Геометрические параметры сварного шва: Основные геометрические параметры сварного шва

Содержание

Геометрические параметры сварного шва

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 27Следующая ⇒

Стыковой шов. Элементами геометрической формы стыкового шва (рисунок 14) являются: ширина шва — е, выпуклость шва — q , глубина провара — h, толщина шва — с, зазор — b, толщина свариваемого металла — S.

 

Рисунок 14 — Геометрические параметры стыкового шва

Ширина сварного шва — расстояние между видимыми линиями сплавления на лицевой стороне сварного шва при сварке плавлением.

Выпуклость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости.

Глубина проплавления (провара) представляет собой наибольшую глубину расплавления основного металла в сечении шва. Это глубина проплавления свариваемых элементов соединения.

Толщина шва включает выпуклость сварного шва q и глубину проплавления (с = q + h).

Зазор — расстояние между торцами свариваемых элементов. Устанавливается в зависимости от толщины свариваемого металла и составляет 0-5 мм (большой размер для толстого металла).

Характеристикой формы шва является коэффициент формы сварного шва Ψш — коэффициент, выражаемый отношением ширины стыкового или углового шва к его толщине. Для стыкового шва оптимальное значение Ψш — от 1,2 до 2 (может изменяться в пределах 0,8-4).

Другой характеристикой формы шва является коэффициент выпуклости сварного шва, который определяют отношением ширины шва к выпуклости шва: Ψш. Коэффициент Ψш не должен превышать 7-10.

Ширина сварного шва и глубина провара зависят от способа и режимов сварки, толщины свариваемых элементов и других факторов.

Угловой шов. Элементами геометрической формы углового шва (рисунок 15) являются: катет шва — k, выпуклость шва — q , расчетная высота шва — р, толщина шва — а.

 

Рисунок 15 — Геометрические параметры углового шва

Катет углового шва — кратчай­шее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверх­ности второй свариваемой части.

Выпуклость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы свар­ного шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости.

Расчетная высота углового шва — длина перпендику­ляра, опущенного из точки максимального проплавления в месте сопряжения спариваемых частей на гипотенузу наибольшего вписанного во внешнюю часть углового шва прямоугольного треугольника.

Толщина углового шва — наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального про­плавления основного металла.

Если шов выполнен вогнутым, то измеряют вогну­тость углового шва. Она определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы углового шва с основным металлом, и поверхнос­тью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости.

В зависимости от параметров сварки и формы подготовки свариваемых кромок деталей доли участия основного и наплав­ленного металлов в формировании шва могут существенно изменяться (рисунок 16).

Коэффициент доли основного металла в металле шва определяют по формуле

K = Fо/(Fо + Fэ),

где Fо — площадь сечения шва, сформированная за счет расплавления основного металла; Fэ — площадь сечения шва, сформированная за счет наплавленного электродного металла.

При изменении доли участия основного и присадочного металлов в формировании шва его состав может изменяться, следовательно, изменяются и его механические, коррозионные и другие свойства.

 

 

Рисунок 16 — Площади сечения расплавленного основного

металла (Fo) и наплавленного (Fэ) электродного металла

Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений для ручной дуговой сварки регламентирует ГОСТ 5264-80.

Обозначения сварных швов

Условные изображения швов сварных соединений. Основные типы, конструктивные элементы, размеры и условные обозначения сварных соединений и швов на чертежах, а также форма и размеры подготовки свариваемых кромок из различных конструкционных материалов, применяемых при дуговой сварке, регламентируются стандартами.

На чертежах сварных изделий применяют условные изображения и обозначения швов, приведенные в ГОСТ 2.312-72.

Шов сварного соединения, независимо от способа сварки, условно изображают: видимый – сплошной основной линией (рисунок 17 а, в), невидимый — штриховой (рисунок 17 г). Видимую одиночную сварную точку, независимо от способа сварки, условно обозначают знаком «+» (рисунок 17 б).

От изображения шва или одиночной точки проводят линию-выноску с односторонней стрелкой, указывающей место расположения шва (см. рисунок 17). Линию-выноску предпочтительно выполнять от изображения видимого шва.


На изображение сечения многопроходного шва допускается наносить контуры отдельных проходов, при этом их необходимо обозначать прописными буквами русского алфавита (рисунок 18 а).

Нестандартные швы (рисунок 18 б) изображают с указанием конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу.

На чертежах поперечных сечений границы шва наносят сплошными основными линиями, а конструктивные элементы кромок в границах шва — сплошными тонкими линиями.

 

 

Рисунок 17 — Изображение сварных швов

а) б)

Рисунок 18 — Изображение сечения многопроходного шва (а) и

нестандартных швов (б)


Читайте также:

Russia War Crimes

В чем еще вам лгут российские политики

Это не война, это только спецоперация

Война — это вооруженный конфликт, цель которого — навязать свою волю: свергнуть правительство, заставить никогда не вступить в НАТО, отобрать часть территории. Обо всем этом открыто заявляет Владимир Путин в каждом своем обращении. Но от того, что он называет войну спецоперацией, меньше людей не гибнет.

Россия хочет только защитить ЛНР и ДНР

Российская армия обстреливает города во всех областях Украины, ракеты выпускали во Львов, Ивано-Франковск, Луцк и другие города на западе Украины.

На карте Украины вы увидите, что Львов, Ивано-Франковск и Луцк — это больше тысячи километров от ЛНР и ДНР. Это другой конец страны.

Это места попадания ракет 25 февраля. За полтора месяца их стало гораздо больше во всей Украине.

Центр Украины тоже пострадал — только первого апреля российские солдаты вышли из Киевской области. Мы не понимаем, как оккупация сел Киевской области и террор местных жителей могли помочь Донбасу.

Мирных жителей это не коснется

Это касается каждого жителя Украины каждый день.

Тысячам семей пришлось бросить родные города. Снаряды попадают в наши жилые дома.

Это был обычный жилой дом в Тростянце, в Сумской области. За сотни километров от так называемых ЛНР и ДНР.

Тысячи мирных людей ранены или погибли. Подсчитать точные цифры сложно — огромное количество тел все еще под завалами Мариуполя или лежат во дворах небольших сел под Киевом.

Российская армия обстреливает пункты гуманитарной помощи и «зеленые коридоры».

Во время эвакуации мирного населения из Ирпеня семья попала под минометные обстрелы — все погибли.

Среди убитых много детей. Под обстрелы уже попадали детские садики и больницы.

Мы вынуждены ночевать на станциях метро, боясь обвалов наших домов. Украинские женщины рожают детей в метро, подвалах и бомбоубежищах, потому что в роддомы тоже стреляют.

Это груднички, которых вместо теплых кроваток приходится размещать в подвалах. С начала войны Украине родилось больше 15 000 детей. Все они еще ни разу в жизни не видели мирного неба.

В Украине — геноцид русскоязычного народа, а Россия его спасает

В нашей компании работают люди из всех частей Украины: больше всего сотрудников из Харькова, есть ребята из Киева, Днепра, Львова, Кропивницкого и других городов. 99% сотрудников до войны разговаривали только на русском языке. Нас никогда и никак не притесняли.

Но теперь именно русскоязычные города, Харьков, Мариуполь, Россия пытается стереть с лица земли.

Это Мариуполь. В подвалах и бомбоубежищах Мариуполя все еще находятся сто тысяч украинцев. К сожалению, мы не знаем, сколько из них сегодня живы

Украинцы сами в себя стреляют

У каждого украинца сейчас есть брат, коллега, друг или сосед в ЗСУ и территориальной обороне. Мы знаем, что происходит на фронте, из первых уст — от своих родных и близких. Никто не станет стрелять в свой дом и свою семью.

Украина во власти нацистов, и их нужно уничтожить

Наш президент — русскоговорящий еврей. На свободных выборах в 2019 году за него проголосовало три четверти населения Украины.

Как у любой власти, у нас есть оппозиция. Но мы не избавляемся от неугодных, убивая их или пришивая им уголовные дела.

У нас нет места диктатуре, и мы показали это всему миру в 2013 году. Мы не боимся говорить вслух, и нам точно не нужна ваша помощь в этом вопросе.

Украинские семьи потеряли полтора миллиона родных, борясь с нацизмом во время Второй мировой. Мы никогда не выберем нацизм, фашизм или национализм как наш путь. И нам не верится, что вы сами можете всерьез так думать.

Это месть за детей Донбасса

Российские СМИ любят рассказывать о кровожадных украинских детоубийцах. Но «распятый мальчик в трусиках» и «мальчик — мишень для ракет ВСУ» — это легенды, придуманные российскими пропагандистами. Нет ни единого доказательства подобным страшилкам, только истории с государственных российских телеканалов.

Однако допустим, что ваши солдаты верят в эти легенды. Тогда у нас все равно появляется вопрос: зачем, мстя за детей Донбасса, они убивают детей Донбасса?

8 апреля солдаты рф выпустили две ракеты в вокзал Краматорска, где четыре тысячи украинцев ждали эвакуационные поезда. Ракетным ударом российские солдаты убили 57 человек, из которых 5 — дети. Еще 16 детей были ранены. Это дети Донбасса.

На одной из ракет остались остатки надписи «за детей».

Сразу после удара российские СМИ сообщили о выполненном задании, но когда стало известно о количестве жертв — передумали и сказали, что у рф даже нет такого оружия.

Это тоже ложь, вот статья в российских СМИ про учения с комплексом Точка-У. Рядом скриншот из видео с военным парадом, на котором видна Точка-У.

Еще один фейк, который пытались распространить в СМИ: «выпущенная по Краматорску ракета принадлежала ВСУ, это подтверждает ее серийный номер». Прочитайте подробное опровержение этой лжи.

Посмотрите на последствия удара. Кому конкретно из этих людей мстили за детей Донбасса?

Методические указания по выполнению лабораторной работы Определение влияния параметров режима сварки на геометрические размеры шва при РДС.


Методические указания

по выполнению лабораторной работы

по профессии Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

на тему: Определение влияния параметров режима сварки

на геометрические размеры шва при РДС.

Разработал: преподаватель специальных дисциплин

высшей категории

Мандрикова Наталья Александровна

Тайшет 2014

Мандрикова Н.А. преподаватель специальных дисциплин высшей категории по профессии «Сварщик (электросварочные и газосварочные работы) ГБПОУ ИО ТПТТ, Определение влияния параметров режима сварки на геометрические размеры шва при РДС: Методические указания по выполнению лабораторной работы по междисциплинарному курсу профессионального модуля ПМ.02 Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях.– МДК 02.01. Оборудование, техника и технология электросварки.

Тайшет 2014г. – 12с.

