231 с.
17. Гарин, Е.Н. Методика исследования плазменной дуги / Е.Н. Гарин // Вестник Красноярского государственного технического университета «Машиностроение». Красноярск. 2005. № 38. С. 74 77.
18. Васильев, К.В. Плазменно-дуговая резка перспективный способ термической резки / К.В. Васильев // Сварочное производство. – 2002, №9. С. 26 28.
19. Пирч И.И., Ерохин А.А., Пугин А.И. Влияние условии плазменнодугового переплава на распределение температуры на поверхности ванны металла / Физика и химия обработки материалов, 1980, №5. С. 53 58.
20. Финаев В.И. Планирование экспериментов и обработка экспериментальных данных: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. 92 с.
21. Ton H. Physical properties of Plasma MIG welding arc. – Journal Physics: D. – Applied Physics, 1975, №8 с. 922- 933.
Опубликован
2019-07-13
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ III. АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