Методическая разработка представляет интерес для преподавателей и мастеров п/о, воспитателей и др. Содержит методику проведения лабораторной работы, информацию о выборе режима сварки, технике наплавления валиков, порядке выполнения визуального контроля.

Методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии дисциплин технического профиля ГБПОУ ИО ТПТТ (протокол № __ от _____ 2014 года)

Рецензент:

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: выяснить влияние параметров режима дуговой сварки на геометрические параметры сварного шва.

ЗАДАЧИ – проводить визуально – измерительный контроль, правильно подбирать режимы сварки, развивать навыки работы на сварочном оборудовании, правильно организовывать рабочее место.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ:

Реостат балластный РБ – 302

Источник питания ВДМ 1202

Электрододержатель пассатижного типа

Молоток — шлакоотделитель

Пассатижи

Щетка металлическая

Специальный комплект одежды сварщика:

  • куртка брезентовая

  • брюки брезентовые

  • кирзовые сапоги или ботинки без шнуровки спереди

  • головной убор

  • верхонки

  • защитная маска или щиток

Металлические пластины 30*20 , сталь 20, толщиной 5мм.

Электроды МР-3,  4 мм

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВИЗУАЛЬНО – ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ (ВИК):

Общий вид комплекта для проведения ВИК.

Универсальный шаблон сварщика УШС-3. УШС-3 предназначен для измерения контролируемых параметров труб, контроля качества сборки стыков труб, а также для измерения параметров сварного шва при его контроле.

Шаблон для контроля катетов шва УШС-2. УШС-2 предназначен для контроля катетов угловых швов в диапазоне 4-14 мм в соответствии с требованиями СТБ 1133-98.

Универсальный шаблон Красовского УШК-1. Шаблон предназначен для контроля тавровых, нахлесточных и стыковых сварных соединений, а также для измерения зазора между кромками при проведении визуального и измерительного контроля по РД 03-606-03.

Универсальный шаблон сварщика, конструкции В.Э. Ушерова-Маршака, предназначен для измерения скоса кромок при подготовке свариваемых соединений, измерения высоты валика усиления и катета углового шва, а также выпуклости корня шва и измерения зазоров при подготовке деталей к сварке. 

Угольник поверочный. Угольник для проверки и разметки прямых углов контролируемых объектов. Размер 100х160, II класс точности.

Штангенциркуль. Используется для измерений наружных и внутренних размеров, а также глубин контролируемых объектов. Модель ЩЦ-1-125-0.1 диапазон измерений 0-125мм. I класс точности.

Фонарик карманный. Светодиодный фонарик для работы в условиях слабой освещенности. Мощность 0,5 Вт, элемент питания – батарейка АА 1шт. (в комплекте).

Радиусный шаблон это измерительный инструмент, предназначенный для определения радиуса выпуклых или вогнутых поверхностей. Шаблоны выпускаются в виде сдвоенной обоймы стальных пластин, имеющих эталонное значение радиуса кривизны. Измерение производится методом подбора соответствующего щупа путем прикладывания к измеряемой поверхности.

Набор щупов – измерительный инструмент, состоящий из обоймы стальных пластин эталонной толщины. Набор используется для определения зазора между двумя плоскостями и применяется при проведении токарно-фрезерных, слесарных и ремонтных работ.

Лупа с подсветкой. Измерительные лупы используются для визуального контроля и измерений на плоскости. Измерение осуществляется с помощью измерительной шкалы в поле зрения лупы.

Рулетка измерительная – инструмент, выполненный в виде гибкой ленты с нанесенной миллиметровой шкалой и механизмом сматывания. Основное применение рулеток это определение размеров крупногабаритных деталей и разметка на местности. 

Зеркало на ручке. Для визуального осмотра труднодоступных мест.

Маркер по металлу. Универсальный восковый маркер для промышленной маркировки. Цвет желтый или красный, ширина 12 мм, длина 95 мм.

Мел термостойкий. Мелок маркировочный для маркировки нагретой поверхности металлических изделий. Маркировка устойчива к температуре до 2000 °C. Длина мелка 100 мм, сечение 10 мм.

ХОД РАБОТЫ:

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

К основным параметрам режима дуговой сварки относятся:

  • величина, плотность, полярность и род сварочного тока;

  • напряжение дуги;

  • скорость сварки;

  • площадь сечения (диаметр) проволоки (электрода).

Дополнительные параметры:

  • толщина и состав электродного покрытия;

  • вылет сварочной проволоки;

  • положение электрода и изделия при сварке;

  • размер зерен сварочного флюса и его состав.

От этих параметров зависят геометрические параметры сварного шва (рис.1), его форма и размеры, химический состав. На форму и размеры шва также влияет и техника сварки.

а)

S – толщина свариваемого металла;

e – ширина сварного шва;

q – выпуклость стыкового шва (высота усиления) – наибольшая высота (глубина) между поверхностью сварного шва и уровнем расположения поверхности сваренных деталей;

h – глубина провара (глубина проплавления) – наибольшая глубина расплавления основного металла;

t – толщина шва, t = q+h;

b – зазор.

б)

k – катет углового шва – кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых деталей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой детали;

q – выпуклость шва;

p – расчетная высота углового шва – длина перпендикулярной линии, проведенной из точки наибольшего проплавления в месте сопряжения свариваемых частей к гипотенузе наибольшего прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва;

a – толщина углового шва, a = q+p.

Рисунок 1. Геометрические параметры швов.

а) геометрические параметры стыкового шва

б) геометрические параметры углового шва

С повышением сварочного тока возрастает глубина провара, а ширина шва практически не изменяется (рис. 2).

Рисунок 2. Влияние тока на форму и размеры сварного шва

С увеличением напряжения дуги ширина шва резко возрастает, глубина провара уменьшается (рис. 3). Также снижается и выпуклость (высота усиления) шва. При сварке на постоянном токе (в особенности обратной полярности) ширина шва будет гораздо больше, чем при сварке на переменном токе с таким же значением напряжения.

Рисунок 3. Влияние напряжения дуги на форму и размеры сварного шва

С возрастанием скорости сварки ширина шва уменьшается, а глубина провара сначала увеличивается (до скорости 40–50 м/ч), а затем понижается (рис.4). При скорости сварки свыше 70–80 м/ч возможны подрезы по обеим сторона шва из-за недостаточного прогрева основного металла.

Рисунок 4. Влияние скорости сварки на форму и размеры шва

С уменьшением диаметра проволоки (при прочих равных условиях) возрастает плотность тока в электроде, что приводит к росту глубины провара и выпуклости шва, но при этом снижается ширина шва. Таким образом, при уменьшении диаметра проволоки можно получить более глубокий провар при неизменной силе тока или такой же провар при меньшей силе тока.

При возрастании вылета проволоки диаметром не более 3 мм из токоподводящего мундштука снижается глубина провара, что может привести к возникновению краевых наплавов в шве. Повышение вылета проволоки диаметром 5 мм с 60 до 150 мм не оказывает влияние на форму сварного шва.

  1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    1. Пройти инструктаж по ТБ.

    2. Одеть спецодежду.

    3. Выполнить наплавку валиков на пластину, изменяя параметры режима сварки, согласно таблицы № 1.

Таблица № 1.

Данные для выполнения лабораторной работы.

Угол наклона электрода

 электрода, мм

Сварочный ток, А

Длина дуги, мм

Переменный ток, А

Постоянный ток прямой полярности, А

Постоянный ток обратной полярности, А

Скорость сварки, м/ч

Пластина № 1

20о

45о

70о

2

3

4

Пластина № 2

60

120

180

2

6

8

Пластина № 3

160

160

160

10

30

60

Ожидаемые результаты:

Пластина № 1.

Наплавлено 6 валиков. Валики 1-3 наплавлены с изменением угла наклона электрода. Валики 4-6 наплавлены с применением разных диаметров электродов. Пластина пронумерована. Швы пронумерованы.

Пластина № 2.

Наплавлено 6 валиков. Валики 1-3 наплавлены с изменением сварочного тока. Валики 4-6 наплавлены с изменением длины дуги. Пластина пронумерована. Швы пронумерованы.

Пластина № 3.

Наплавлено 6 валиков. Валики 1-3 наплавлены с изменением частоты и полярности сварочного тока. Валики 4-6 наплавлены с изменением скорости ведения сварки. Пластина пронумерована. Швы пронумерованы.

    1. Произведите визуально – измерительный контроль полученных валиков, данные занесите в таблицу № 2 отчета.

    2. Оформите отчет о лабораторной работе.

  1. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Отчёт по лабораторной работе выполняется в рабочей тетради в рукописном виде. Отчет должен содержать:

  1. Название работы.

  2. Цель работы.

  3. Краткое содержание работы.

  4. Результаты работы.

  5. Выводы по результатам выполнения работы.

  6. Приложения.

Для оформления пункта № 4 Результаты работы необходимо заполнить таблицу № 2:

Таблица № 2

Результаты визуально – измерительного контроля.

Шов № 1

Шов № 2

Шов № 3

Шов № 4

Шов № 5

Шов № 6

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

Пластина № 1

Вывод:

Пластина № 2

Шов № 1

Шов № 2

Шов № 3

Шов № 4

Шов № 5

Шов № 6

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

Вывод:

Пластина № 3

Шов № 1

Шов № 2

Шов № 3

Шов № 4

Шов № 5

Шов № 6

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

ширина

выпуклость

Вывод:

Для оформления пункта № 5 Выводы по результатам выполнения работы необходимо ответить на вопросы:

  1. Что относится к параметрам сварки?

  2. Какие существуют геометрические параметры сварных швов?

  3. Как влияет на формирование сварного шва угол наклона электрода, скорость сварки и величина сварочного тока?

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка. – М.: Академия, 2010.

  2. Галушкина В.Н. Технология производства сварных конструкций. – М.: Академия, 2010.

  3. Овчинников В.В. Электросварщик на автоматических и полуавтоматических машинах. – М.: Академия, 2010.

  4. Овчинников В.В. Электросварщик ручной сварки (дуговая сварка в защитных газах). – М.: Академия, 2010.

  5. Овчинников В.В. Электросварщик ручной сварки (сварка покрытыми электродами). – М.: Академия, 2010.

  6. Овчинников В.В. Технология электросварочных и газосварочных работ: (рабочая тетрадь). – М.: Академия, 2010.

  7. Чернышов Г.Г. Сварочное производство. Сварка и резка металлов. – М.: Академия, 2010.

Шаблоны сварщика универсальные (УШС)

Универсальные шаблоны сварщика (УШС) применяются для визуального и измерительного контроля параметров сварного шва, кромок деталей подготовленных под сварку и других дефектов конструкции. Являются незаменимым инструментом в работе сварщика, контроллера ОТК, проверяющего инспектора, а так же при обучении специалистов. Каждый из представленных шаблонов имеет свои отличительные особенности и позволяет проводить контроль различных параметров или дефектов полученных в результате сварочных работ. Использование шаблонов на производстве позволяет сократить количество брака до минимума.

Основные типы сварных соединений

Типы сварных соединений и их основные параметры описаны в ГОСТ 5364-80 РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА. СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Всего выделяют 5 типов сварных соединений:

  1. Стыковое
  2. Угловое
  3. Тавровое
  4. Нахлесточное
  5. Торцовое

Для каждого типа сварного соединения в стандарте регламентированы формы подготовленных кромок свариваемых деталей, а так же характер сварного шва.

Угловые и тавровые соединения могут быть без скоса кромок, со скосом одной кромки или с двумя скосами кромки.

Стыковые швы могут так же не иметь скосов кромок или же иметь V-образный скос, X-образный скос кромок, либо криволинейный скос кромок.

Нахлесточные соединения выполняются без скоса кромок. Основные виды скосов кромок и виды сварных соединений смотрите на рисунке ниже.


Классификация сварных швов

Классификацию сварных швов можно провести по нескольким параметрам:

По внешнему виду

  • Выпуклые
  • Нормальные
  • Вогнутые

По протяженности

  • Двусторонние непрерывные
  • Односторонние прерывистые
  • Двусторонние цепные
  • Двусторонние шахматные

По выполнению

  • Односторонние
  • Двусторонние

По действующему усилию

  • Продольные (фланговые)
  • Поперечные (лобовые)
  • Комбинированные
  • Косые

По числу слоев и проходов

  • Однослойные
  • Многослойные
  • Однопроходные
  • Многопроходные

Наглядное изображение описанных выше типов сварного шва смотрите на рисунке

Геометрические параметры сварного шва

Основные геометрические параметры сварных соединений перечислены ниже

  • Ширина шва
  • Выпуклость шва
  • Толщина свариваемого металла
  • Глубина провара
  • Зазор
  • Толщина шва
  • Катет углового шва
  • Расчетная высота углового шва
  • Толщина углового шва

Измерить указанные значения геометрических параметров сварного шва можно с помощью шаблонов сварщика, а, уже зная значения указанных геометрических параметров, можно рассчитать по формулам коэффициенты формы шва, выпуклости шва и коэффициент доли основного металла в металле шва. Формулы для расчета коэффициентов смотрите на рисунке ниже

Универсальные шаблоны сварщика УШС-3, УШС-4, УШК-1, Ушерова-Маршака, WG-1, WG-2, WG-5, WG-18, V-WAC, Hi-Lo, ШПС, Bridge Cam, УШС-2, КМС-3-16 в наличии.

Купить шаблоны сварщика можно с доставкой в города России и СНГ.

Наша компания может предоставить вам сертификат о калибровке или свидетельство о поверке шаблонов сварщиков. С ценами можно ознакомиться здесь

Какие параметры измеряют шаблонами сварщика?

Смотрите обучающее видео от Центра компетенций ПАО «РОСАТОМ» по ВИК контролю

Наши специалисты всегда окажут помощь в выборе шаблонов сварщика исходя из потребностей заказчика, задать вопрос Вы можете любым удобным для Вас способом.


ЕСТЬ ВОПРОСЫ? ЗАКАЖИТЕ ОБРАТНЫЙ ЗВОНОК

Мы перезвоним Вам в рабочее время

Исследование газодинамического влияния на геометрию шва при сварке плавящимся электродом Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Д.А. Чинахов, Е.И. Майорова, Е.Г. Григорьева Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета

Исследование газодинамического влияния на геометрию шва при

сварке плавящимся электродом

УДК 621.791.55

Рассмотрены пути управления геометрией шва при сварке плавящимся электродом в условиях одноструйной и двухструйной газовой защиты. Приведены сравнительные результаты экспериментальных исследований по влиянию расхода защитного газа на геометрию швов сварных соединений из конструкционной углеродистой стали 45. Установлено, что газодинамическое воздействие защитного газа оказывает существенное влияние на формообразование и геометрию сварного шва при сварке плавящимся электродом в двухструйной газовой защите.

Последние десятилетия ведутся работы по обеспечению высокого уровня эксплуатационной надежности, безопасности и экономичности изделий машиностроения. Развитие техники предъявляет все новые требования к способам производства и технологиям сварки. Одним из наиболее распространенных способов сварки является сварка в защитных газах. Этот способ сварки имеет ряд преимуществ [1]: возможность визуального наблюдения за процессом сварки, возможность сварки разной толщины, применения робототехники и т.д. Основными технологическими параметрами режима сварки в защитных газах плавящимся электродом являются: величина сварочного тока, напряжение дуги, плотность и род сварочного тока, площадь сечения (диаметр) электрода, скорость сварки. При сварке в защитных газах для защиты зоны сварки используют газ, подаваемый струей в зону сварки. Род защитного газа определяет физические, металлургические и технологические характеристики способа сварки [2].

Управление геометрией шва является одной из важнейших задач при сварке плавящимся электродом, т.к. геометрические размеры сварного шва определяют работоспособность металлоконструкции. Дополнительные параметры: вылет сварочной проволоки, расход и состав защитного газа, способ газовой защиты, положение электрода и изделия при сварке и т.д. [2].

Существуют различные пути управления геометрией шва и повышения эксплуатационных свойств сварных металлоконструкции, но в тоже время ни один из них не может претендовать на роль универсального подхода к решению проблемы. Изучением возможности управления формообразованием шва и ЗТВ при сварке плавящимся электродом занимаются многие ученые. Разработано множество технологий и устройств способствующих управлению формообразованием сварных швов [2]: изменение режимов сварки, наложение импульсов тока, программирование режимов, наложение магнитных полей на сварочную ванну, формирование механических импульсов и вибрации электрода, изменение геометрии электрода, добавление

различных химических элементов в состав проволоки, изменение состава защитного газа и т.д.

Авторы работ [3-12 и др.] проводили исследования по влиянию изменения потока защитного газа на процесс сварки плавящимся электродом и отмечают, что с увеличением скорости подачи газа улучшается качество формирования сварного шва и защита зоны сварки. Повышение жесткости струи газа особенно важно при выполнении сварочных работ на открытых площадках [6, 8]. В работах [2, 4] показано, что на каплю электродного металла, кроме основных сил существенное влияние оказывает сила давления струи защитного газа.

Применение двухструйной газовой защиты [12] обеспечивает по сравнению с традиционной (одноструйной) надежную защиту сварочной ванны, измельчение структуры металла сварного шва, плавный переход от металла шва к основному, повышение механических свойств сварных соединений, уменьшает химическую неоднородность металла шва за счет более интенсивного газодинамического перемешивания расплавленного металла в сварочной ванне.2.

Для оценки воздействия струи защитного газа на поверхность сварочной ванны были проведены исследования на физической модели сварочной ванны, представляющий собой лоток с жидкостью. Расплавленный жидкий металл сварочной ванны моделировали с помощью глицерина (одинаковая вязкость). Для удобства наблюдения за движением жидкости добавили в глицерин алюминиевую пудру. Процесс моделирования истечения защитного газа из сварочного сопла и влияние на поверхность глицерина фиксировали с помощью высокоскоростной видеокамеры «ВидеоСпринт». Эксперимент проводили при следующих условиях: расход газа Q = 40 л/мин, скорость сварки V = 25см/мин, вылет проволоки L = 12 мм (рис. 1).

Проведенный эксперимент показал, что при традиционной одноструйной газовой защите поверхность глицерина слегка подрагивала, а частички пудры в верхнем слое глицерина практически не двигались (рис. 1, а). При двухструйной защите поверхность глицерина прогибалась, образуя углубление диаметром 4-5 мм, а частички пудры в верхнем слое глицерина двигались из передней части по дну углубления, огибая струю газа, в хвостовую часть имитируемой сварочной ванны (рис. 1, б). Таким образом, установлено значительное воздействия струи защитного газа на поверхность сварочной ванны и возможность управления геометрией сварного шва при сварке плавящимся электродом в условиях управляемой газодинамики защитного газа.

а)

б)

Рис. 1. Воздействие струи защитного газа на поверхность глицерина: а) традиционная одноструйная газовая защита; б) двухструйная газовая защита

Для определения влияние газодинамики одноструйной и двухструйной газовой защиты на геометрию шва при сварке плавящимся электродом в смеси газов 82% Ar + 18% CO2 был проведен эксперимент на реальном объекте исследования. Во время проведения эксперимента выполняли наплавку валика на пластину из стали 45 толщиной 10 мм сварочной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм в смеси газов 82% Ar + 18% CO2. Наплавку валика выполняли сваркой с традиционной (одноструйной) и с двухструйной газовой защитой. Режим сварки: I = 195…200 А, вылет электродной проволоки L = 10 мм, расход защитного газа изменяли от 5 до 25 л/мин с шагом 5 л/мин (табл. 1), напряжение дуги U = 25…26 В, скорость сварки V = 5 мм/с. Источники питания Shtorm-Lorch V 50 AC/DC, сварочная установка VD-1500.

На полученных сварных образцах провели измерение геометрических параметров сварных швов (е — ширина шва, g — усиление шва, h — глубина проплавления) (табл. 1).

По результатам экспериментальных исследований установлено, что при одинаковых режимах сварки и расходе газа, но разном способе газовой защиты значительно изменяются геометрические параметры сварного шва. На рисунке 2 видно, что геометрия наплавляемого валика с применением двухструйного сварочного сопла имеет более плоскую форму [13]. Это способствует значительному повышению прочности сварных соединений, особенно при переменных нагрузках.

а)

б)

Рис. 2. Экспериментальные образцы при сварке

в защитном газе Q = 15 л/мин: а) одноструйная газовая защита б) двухструйная газовая защита

Таблица 1

Геометрические размеры сварных швов в зависимости от скорости истечения газа

Расход защитного газа Q, л/ мин Одноструйная газовая защита Двухструйная газовая защита

Ширина шва е, мм Глубина проплав-ления h, мм Усиление шва g, мм Ширина шва е, мм Глубина проплав-ления h, мм Усиление шва g, мм

5 10 3 2,8 10 3 2,7

10 10 3 2,9 11 3 2,7

15 10 2,5 2,6 11 2 2,6

20 10 2,5 2,8 12 2 2,6

25 10 2,5 2,7 12 1,8 2,5

Состав защитного газа существенно влияет на технологические характеристики процесса сварки. При сварке в смеси газов 82% Ar + 18% CO2 наблюдался стабильный перенос электродного металла, небольшое разбрызгивание и хорошее формирование шва (рис. 2).

На все геометрические размеры сварных швов (Е, h, g) соединений из стали 45 (в условиях данного опыта) оказывает влияние способ газовой защиты и расход защитного газа. Остальные значимые управляемые параметры (сварочный ток, напряжение, скорость сварки, вылет электродной проволоки) в условиях данного опыта не изменяли.

При увеличении расхода газа и соответственно скорости подачи газа наблюдается уменьшение глубины проплавления как для одноструйной так и для двухструйной газовой защиты. Усиление шва изменяется незначительно на всем диапазоне изменения расхода защитного газа. Ширина шва для традиционной газовой защиты не изменяется в зависимости от расхода защитного газа. В случае сварки с двухструйной газовой защитой ширина шва увеличивается с повышением расхода защитного газа, что объясняется высокой плотностью потока защитного газа и давлением его на поверхность жидкого металла сварочной ванны.

При сварке с двухструйной газовой защитой наблюдается плавный переход от сварного шва к основному металлу, что обеспечивает более высокую работоспособность сварных соединений. А при сварке с традиционной газовой защитой наблюдается заметная выпуклость сварного шва, что является негативным фактором.

Анализ изменений глубины проплавления, ширины и усиления шва показал, что управляемый параметр режима сварки Q сильно влияет на формообразование сварного шва.

Графики изменения глубины проплавления, усиления и ширины шва в зависимости от расхода защитного газа представлены на рис. 3, 4 и 5.

Установлено, что газодинамическое воздействие защитного газа оказывает существенное влияние на формообразование и геометрию сварного шва при сварке плавящимся электродом в двухструйной

Q.Ulin

Рис. 3. График изменения глубины проплавления в

зависимости от расхода защитного газа: 1 — одноструйная газовая защита 2 -двухструйная газовая защита

Рис. 4. График изменения усиления шва в зависимости

от расхода защитного газа: 1 — одноструйная газовая защита 2 — двухструйная

газовая защита газовой защите. С увеличением газодинамического воздействия (расход и скорость истечения газа) на поверхность сварочной ванны и процессы в зоне сварки происходит увеличение ширины шва, уменьшение глубины проплавления и незначительное изменение усиления шва. Газодинамическое управление формообразованием и геометрией сварного шва имеет большое практическое значение и дает возможность повысить эксплуатационную надежность сварной конструкции без дополнительных затрат.

f— — —*-

-<■- —- —V

| — 2

5 10 1Б 20 25 а, Um ¡г

Рис. 5. График изменения ширины шва в зависимости

от расхода защитного газа: 1 — одноструйная газовая защита 2 — двухструйная газовая защита

Список литературы

1. Кононенко В.Я Сварка в среде защитных газов плавящимся и неплавящимся электродом. Справочник для студентов. — К.: Изд. Центр «Ника-Принт», 2007. -266 с.

2. Потапьевский А.Г., Сараев Ю.Н., Чинахов Д.А. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом. Техника и технология будущего: монография // Томск: Изд-во Томского политехнического университета. — 2012.

3. Новожилов Н.М. Основы металлургии дуговой сварки в газах. — Машиностроение, 1979.

4. Чинахов Д.А. Роль газодинамического воздействия струи защитного газа на процессы сварки плавящимся электродом: монография // Томск: Изд-во Томского политехнического университета. — 2011.

5. Столбов В.И. Сварочная ванна: Монография. — Тольятти: ТГУ. — 2007. — 147 с.

6. Федоренко Г.А., Иванова И.В., Синяков К.А. Совершенствование технологического процесса сварки в защитных газах на ветру // Сварочное производство. — 2010. — №. 1. — С. 6-13.

7. Грибовский Г., Кравчук Б., Ленивкин В.А. Влияние двухслойного кольцевого потока защитных газов на процесс сварки плавящимся электродом // Сварочное производство. — 1996. — №. 4. — С. 6-8.

8. Поправка Д.Л., Хворостов Н.Е. Дуговая сварка в защитных газах на открытых площадках. — М.: Машиностроение, — 1979. — 64 с., ил.

9. Тарасов Н.М. Отрыв капли электродного металла кратковременным потоком газа // Автоматическая сварка. — 1986. — № 7. — С. 10-13.

10. Островский О.Е., Новиков О.М. Новый метод дуговой сварки с импульсной подачей защитных газов // Сварочное производство. — 1994. — № 11. — С. 10-12.

11. Шейко П.П., Жерносеков А.М., Шевчук С.А. Технологические особенности сварки плавящимся электродомнизколегированныхсталейсчередующейся подачей защитных газов // Автоматическая сварка. -1997. — № 8. — С. 32-36.

12. Чинахов Д.А. Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 // Автоматическая сварка. — 2009. — № 9. — С. 39-42.

13. Григорьева Е.Г., Чинахов Д.А. Современные способы предотвращения негативных явлений в процессе наплавки высокопрочных сталей // V Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии и экономика в машиностроении». — 2014. — С. 32-35.

А.Г. Крампит, д.т.н., профессор, Н.Ю. Крампит, к.т.н., доцент, Э.К. Габитов,студент Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета

Модернизация сварочного оборудования — как решение приоритетной

задачи по импортозамещению

УДК 621.791.65

В статье представлен пример модернизации сварочного оборудования в свете решения по приоритетному направлению импортозамещения, относящемуся к основной стратегической задаче инновационного развития России до 2020г.

К способам, которые могут практически исключить большинство недостатков механизированной сварки в углекислом газе, относятся импульсные методы управления переносом электродного металла. При использовании способа сварки с импульсным питанием повышается устойчивость горения дуги и обеспечиваетсяуправляемыйпереносэлектродногометаллавсварочнойдугевовсехпространственных положениях, вследствие чего снижается разбрызгивание электродного металла и улучшается формирование капли электродного металла, появляется возможность активно воздействовать на геометрические размеры сварного шва и структуру формирующегося сварного соединения.

Для реализации данного способа был модернизирован источник питания ВДУ-504 с модулятором ИРС-1200АДМ. При модернизации оборудования учитывалось не только

Оптимизация электрических параметров геометрии сварки сплава 6063-T с использованием методов Тагучи

  • Манладан С., Юсоф Ф., Рамеш С., Фадзил М., Луо З., Ао С. (2017) Обзор контактной точечной сварки алюминиевых сплавов. Int J Adv Manuf Technol 90(1–4):605–634

    Статья Google ученый

  • Чам Г., Ипекоглу Г. (2017) Последние разработки в области соединения алюминиевых сплавов. Int J Adv Manuf Technol 91(5–8):1851–1866

    Статья Google ученый

  • Carlos Dutra J, Machado Cirino L, Goncalves e Silva RH (2010) AC-GTAW алюминия — новая перспектива для оценки роли времени положительной полярности.Sci Technol Weld Join 15(7):632–637

    Статья Google ученый

  • Schenk T, Schwenk C (2010) Реакция материала сварных швов GMA толщиной 1 мм DP600 внахлест. Sci Technol Weld Join 15(7):567–574

    Статья Google ученый

  • Halmoy E (1999) Моделирование обнаружения вращающейся дуги при дуговой сварке в среде защитного газа. Sci Technol Weld Join 4(6):347–351

    Статья Google ученый

  • Jaidi J, Dutta P (2004) Трехмерная турбулентная конвекция сварочной ванны в процессе дуговой сварки металлическим электродом.Sci Technol Weld Join 9(5):407–414

    Статья Google ученый

  • Чжао Л., Цукамото С., Аракане Г., Сугино Т., Деброй Т. (2011) Влияние кислорода на геометрию сварного шва при сварке волоконным лазером и гибридной сваркой волоконным лазером-GMA. Sci Technol Weld Join 16(2):166–173

    Статья Google ученый

  • Kim HR, Park YW, Lee KY (2008) Применение реляционного анализа Грея для определения параметров сварки Nd: YAG-лазерной гибридной GMA-сварки алюминиевого сплава.Sci Technol Weld Join 13(4):312–317

    Статья Google ученый

  • Mendez PF, Eagar TW (2001) Сварочные процессы для авиации. Adv Mater Process 159(5):39–43

    Google ученый

  • Brandt U, Lawrence F, Sonsino C (2001) Зарождение и рост усталостной трещины в AlMg4. 5Mn стыковые сварные соединения. Fatigue Fract Eng Mater Struct 24(2):117–126

    Артикул Google ученый

  • Михалерис П. (2011) Моделирование остаточных напряжений и деформаций при сварке: текущие и будущие направления исследований.Sci Technol Weld Join 16(4):363–368

    Статья Google ученый

  • Михалерис П. (2011) Количественная оценка неопределенности при моделировании остаточных сварочных напряжений и деформаций. Sci Technol Weld Join 16(8):722–727

    Статья Google ученый

  • Сонг С., Донг П. (2017) Остаточные напряжения при ремонте сварки и влияние геометрии ремонта. Sci Technol Weld Join 22(4):265–277

    Статья Google ученый

  • Мария М., Мария С. (1998) Теоретический и экспериментальный анализ различий в морфологии наплавленного валика.J Mater Eng Perform 7(4):515–523

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Окуи Н., Кетрон Д., Борделон Ф., Хирата Ю., Кларк Г. (2007) Методология прогнозирования формы зоны плавления. Сварной шов J 86(2):35–43–сек

    Google ученый

  • Канти К.М., Рао П.С. (2008) Прогнозирование геометрии валика при импульсной сварке GMA с использованием нейронной сети обратного распространения. J Mater Process Technol 200(1):300–305

    Артикул Google ученый

  • Лаззарин П., Тово Р. (1998) Подход с использованием коэффициента интенсивности надреза к анализу напряжений сварных швов.Fatigue Fract Eng Mater Struct 21(9):1089–1103

    Артикул Google ученый

  • Месегер-Вальденебро Дж.Л., Портолес А., Мартинес-Конеса Э. (2017) Преподавание кода ASME IX студентам, изучающим процессы сварки GTAW, GMAW/FCAW, SMAW и сварки под пилой. J Mater Educ 39(1–2):19–42

    Google ученый

  • Romani G, Meseguer-Valdenebro JL, Portoles A (2017) Экспериментальное исследование электрических параметров GMAW на сварных швах в разных положениях.Trans Indian Inst Metals 70(1):159–166

    Статья Google ученый

  • Хавьер Наранхо Ф., Алехандро Торрес Дж. (2015) Анимации для обучения механике материалов с использованием инструментов метода конечных элементов (МКЭ) с открытым исходным кодом. J Mater Educ 37(1–2):39–58

    Google ученый

  • Месегер-Вальденебро Дж.Л., Мартинес-Конеса Э.Дж., Серна Дж., Портолес А. (2016) Влияние параметров сварки на зону термического влияния при сварке алюминия.Therm Sci 20(2):643–653

    Статья Google ученый

  • Месегер-Вальденебро Дж.Л., Серна Дж., Портолес А., Эстремс М., Мигель В., Мартинес-Конеса Э. (2016) Экспериментальная проверка численного метода, который прогнозирует размер зоны термического влияния. Оптимизация параметров сварки методом Тагучи. Trans Indian Inst Metals 69(3):783–791

    Статья Google ученый

  • Meseguer-Valdenebro JL, Portoles A, Onoro J (2016) Численное исследование кривых TTP при сварке алюминиевого сплава 6063-T5 и оптимизация параметров процесса сварки методом Тагучи.Indian J Eng Mater Sci 23 (5): 341–348

    Google ученый

  • Tarng Y, Yang W (1998) Оптимизация геометрии наплавленного валика при дуговой сварке вольфрамовым электродом методом Тагучи. Int J Adv Manuf Technol 14(8):549–554

    Статья Google ученый

  • Рой Р.К. (2001) Планирование экспериментов с использованием подхода Тагучи: 16 шагов к улучшению продукта и процесса, 1-е изд.Wiley Interscience, США

    Google ученый

  • Lin H, Chou C (2006) Оптимизация процесса сварки методом GTA с использованием метода Тагучи и нейронной сети. Sci Technol Weld Join 11(1):120–126

    Статья Google ученый

  • Расткердар Э., Шаманян М., Саатчи А. (2013) Тагучи Оптимизация параметров сварки импульсным током GTA для повышения коррозионной стойкости 5083 алюминиевых сварных швов.J Mater Eng Perform 22(4):1149–1160

    Google ученый

  • Chi C-T, Chao C-G, Liu T-F, Wang C-C (2008) Оптимальные параметры низковольтной и высоковольтной электронно-лучевой сварки магниевых сплавов серии AZ и механизм формы сварного шва и образования пор. Sci Technol Weld Join 13(2):199–211

    Статья Google ученый

  • Yue XK, Tong GQ, Chen F, Ma XL, Gao XP (2017) Оптимальные параметры сварки для мелкомасштабной контактной точечной сварки с использованием методологии поверхности отклика.Sci Technol Weld Join 22(2):143–149

    Статья Google ученый

  • Санчес-Лозано Дж.М., Месегер-Вальденебро Дж.Л., Портолес А. (2017) Оценка процесса дуговой сварки с помощью комбинации методов TOPSIS-AHP с нечеткой логикой. Trans Indian Inst Metals 70(4):935–946

    Статья Google ученый

  • Беллман Р.Э., Заде Л.А. (1970) Принятие решений в нечеткой среде.Управление наукой 17 (4): B-141

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Субашини Л., Васудеван М. (2012) Модели на основе адаптивной нейро-нечеткой системы логического вывода (ANFIS) для прогнозирования ширины валика сварного шва и глубины провара на основе инфракрасного теплового изображения сварочной ванны. Metall Mater Trans B Process Metall Mater Process Sci 43(1):145–154

    Статья Google ученый

  • Datta S, Bandyopadhyay A, Pal PK (2008) Применение философии Тагучи для параметрической оптимизации геометрии валика и ширины ЗТВ при дуговой сварке под флюсом с использованием смеси свежего флюса и расплавленного флюса.Int J Adv Manuf Technol 36(7–8):689–698

    Статья Google ученый

  • Sooriyamoorthy E, Henry SPJ, Kalakkath P (2011) Экспериментальные исследования по оптимизации параметров процесса и конечно-элементный анализ распределения температуры и напряжения при соединении Al-Al и Al-Al2O3 с использованием ультразвуковой сварки. Int J Adv Manuf Technol 55(5–8):631–640

    Статья Google ученый

  • Lin H-L, Chou CP (2008) Моделирование и оптимизация процесса микросварки лазером Nd: YAG с использованием метода Тагучи и нейронной сети.Int J Adv Manuf Technol 37(5–6):513–522

    Статья Google ученый

  • ASM International (1998) Справочник по металлу. АСМ Интернэшнл, США

    Google ученый

  • Айдын Х., Байрам А., Эсме У., Казанкоглу Ю., Гювен О. (2010) Применение анализа отношения Грея (gra) и метода Тагучи для параметрической оптимизации процесса сварки трением с перемешиванием (fsw). Матер Технол 44(4):205–211

    Google ученый

  • Касман С. (2013) Многофакторная оптимизация с использованием реляционного анализа Грея на основе Тагучи: тематическое исследование разнородной стыковой сварки трением с перемешиванием AA6082-T6/AA5754-h211.Int J Adv Manuf Technol 68(1–4):795–804

    Статья Google ученый

  • Ma X, Yoshida F (2003) Численное моделирование распределения напряжения сдвига в паяной сборке Al-Al2O3. Sci Technol Weld Join 8(2):154–156

    Статья Google ученый

  • Сингх П., Гуха Б., Ачар Д. (2003) Прогноз усталостной долговечности стыковых сварных соединений AISI 304L с различной геометрией валика с использованием метода локального напряжения.Sci Technol Weld Join 8(4):303–308

    Статья Google ученый

  • Гао Х., Дутта Р.К., Хуизенга Р.М., Амирталингам М., Херманс М.Дж.М., Буслапс Т., Ричардсон И.М. (2014) Релаксация напряжения в результате ультразвуковой ударной обработки многопроходных сварных швов. Sci Technol Weld Join 19(6):505–513

    Статья Google ученый

  • Spiegel M, Schiller J, and Srinivasan R (2007) Analisis de la varianza, Probab.Эстад. 2 a Ed México DF McGraw-Hill, стр. 335–71

  • Spiegel M, Schiller J, and Srinivasan R (2007) Probabilidad y Estadística. «Очерк теории и проблемы вероятности и статистики» Шаума. Шаум. 2 издание. Макгроу-хилл. México DF[Links]

  • Meseguer-Valdenebro JL, Migue V, Caravaca M, Portoles A, Gimeno F (2015) Преподавание механических свойств различных сталей для студентов инженерных специальностей. J Mater Educ 37 (3–4): 103–118

    Google ученый

  • Джозеф В.Р., Мелкоте С.Н. (2009) Статистические корректировки инженерных моделей.J Qual Technol 41(4):362–375

    Статья Google ученый

  • Natarajan U, Suganthi XH, Periyanan PR (2016) Моделирование и многофакторная оптимизация характеристик качества для процесса бурения с микро-ЭЭО. Trans Indian Inst Metals 69(9):1675–1686

    Статья Google ученый

  • Вассерштейн Р.Л., Лазар Н.А. и др. (2016) Заявление ASA о p-значениях: контекст, процесс и цель.Am Stat 70(2):129–133

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Мигель В., Марин-Ортис Ф., Манжабакас М.С., Мартинес-Конеса Э.Дж., Мартинес-Мартинес А., Коэльо Дж. (2015 г.) T5 basada en la metodolog¡a de superficie respuesta y en la geometr¡a del cord¢n de soldadura. Rev Metal 51(1)

  • Оценка провара при сварке подложки GMA на основе параметров геометрии сварочной ванны | Китайский журнал машиностроения

    Приведенные выше результаты испытаний показывают, что AWP, MLWP и MWWP монотонно увеличиваются с увеличением сварочного тока и монотонно уменьшаются с увеличением скорости сварки.Между тем, ширина заднего валика, которая используется для характеристики состояния проникновения, увеличивается с увеличением тока и постепенно уменьшается с увеличением скорости. Следовательно, может существовать линейная зависимость между состоянием проникновения и тремя параметрами геометрии. Многопараметрический линейный регрессионный анализ используется для определения взаимосвязи между тремя параметрами геометрии и состоянием проходки. Многомерная линейная регрессия — это метод статистического анализа, который изучает линейную связь между зависимой переменной и несколькими независимыми переменными, и основная цель этого метода — оценить зависимую переменную со значениями нескольких независимых переменных.Модель линейной регрессии с несколькими переменными устанавливается для определения силы и значимости влияния AWP, MLWP и MWWP на состояние проникновения и для оценки проникновения.

    Создание модели многомерной линейной регрессии и статистические тесты

    Независимыми переменными являются AWP, MLWP и MWWP, которые представлены S , L и W соответственно, а зависимая переменная является задней — ширина борта, представленная B w .{2} ),} \hfill \\ \end{массив} } \right.$$

    (4)

    , где ε — член ошибки, используемый для объяснения той части изменения зависимой переменной, которая не может быть полностью объяснена независимыми переменными, ε является независимым и одинаково распределенным с нулевым средним. β j ( j  = 0, 1, 2, 3) — неопределенный параметр с оценочным значением \(\hat{\beta }_{j}\), рассчитанным методом наименьших квадратов используя данные экспериментальной выборки.Затем можно получить модель линейной регрессии с несколькими переменными для прогнозирования проникновения: + \ шляпа {\ бета } _ {2} L + \ шляпа {\ бета } _ {3} Вт, $ $

    (5)

    где \(\hat{\beta}_{0}\) — постоянный член и \(\hat{\beta}_{1}\), \(\hat{\beta}_{2}\ ) и \(\hat{\beta}_{3}\) — коэффициенты регрессии. \(\hat{\beta}_{1}\) — коэффициент частичной регрессии S на B w , т.е.д., влияние добавления одной единицы S на B w ; аналогично, \(\hat{\beta}_{2}\) и \(\hat{\beta}_{3}\) — коэффициенты частичной регрессии L и W на B ш .

    Модель, уравнение. (5), необходимо проверить с помощью критерия согласия ( R — квадратный критерий), критерия значимости уравнения регрессии ( F критерия) и переменного критерия значимости ( t критерия).{2}\) должно быть больше 0,5, и чем ближе оно к 1, тем лучше степень соответствия линии регрессии выборочным значениям. Тест F используется, чтобы сделать вывод о том, является ли линейная зависимость между зависимой переменной и независимыми переменными значимой в модели, то есть являются ли коэффициенты частичной регрессии \(\ hat{\beta}_{j}\ ) ( j  = 1, 2, 3) в модели, уравнение (5), значимо не равны 0. Статистика F рассчитывается следующим образом:

    $$F = \frac{ESS/k}{RSS/(n — k — 1)},$$

    (7)

    где \(ESS = \sum {(\hat{B}_{wi} — \bar{B}_{w} )^{2} }\) ( ESS , объясненная сумма квадратов).Учитывая уровень значимости α , если F  ≥  F α ( k , n k 1)294, то линейная регрессия является значимой. В противном случае модель линейной регрессии не имеет значения.

    Тест F может продемонстрировать, что общая линейная зависимость уравнения линейной регрессии является значимой, но не может показать, что каждая независимая переменная оказывает существенное влияние на зависимую переменную.Следовательно, каждая независимая переменная должна быть подвергнута тесту на значимость, чтобы определить, сохраняется ли независимая переменная в модели, что выполняется с помощью теста t переменной. Статистика t вычисляется следующим образом: j} )}},$$

    (8)

    где \(S(\hat{\beta}_{j})\) — стандартное отклонение \(\hat{\beta}_{j}\). Для гипотезы каждого β j  ≠ 0 ( j  = 1, 2, 3) значимая вероятность Sig.< 0,05 теста t указывает на то, что линейная зависимость S , L и W с B w значительно подтверждает гипотезу; в противном случае гипотеза отвергается.

    Уравнение регрессии между параметрами геометрии сварочной ванны и шириной заднего валика

    Учитывая тесную взаимосвязь между шириной заднего валика и состоянием проплавления, ширина заднего валика используется для количественной оценки проникновения.Метод определения ширины заднего валика, соответствующей каждому изображению сварочной ванны, был следующим: изображение задней стороны сварочной ванны было снято камерой под заготовкой, которая была синхронизирована с камерой над заготовкой для получения изображения. поверхности сварочной ванны. Информация о ширине заднего борта была извлечена с помощью алгоритма обработки изображений (см. рис. 3), а затем преобразована в физическую длину с помощью калибровки камеры.

    Сначала было установлено уравнение регрессии между параметрами геометрии и шириной заднего валика при условии, что сварочный ток был отрегулирован от 110 А до 160 А.Выборочные данные (АРД, МДРД, ММВП и ширина заднего валика) при каждом наборе параметров сварки составляли не менее 50 групп. Данные выборки были обработаны методом наименьших квадратов, и полученный результат показан в таблице 2. Скорректированный квадрат R равен 0,767, что говорит о том, что уравнение регрессии имеет высокую точность соответствия. F составляет 583,655, что намного больше, чем F α (3, m -3-1) значение 2,622, когда номер выборки m равен 532 при уровне значимости 93 90  = 0.05. То есть линейная зависимость установленной модели многомерной регрессии значима на уровне 95%. Однако для гипотезы о том, что 3 коэффициента регрессии не равны нулю, вероятность значимости MWWP Sig. > 0,05 в испытании t указывает на то, что линейная зависимость MWWP от ширины заднего валика сварочной ванны не подтверждает гипотезу в значительной степени при изменении тока. Поэтому в качестве независимых переменных были взяты только AWP и MLWP, и была проанализирована соответствующая связь между ними и шириной заднего валика.Результат показан в Таблице 3.

    Таблица 2 Частные коэффициенты регрессии при различных токах Таблица 3 Коэффициенты частичной регрессии без MWWP при разных токах

    Стандартизированные коэффициенты (бета) в таблице 3 – это коэффициенты регрессии, рассчитанные после стандартизации данных выборки (разница между каждой выборкой и средним значением делится на дисперсию), что сводит на нет влияние размеров. Согласно стандартизированным коэффициентам, АРМ является доминирующим фактором в линейной зависимости между параметрами геометрии и шириной завальцовки, а МДРП играет вспомогательную роль.

    Как показано в таблице 3, уравнение регрессии между параметрами геометрии сварочной ванны и шириной заднего валика при различных сварочных токах имеет вид

    $$\hat{B}_{w} = — 1,486 + 0,103S — 0,095L .$$

    (9)

    Уравнение (9) показывает взаимосвязь между параметрами геометрии и шириной заднего борта.

    Аналогичным образом, многопараметрический линейный регрессионный анализ был использован для анализа взаимосвязи между AWP, MLWP и MWWP и шириной заднего валика при увеличении скорости сварки.Поскольку вероятность значимости MWWP Sig. (равный 0,259) был больше 0,05 в тесте t , MWWP был удален из независимых переменных, и была проанализирована взаимосвязь между AWP, MLWP и шириной заднего борта. Как показано в таблице 4, уравнение регрессии имеет вид (10)

    Таблица 4 Коэффициенты частичной регрессии на разных скоростях

    Согласно стандартизованным коэффициентам в таблице 4, AWP играет доминирующую роль в линейной зависимости от ширины заднего борта, а MLWP играет вспомогательную роль.

    Проверочные испытания подварки

    Для определения надежности уравнений регрессии Ур. (9) и уравнение (10), приведенные выше уравнения были проверены испытаниями подварки. Параметры сварки для уравнения. 9) проверка проводилась следующим образом: сварочный ток варьировался от 110 А до 160 А с шагом 10 А, скорость сварки 20 см/мин, угол разделки заготовки 60°, диаметр сварочной проволоки 1,2. мм, а раскрытие корня 1,6 мм. Были проведены испытания подварочной сварки, изображения поверхности и задней стороны сварочной ванны были получены синхронно, а параметры геометрии сварочной ванны были извлечены и подставлены в уравнение.(9) для оценки ширины заднего борта. Фактическая ширина заднего валика определялась на основе изображений обратной стороны сварочной ванны. Средние значения расчетной ширины заднего валика (\(\hat{B}_{w}\)) и фактической ширины заднего валика ( B w ) при различных токах показаны в таблице 5.

    Таблица 5 Расчетные и фактические средние значения ширины заднего валика при различных токах

    Как видно из Таблицы 5, ширина заднего борта, рассчитанная по уравнению (9) хорошо согласуется с фактической шириной заднего валика при увеличении тока.Проварка находится в хорошем состоянии при токах 130 А и 140 А, расчетная ширина заднего валика находится в том же диапазоне от 2 мм до 3 мм, что и фактическая ширина заднего валика с небольшим отклонением. Этот результат указывает на то, что взаимосвязь между параметрами геометрии сварочной ванны и шириной заднего валика, определяемая уравнением. (9) является надежным.

    Параметры сварки для уравнения. (10) проверка заключалась в следующем: скорость сварки варьировали от 15 см/мин до 40 см/мин с шагом 5 см/мин, сварочный ток 140 А, угол разделки заготовки 60°, скорость сварки диаметр проволоки 1.2 мм, а зазор канавки составлял 1,6 мм. Средние значения ширины заднего борта оцениваются по уравнению. (10) (\(\hat{B}_{w}\)) и фактическая ширина заднего валика ( B w ), определенная на основе изображений обратной стороны сварочной ванны, показаны на рис. Таблица 6.

    Таблица 6 Расчетные и фактические средние значения ширины заднего борта при различных скоростях

    В таблице 6 расчетная ширина заднего валика в основном соответствует фактической ширине заднего валика, а расчетная ширина заднего валика, соответствующая пенетрации в хорошем состоянии, находится в диапазоне от 2 мм до 3 мм при скоростях 20 см. /мин, 25 см/мин и 30 см/мин, что соответствует фактической ширине заднего борта.Следовательно, соответствующее соотношение между параметрами геометрии и шириной заднего борта, определяемое формулой. (10) разумно.

    Приведенный выше линейный регрессионный анализ и экспериментальная проверка показывают, что линейная зависимость между параметрами геометрии сварочной ванны и шириной заднего валика возможна при изменении сварочного тока или скорости сварки, что АРМ играет ведущую роль в зависимости от ширина заднего борта, а MLWP играет вспомогательную роль. Частные коэффициенты регрессии и константа в формуле.(9) отличаются от тех, что в уравнении. (10) потому что изменение подводимого тепла, вызванное изменением сварочного тока, отличается от изменения, вызванного изменением скорости сварки. Различное изменение погонной энергии приводит к различию тенденций изменения геометрических параметров сварочной ванны и ширины заднего валика. Когда сварочный ток и скорость изменяются одновременно, эффекты связи двух параметров сварки в процессе сварки приведут к немонотонным тенденциям изменения AWP, MLWP и ширины заднего валика, что не соответствует предпосылке многопараметрической линейной регрессии. анализ.Следовательно, оценка проплавления не может быть достигнута путем объединения двух приведенных выше уравнений регрессии (уравнение (9) и уравнение (10)) в уравнение в случае одновременных изменений сварочного тока и скорости.

    Прогнозирование геометрии сварного шва с изменением скорости сварки с использованием искусственной нейронной сети

    Реферат

    Размер и форма сварного шва являются важными факторами при проектировании в промышленности и определении качества. Трудно вывести подходящую математическую модель для прогнозирования геометрии валика в постоянно меняющемся процессе сварки из-за сложной взаимосвязи между различными параметрами сварки и фактическим валиком.В данной работе была разработана модель искусственной нейронной сети для прогнозирования геометрии валика при изменении скорости сварки. Эксперимент проводился сварочным роботом в процессе дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа. Скорость сварки стохастически изменялась в процессе сварки. Испытания на переходную характеристику показали, что изменение скорости сварки оказывает пространственное влияние на геометрию валика, которое варьируется от 10 мм назад до 22 мм вперед при определенных параметрах сварки. Для этого исследования входными параметрами модели были пространственная последовательность скоростей сварки, а выходными параметрами были ширина валика и армирование.Геометрия валика определялась полиномиальной подгонкой координат профиля, измеренных структурированным датчиком лазерного излучения. Результаты показали, что модель со структурой 33-6-2 достигла высокой точности как в обучающем наборе данных, так и в тестовом наборе данных, которые составили 99% и 96% соответственно.

    Ключевые слова: геометрия валика, модель прогнозирования, параметры сварки, искусственная нейронная сеть

    1. Введение

    Сварка является важным процессом в большинстве промышленных производств.Автоматизация сварочного производства имеет решающее значение в связи с тяжелыми условиями труда и нехваткой квалифицированных рабочих. Тем не менее, большинство сварочных роботов, применяемых в автоматическом производстве, в настоящее время по-прежнему являются главными роботами для обучения-воспроизведения и роботами для автономного программирования, параметры сварки которых устанавливаются заранее и не имеют возможности адаптации к различным заготовкам с непредсказуемыми производственными ошибками и ошибками. ошибка сборки и гибкость для неправильной геометрии борта с особыми требованиями в реальных условиях работы [1,2].Улучшение качества изготовления и качества сборки значительно увеличивает стоимость производства, а традиционный метод «проб и ошибок» требует большого количества человеко-часов. Таким образом, приемлемым решением является внедрение интеллектуальной технологии сварки для повышения надежности изделия и эффективности производства [3,4]. Для данной задачи интеллектуальная система сварки должна существенно сократить время испытаний для определения параметров сварки. Построение надежной модели для предсказания геометрии валика является эффективным методом для реального производства.

    Сварка — довольно сложный процесс со многими важными параметрами, такими как напряжение, ток, скорость сварки, геометрия разделки и т. д. Из-за сложной взаимосвязи между этими параметрами сварки трудно вывести подходящую физическую модель непрерывного процесса сварки. с изменяющимися параметрами [5]. В последние десятилетия исследователи применяли различные математические модели для построения взаимосвязи между многовходными и многовыходными параметрами, например, факторный план, линейную и нелинейную регрессию, методологию поверхности отклика и искусственную нейронную сеть (ИНС) [4,6, 7,8,9,10,11].Эти методы планирования экспериментов (DOE) применяются к различным областям в соответствии со сложной взаимосвязью между входными и выходными параметрами и обеспечивают высокую точность и эффективность моделирования. Однако в исследованиях прогнозирования геометрии бусинок большинство исследователей предсказывают геометрию бусинок с постоянными параметрами в этих моделях. Они изменяют параметры сварки валик за валиком и не меняют параметры в одном и том же валике. Этого может быть недостаточно для фактического процесса сварки с изменяющейся разделкой и нестандартной желаемой геометрией.Разработка динамической модели с изменяющимися параметрами процесса сварки все еще находится в стадии исследования.

    В последние годы было продемонстрировано, что ИНС является мощным инструментом для разработки моделей взаимосвязей между различными входными и выходными данными в различных областях, таких как финансы, медицина и инженерия. Теорема об универсальной аппроксимации утверждает, что сеть прямого распространения с одним скрытым слоем, содержащим конечное число нейронов, может аппроксимировать любые непрерывные функции на компактных подмножествах Rn [12].Многие исследователи в области сварки применяли ИНС в модели построения для прогнозирования параметров в различных приложениях сварки. Нагеш и др. [13] построили модель нейронной сети обратного распространения (BPNN) с входными данными (скорость подачи электрода, мощность дуги, напряжение дуги, ток дуги, длина дуги и скорость перемещения дуги), выходными данными (высота валика, ширина, глубина проплавления и площадь проплавления) и дали точные результаты при дуговой сварке защищенным металлом. Шим и др. [14] использовали BPNN и методологию поверхности отклика для прогнозирования площади армирования валика по напряжению сварки, току дуги, скорости сварки, расстоянию сварки контактной трубки и углу сварки, и получили прогнозы хорошего качества при автоматической дуговой сварке металлическим газом.Кширсагар и др. [15] использовали двухэтапный алгоритм, состоящий из метода опорных векторов (SVM) и ИНС, для повышения эффективности прогнозирования при автоматической сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG). Дин и др. [16] разработали модель BPNN с тремя входными данными (скорость подачи проволоки, скорость перемещения и вылет), двумя выходными данными (высота и ширина валика) и одним скрытым слоем для предсказания формы, используемой при аддитивной сварке на основе дуговой сварки. . Ахмед и др. [17] сравнили многослойную нейронную сеть персептрона (MLP-NN) и нейронную сеть с радиальной базисной функцией (RBF-NN) для прогнозирования формы валика по параметрам сварки при дуговой сварке защищенным металлом и обнаружили, что RBF-NN смогла достичь более высокий уровень точности.Лас-Касас и др. [18] использовали ИНС для прогнозирования количества феррита и геометрии валика с входными данными сварочного напряжения, тока, различного присадочного материала и получили небольшой процент ошибки.

    Этим исследователям была доказана надежность ИНС при прогнозировании геометрии валика и других свойств с помощью довольно небольшого набора данных, который обычно составляет менее 100 образцов, почти для всех методов сварки. Кроме того, ИНС также имеет преимущества непрерывного обновления новыми данными, обработки большого количества входных и выходных нейронов и фильтрации шумов, что демонстрирует ее большой потенциал в промышленном производстве [19].В то время как все исследования, упомянутые выше, сосредоточены на прогнозировании свойств сварного шва со стабильными параметрами сварки в одном образце, что соответствует только лабораторным требованиям, а не фактическим производственным требованиям.

    Размер и форма шариков являются важными факторами, которые следует учитывать при проектировании в промышленности и определении качества. Наиболее экономичная и надежная геометрия валика зависит от фактического желания и реальной сварки. Определение конкретных параметров сварки для желаемой геометрии валика — это тяжелая работа, хотя и дорогостоящая и длительная.Это приводит к необходимости разработки более эффективного метода задания параметров сварки. Общие параметры сварки включают напряжение, ток, скорость подачи и скорость сварки. Напряжение, ток и скорость подачи обычно унифицируются передовым сварочным аппаратом в автоматизированном производственном процессе для обеспечения стабильного переноса металла. Изменение скорости и пути сварки является более доступным методом управления профилем валика.

    В этой статье разработана трехслойная модель нейронной сети с обратным распространением для прогнозирования ширины валика и армирования со стохастически изменяющейся скоростью сварки в процессе дуговой сварки металлическим электродом (GMAW).Опыты проводят на пластинах. Скорость сварки является единственным изменяющимся параметром в исследовании, а остальные параметры сварки остаются постоянными. Модель ИНС обучена и протестирована на 465 образцах. Надежный результат предоставит инженерам-сварщикам новый метод определения параметров сварки с помощью специального желаемого сварного шва. Кроме того, все эксперименты проводятся на пластине большого размера, и оба конца экспериментальных валиков не используются для получения образца, чтобы исключить влияние рассеяния и накопления тепла в процессе сварки.

    2. Детали эксперимента

    2.1. Экспериментальная система

    Экспериментальная система состоит из шестиосного промышленного робота, структурированного светового лазерного датчика, сварочного аппарата и компьютера (). Все эти компоненты связаны через Ethernet. Компьютер посылает роботу команду движения, а сварочному аппарату команду дуги. Сенсорная система извлекает лазерную полосу, спроецированную на заготовку, а затем отправляет массив координат 1024 × 2 на ПК, который указывает геометрию валика.Разрешение измерения лазерной сенсорной системы составляет 0,05 мм.

    2.2. Материалы и параметры сварки

    Сталь Q235 является основным материалом, используемым для данного исследования. Пластину разрезают на части размером 300 × 150 × 10 мм 3 , а затем очищают щеткой от грязи и окислов. Материал проволоки ЭР70с-6 диаметром 1,2 мм. приведен номинальный химический состав стали Q235 и стали ER70s-6. Защитный газ состоит из 82 % аргона и 18 % СО 2 с расходом 15 л/мин.Скорость подачи проволоки установлена ​​на 6 м/мин. Кроме того, сварочное напряжение составляет 21,4 В, а сварочный ток составляет 107 А. Эксперименты с постоянной скоростью сварки показывают, что при скорости сварки в диапазоне от 10 см/мин. до 60 см/мин. при других указанных выше параметрах сварки можно получить стабильный и однородный валик. Кроме того, диапазон изменения скорости сварки ограничен 10 см/мин. до 60 см/мин. в этом исследовании.

    Таблица 1

    Номинальный химический состав стали Q235 и ЭР70с-6 (мас.%).

    Материал 0.35-0.80
    +
    С Mn Si, S P Cr Ni Cu Fe
    Q235 0,17 макс 0,30 макс. 0,035 макс. 0,035 макс. 0,03 макс.
    ЭР70с-6 0,06–0,15 1.40–1,85 0,80–1,15 0,04 макс. 0,03 макс. 0,15 макс. 0,15 макс. 0,5 макс.

    2.3. Получение данных о геометрии сварного шва

    Ширина и армирование сварного шва являются двумя ключевыми показателями геометрии сварного шва, которые могут быть непосредственно определены сварщиками в качестве основных критериев оценки качества сварного шва. показывает эти меры.

    Структурированный датчик лазерного излучения широко используется в сварочной промышленности для отслеживания швов и обнаружения валиков [20].Проецируя лазерную линию на поверхность заготовки, датчик получает двухмерный профиль валика с помощью ПЗС-камеры, а затем преобразует изображение в относительные двумерные координаты. Впоследствии можно получить весь профиль валика, поскольку лазерный датчик перемещается вместе со сварочной горелкой. Извлечение значений характеристик валика по-прежнему является сложной задачей. Традиционными методами извлечения поворотных точек являются сопоставление с шаблоном и вычисление градиента [21,22]. В этой статье вводится полиномиальная функция для извлечения точек поворота.

    В большинстве условий сварки опорная пластина обычно плоская, что в сенсорном зрении должно представлять собой прямую линию. Однако на практике выделенная лазерная линия обычно слегка изогнута и наклонена из-за неровной поверхности или тепловой деформации. Полиномиальная функция используется для моделирования поверхности опорной плиты методом наименьших квадратов (МНК). Полиномиальная функция может быть выражена как,

    yi=a0+a1xi+a2xi2+⋯+anxin

    (1)

    где x i , y i — двумерные координаты точек на лазерной линии.

    Алгоритм сначала находит пиковую точку профиля как центр валика. Затем области левой поверхности и правой поверхности сегментируются по заданному значению, равному максимальной ширине валика. Наборы точек в двух областях поверхности используются для оптимизации уравнения (1) с помощью LSM. Результаты аппроксимации () показывают, что квадратичная аппроксимация подходит для условий сварки пластин, при этом она правильно соответствует искажению поверхности пластины и устойчива к небольшому шуму набора данных.Путем расчета отклонения по оси Y от подгоночных кривых в средней области можно найти точки поворота, когда отклонения непрерывных точек, превышающие пороговое значение, превышают средние отклонения в двух областях поверхности. Верхнюю точку борта находят путем вычисления расстояния между точками поворота и поверхностью опорной плиты. Затем ширина борта и армирование рассчитываются в соответствии с этими характерными точками. Время обработки этих вычислений равно 15.в среднем 9 мс. Кроме того, средняя ошибка составляет 0,076 мм при обнаружении стандартной V-образной канавки с прецизионной обработкой.

    Результаты примерки. ( a ): левая поверхность. ( b ): правая поверхность.

    3. Разработка модели

    3.1. Испытания на переходную характеристику

    Чтобы определить диапазон входного слоя и построить взаимосвязь между скоростью сварки и геометрией валика, испытания на переходную характеристику проводятся при минимальной скорости сварки 10 см/мин.и максимальной скорости сварки 60 см/мин, которая проверена в испытаниях на сварку с постоянными параметрами. и показать результаты. При изменении скорости сварки от 10 см/мин до 60 см/мин ширина валика продолжает уменьшаться в диапазоне от 2 мм назад до 14 мм вперед и увеличивается до стабильного значения на 20 мм вперед, армирование валика продолжает уменьшаться в диапазоне от 9 мм назад до 13 мм вперед и увеличивается до стабильного значения на 22 мм вперед. При изменении скорости сварки от 60 см/мин до 10 см/мин ширина валика продолжает увеличиваться в диапазоне от 6 мм назад до 16 мм вперед, усиление валика продолжает увеличиваться в диапазоне от 10 мм назад до 12 мм вперед.Первый валик показывает усадку на 10 мм позади точки уступа, а второй валик изменяется более плавно. Это явление в основном вызвано течением сварочной ванны и движением источника тепла. Наконец, входные нейроны определяются пространственной последовательностью скоростей сварки от 10 мм назад до 22 мм вперед, всего 33 нейрона.

    Результаты теста на переходную характеристику (ступенчатая скорость сварки от 60 см/мин до 10 см/мин). ( a ): значение ширины бортика; ( b ): значение усиления борта; и, ( c ): настоящий бортик.

    Результаты теста на переходную характеристику (ступенчатая скорость сварки от 60 см/мин до 10 см/мин). ( a ): значение ширины бортика; ( b ): значение усиления борта; и, ( c ): настоящий бортик.

    3.2. Разработка модели

    BPN широко используется в исследованиях математических моделей из-за нелинейного отображения между входными и выходными параметрами. Нейроны полностью связаны между двумя соседними слоями. Веса устанавливаются случайным образом заранее. Функция активации преобразует значения в масштабированное выходное значение более высокого уровня.Ошибка оценивается как разница между фактическим и вычисленным выходными данными. Эта процедура представляет собой прямой поток фазы обратного распространения, и вычисленная ошибка распространяется обратно по той же сети для обновления весов. Изменение веса рассчитывается для всех соединений. Ошибки для всех шаблонов суммируются, и алгоритм активен до тех пор, пока ошибка не упадет ниже заданного значения [10,11,13].

    В этом исследовании создается базовая трехслойная нейронная сеть обратного распространения. Входной слой представляет собой пространственную последовательность скоростей сварки, включающую 33 нейрона.Кроме того, выходным слоем являются значения геометрии борта, включая ширину борта и усиление борта. Размер скрытого слоя является одним из наиболее важных соображений для модели ANN. Чиу и др. [23] обнаружили, что увеличение количества скрытых нейронов немного повысило точность частично, но не всех наборов данных. Чтобы избежать переобучения и недообучения, на шаге 2 проверяется количество скрытых нейронов от 2 до 18. Впоследствии согласно этой задаче разрабатывается типичное трехслойное обратное распространение, как показано на рис.

    Модель искусственной нейронной сети (ИНС) для прогнозирования геометрии шарика.

    3.3. Сбор наборов данных

    Крайне важно получить достаточно большой набор данных для обучения и тестирования модели ИНС, чтобы скорректировать параметры сети и подтвердить практическую точность работы модели. В дополнение к испытаниям на переходную характеристику три других шарика длиной 200 мм подвергаются процессу GMAW. Скорость сварки стабильна на обоих концах и составляет 50 мм, 10 см/мин или 60 см/мин и ступенчато изменяется на каждые 10 мм в середине 100 мм.Из каждого валика экспериментальная система может извлечь 133 образца, включая пространственную последовательность скоростей сварки, ширину валика и армирование валика. Впоследствии получают обучающий набор данных из 332 образцов и тестовый набор данных из 133 образцов.

    3.4. Процесс обучения

    Разработка и обучение сети осуществляется на ПК с использованием фреймворка PyTorch на Python. Скорость обучения составляет 0,01, размер пакета — 32, эпохи — 30, функция активации — Tanh, а все остальные параметры — по умолчанию.

    показывает тренировку. На первых 50 шагах обучающая MSE уменьшается линейно и изменчива. На шагах с 50 по 100 оно медленно уменьшается до стабильного значения. Тестовая СКО уменьшается с обучающей СКО соответственно, но стабильно. С шага 150 и до конца они оба остаются на стабильном уровне, который составляет около 0,0018.

    Обучение и тестирование в процессе.

    3.5. Результаты и обсуждение

    показывает результаты обучения и тестирования различного количества скрытых нейронов.Самая низкая обучающая MSE достигается в структуре 33-10-2, а самая высокая обучающая MSE достигается в модели 33-2-2. Кроме того, самая низкая тестовая MSE достигается в модели 33-6-2, а самая высокая MSE достигается в модели 33-4-2. При увеличении количества скрытых нейронов дальнейшее снижение обучающей MSE или тестовой MSE не достигается. Все тестовые MSE немного выше, чем MSE обучения во всех моделях. Структура модели 33-6-2 принята для дальнейшего развития, поскольку увеличение количества скрытых нейронов снизит обобщающую способность модели ИНС.

    Таблица 2

    Результаты обучения и тестирования различных скрытых нейронов.

    9051
    Структура Обучение MSE Test MSE
    60624 × 10 -3 70251 × 10 -3
    33-4 -2 2.5074 × 10 -3 -3 7.3037 × 10 -3
    33-6-2 1,9432 × 10 -3 6.372 × 10 -3 -3 -3
    33-89 × 10 -3 -3 8.3761 × 10 -3
    33-10-2 1.3076 × 10 3 7.8045 × 10 -3 -3
    33-12-2 30185 × 10 -3 8.2483 × 10 -3
    33-14-2 3.5779 × 10 −3 6,888 × 10 −3
    33-16-2 2.3568 × 10 -3 -3 6.5465 × 10 -3
    33-18-2 45394 × 10 -3 7.3875 × 10 -3

    сравнение результатов прогноза модели ИНС и фактических значений в тестовом наборе данных. Результаты показывают небольшое отклонение между прогнозируемым значением и фактическим значением. Самая высокая ошибка составляет 0,899 мм, а средняя ошибка составляет 0,23 мм по ширине валика. Кроме того, самая высокая ошибка равна 0.534 мм, а средняя погрешность армирования бортов составляет 0,09 мм. С одной стороны, эти ошибки вызваны отсутствием большого количества обучающих выборок, что может повлиять на обобщающую способность модели ИНС. С другой стороны, процесс сварки не является стабильным по сравнению с другими технологическими процессами. Из-за влияния флуктуаций от капельного перехода и разбрызгивания. Ширина борта и отклонение армирования неизбежны, что приводит к неизбежной системной ошибке. Однако эта точность относительно приемлема в процессе сварки.

    Сравнение прогнозируемых и фактических результатов в тестовом наборе данных: ( a ): значение ширины валика; и ( b ): значение усиления борта.

    Результаты прогнозирования в тестовом наборе данных показывают, что модель ANN может точно прогнозировать ширину борта и армирование. Кроме того, в этой работе не обнаружено нелогичных данных с неприемлемым отклонением.

    4. Выводы

    В этом исследовании модель ИНС разработана для прогнозирования геометрии валика в непрерывно меняющихся условиях сварки, при которых скорость сварки изменяется стохастически.Кроме того, были сделаны следующие выводы.

    Параметр сварки в одном положении имеет устойчивое изменение при образовании валика в большом диапазоне вдоль направления сварки, что подтверждено испытаниями на переходные характеристики. Построение математической модели динамического процесса сварки должно предусматривать пространственную зависимость изменения параметров сварки в достаточно большом диапазоне.

    Базовая трехслойная нейронная сеть обратного распространения демонстрирует высокую точность прогнозирования геометрии валика с помощью пространственной последовательности скоростей сварки, которая изменяется стохастически, в то время как другие параметры сварки остаются постоянными.Результаты тестирования показывают небольшое отклонение между фактическими значениями геометрии борта и прогнозируемыми значениями геометрии борта. Это делает возможным внедрение модели ИНС в реальный изменяющийся процесс сварки.

    Эта работа изменила скорость сварки только на листах без разделки. Будущая работа будет сосредоточена на модели прогнозирования геометрии шарика с большим количеством входных параметров. В прогнозную модель будут включены не только скорость сварки, но и геометрия канавки, путь сварки и параметры переплетения, которые будут соответствовать фактическим требованиям к сварке.Наконец, будет создана модель обучения с армированием для управления образованием валиков на неровной заготовке на основе этой модели прогнозирования.

    Научные статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

     
     
    Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства.Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком зрительская аудитория.
       
     
     
    Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах. Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
       
     
      Доступны цены
    2022 года. Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке. Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
       
     
     
    Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
       
     
     
    Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную веб-форму.В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
       
     
     
    Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.
       
     

    Контроль геометрических параметров шва при мокрой подводной сварке

    Michale A., 1998. Подводная мокрая сварка стала приемлемым вариантом. Сварка & Производство, Том 66, № 6, 12-14.

    Сундарапандиян К., Баламуруган А. и Мохан М., 2017. Обзор процесса сварки под водой. Международный журнал инноваций в технике и технологиях, Том 8, № 1, 260-265.

    Максимов С., 2017. Деятельность ИЭС им. Е.О.Патона в области подводной сварки и резки.Том 06, 37-45.

    Блэкман С.А. и Вудворд Н.Дж., 2003. Гипербарический ремонт и горячая врезка глубоководных трубопроводов и стояков. Международная конференция по последним разработкам и будущим тенденциям в технологии сварки (2-я), Крэнфилдский университет, 4-5 сентября.2003.

    Патель Х., Патель В. и Барет Р., 2016 г. Оценка техники подводной сварки. Международный журнал исследований, Том 3, № 1, 493-499.

    Лабановски Дж., Фидрич Д. и Рогальский Г., 2008 г. Развитие подводной сварки.

    Лю С., Роу М., 2002 г. Прогресс в мокрой сварке под водой: основные расходные материалы для SMA. Материалы международной конференции ASM: Тенденции в исследованиях в области сварки, Callaway Gardens Resort, Феникс, Аризона, 15-19 апреля 2002 г., стр. 536-541.

    Ню Х., Танг Д. и Лу Т., 2012. Экспериментальное исследование структуры и свойств соединений, сваренных подводной гипербарической сухой сваркой GMAW. Нефтяное машиностроение, Том 4.

    Ли К., Гао Х. и Ли Х. 2014. Поведение дуги при сухой дуговой сварке металлическим электродом в гипербарическом газе. Advanced Materials Research, Vol.988, 245-248.

    Baune E., Bonnet C. and Liu S., 2001. Оценка стабильности переноса металла и степени разбрызгивания при дуговой сварке с флюсовой проволокой. Наука и техника сварки и соединения.6, № 3, 139-148.

    Лукас Б., 1997. Дуговой процесс с флюсовой сердцевиной для мокрой сварки и резки – оценка. Документ TWI, Том 3.

    Haferkamp H, Bach F.W. и Hamkens J.H., 1990. Мокрая подводная сварка конструкционных сталей для морского сектора с использованием «самозащитных» порошковых электродов. Сварка и резка, Том 5, 71-77.

    Guo N., Wang M., Guo W. and Feng J., 2014. Порошковая проволока для мокрой сварки под водой.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.